[논문]해외 플랜트 사업의 모듈러 공법 소개

박광재

해외 플랜트 사업의 모듈러 공법 소개 원문보기

박광재 (대우건설 석유화학사업본부, 서울대학교 건설기술연구실)

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문제 정의

이 글은 최근 나이지리아에서 모듈러 공법으로 수행한 가스 플랜트 공사에 대해 살펴봄으로서 공기단축의 사례를 확인하고 이를 통해 궁극적으로 공사비 절감의 단초를 찾아보고자 한다. 또한 이러한 모듈러 공법 같은 접근을 통해 플랜트가 아닌 다른 공사에서도 공기 단축에 대한 동기 부여를 할 수 있기를 기대한다.

가설 설정

2. 모듈러 공법이란?

제안 방법

구체화된 3D 설계 성과품을 바탕으로 모듈 제작자(Fabricator)로 아부다비에 있는 GPC라는 업체를 선정하였으며, GPC에서 9개의 프로세스 모듈과 9개의 파이프렉 모듈을 제작하였다. 규모가 적은 5개의 파이프렉 모듈들에 대해서는 Q-Tech이라는 태국 업체에서 제작을 수행하였다.
또한 이러한 모듈러 공법 같은 접근을 통해 플랜트가 아닌 다른 공사에서도 공기 단축에 대한 동기 부여를 할 수 있기를 기대한다. 대우건설은 시공 담당으로 EGTL프로젝트에 참여를 하였으며, 추후 모듈 설치 지원 및 모듈간을 연결하는 Hook-Up, 모듈을 제외한 잔여 현장 시공 업무를 담당하였다.
발주처에서는 초기 사업 구상에서부터 모듈러를 통한 현장작업의 최소화를 염두에 두었으며, 기본 설계(Front-End Engineering & Design, FEED) 단계에서부터 모듈러 공법적용을 기본 바탕으로 설계를 진행하였다. 모듈러 사업 수행 경험이있는미국업체를기본설계에참여시켰으며, 3D 모델링을 이용하여 모듈러가 가능한 9개의 프로세스 유닛(Process Unit) 및 14개의 파이프렉(Piperack)를 모듈러로 구분하여 기초설계를 진행하였다. 여기에 더불어 모듈설치 및 중장비설치(Heavy Lift)를 전문으로 하는 ALE 라는 업체를 FEED 단계에서부터 참여시켜 설치 및 운송에 필요한 여러 제약 조건들을 반영하여 모듈러 개념를 구체화시켜나갔다.
발주처에서는 초기 사업 구상에서부터 모듈러를 통한 현장작업의 최소화를 염두에 두었으며, 기본 설계(Front-End Engineering & Design, FEED) 단계에서부터 모듈러 공법적용을 기본 바탕으로 설계를 진행하였다.
모듈러 사업 수행 경험이있는미국업체를기본설계에참여시켰으며, 3D 모델링을 이용하여 모듈러가 가능한 9개의 프로세스 유닛(Process Unit) 및 14개의 파이프렉(Piperack)를 모듈러로 구분하여 기초설계를 진행하였다. 여기에 더불어 모듈설치 및 중장비설치(Heavy Lift)를 전문으로 하는 ALE 라는 업체를 FEED 단계에서부터 참여시켜 설치 및 운송에 필요한 여러 제약 조건들을 반영하여 모듈러 개념를 구체화시켜나갔다.
이러한 기본개념을 토대로 발주처에서는 EPC 계약자(EPC Contractor)를 선정하였으며, 주계약자인 KBR사에서는 초기에 확정된 기본 개념을 바탕으로 하여, 3D 모델링을 통해 상세 설계를 진행해 나갔으며, 이를 통해 모듈러를 구체화시켜 나갔다.

대상 데이터

구체화된 3D 설계 성과품을 바탕으로 모듈 제작자(Fabricator)로 아부다비에 있는 GPC라는 업체를 선정하였으며, GPC에서 9개의 프로세스 모듈과 9개의 파이프렉 모듈을 제작하였다. 규모가 적은 5개의 파이프렉 모듈들에 대해서는 Q-Tech이라는 태국 업체에서 제작을 수행하였다. 아래 그림은 GPC에서 모듈을 제작하고 있는 사진이다.
제작이 끝난 모듈은 해상 운송을 위해 준비된 선박(Vessel또는 Barge)에 적재-반출(Load-Out)되어 운반되었으며, 적재를 위한 공장 내 이동은 SPMT를 이용했다. 적재된 모듈은 해상 운반 시 발생하는 파고에 의한 손상을 방지하지위해 바지에 고정(Sea-Fastening) 되어졌으며, 보험회사에서 지정한 해상전문검사관(Marine Warranty Surveyor)의 검수를 거친 후 현장으로 운반되었다. 아래 그림은 선박에 적재 되어지는 사진이다.
제작이 끝난 모듈은 해상 운송을 위해 준비된 선박(Vessel또는 Barge)에 적재-반출(Load-Out)되어 운반되었으며, 적재를 위한 공장 내 이동은 SPMT를 이용했다. 적재된 모듈은 해상 운반 시 발생하는 파고에 의한 손상을 방지하지위해 바지에 고정(Sea-Fastening) 되어졌으며, 보험회사에서 지정한 해상전문검사관(Marine Warranty Surveyor)의 검수를 거친 후 현장으로 운반되었다.

이론/모형

이러한 순서로 전체 생산된 모듈이 반입 및 설치가 완료 되었다. 현장 내 운반 및 설치도SPMT를 이용하였으며, 전문 업체를 통해 수행되었다.

성능/효과

동시에 현장에서는 모듈 제작 기간 동안에 기기 기초 등의 토목 공사를 수행하여 모듈 설치를 위한 준비를 하였으며, 제작된 모듈 하역을 위한 대규모 하역장(Jetty) 및 모듈의 운송을 위한 가설도로(Heavy Haul Road)를 조성하였다. 기존의 공사 수행 방식인 토목 공사 수행 후에 기기 설치 및 배관공사를 수행하는 방식에 비해, 모듈을 제작하는 동안에 토목공사를 동시에 수행함으로써 상당기간의 공기를 단축 할 수 있었다. 아래그림은 하역 Jetty 및 가설도로사진이다.
발주자가 확보한 공장부지가 매우 협소하여 현장 숙소의 건립 공간 및 기타 공사용 부지가 상대적으로 제한적이어서 정상적인 방식으로는 사업을 수행 할 수가 없는 것으로 판단되었다. 또한, 늪지 지역에 위치한 관계로 인해 공장 부지로의 접근의 어려움, 낮은 생산성에 비해 강성인 현지 건설 노조, 만성적인 치안의 불안 등으로 인해, 기존 방식으로 적기에 공사를 마칠 수 없는 여건이었다.
지금까지 살펴본 바와 같이 현장과 모듈 작업장의 동시 작업이 가능함으로 인해, 공기단축의 사례를 확인했고, 시간의 단축과 높은 생산성으로 인해 공사비 감소의 가능성도 볼 수 있었다. 하지만, 서두에서 언급하였듯이 모듈 하역을 위한별도의 하역장, 해상 바지 및 SPMT등의 특수 장비가 필요하며, 운반을 위한 보강 등의 추가 비용이 들어가는 등 추가공사비 소요 부분은 면밀한 검토가 필요할 것으로 사료된다.

후속연구

이 글은 최근 나이지리아에서 모듈러 공법으로 수행한 가스 플랜트 공사에 대해 살펴봄으로서 공기단축의 사례를 확인하고 이를 통해 궁극적으로 공사비 절감의 단초를 찾아보고자 한다. 또한 이러한 모듈러 공법 같은 접근을 통해 플랜트가 아닌 다른 공사에서도 공기 단축에 대한 동기 부여를 할 수 있기를 기대한다. 대우건설은 시공 담당으로 EGTL프로젝트에 참여를 하였으며, 추후 모듈 설치 지원 및 모듈간을 연결하는 Hook-Up, 모듈을 제외한 잔여 현장 시공 업무를 담당하였다.
이러한 조선 업계 및 플랜트 공사에서 습득한 기술을 건축공사나 토목 공사에 확대시켜 나갈 수 있도록 정보의 확산 및 기술의 공유가 더 활발해져야 할 것 같다. 본고가 그러한 확산과 공유에 작게나마 기여할 수 있길 기대한다.
지금까지 살펴본 바와 같이 현장과 모듈 작업장의 동시 작업이 가능함으로 인해, 공기단축의 사례를 확인했고, 시간의 단축과 높은 생산성으로 인해 공사비 감소의 가능성도 볼 수 있었다. 하지만, 서두에서 언급하였듯이 모듈 하역을 위한별도의 하역장, 해상 바지 및 SPMT등의 특수 장비가 필요하며, 운반을 위한 보강 등의 추가 비용이 들어가는 등 추가공사비 소요 부분은 면밀한 검토가 필요할 것으로 사료된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

모듈러 공법의 장점은?

공사비는 차치 하더라도 공기단축이라는 화두에 대해서는 최근 조선 및 플랜트 업계에서 점차 보편화 되어가고 있는 모듈러(Modular) 공법에서 그 실마리를 찾아 볼 수 있다. 기존의 현장 조립(Stick Built) 방식에 비해 모듈러를 통하여 얻을 수 있는 가장 큰 이점은 현장과 모듈 작업장과의 동시작업이 가능하다는 점이며, 이를 통해 공기를 획기적으로 단축시킬 수 있는 것이다. 모듈을 공장에서 제작 조립하므로 현장에 비해 높은 생산성을 이룰 수 있으며, 현장 작업자의수가 획기적으로 줄어들어 현장 관리가 용이하고 설치 공간의 저감도 이룰 수 있다.

모듈이란?

“모듈이란 일반적으로 구조 프레임, 프로세스 기기(베슬, 열교환기, 펌프 등), 배관, 밸브, 전기 & 계장의 케이블-트레이, 콘테이너화된 패키지, 계장, 단열처리, 내화처리, 사다리, 플랫폼, 핸드레일, 마감 페인트 등이 완료되어 시험까지 마무리되어 설치가 준비된 상태이다”

육로 운반의 모듈러 공법의 단점은?

반면, 모듈러 공법의 단점은 모듈의 운반 및 설치를 위한해상 바지 및 SPMT(Self Propelled Modular Transporter)등의 특수 장비가 필요하며, 운반을 위한 보강 등의 추가 비용이 발생한다는 것을 들 수 있다. 그 외에도 하역을 위한 하역장(Jetty, 육로 운반일 경우에는 불필요함)을 별도로 조성해야 함으로 기존 현장 조립 방식에서는 필요가 없었던 추가비용이 발생하기도 한다.

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