초록 ▼

1. 연구필요성 및 목적
2000년대 후반기 이후 북미지역을 중심으로 한 셰일가스 생산이 본격화 되고 CBM, 치밀가스 등의 기타 비전통가스 개발사업이 세계적으로 확대됨에 따라 시장내 천연가스 공급가능 물량은 빠르게 증가하고 있다. 공급증대 상황과 더불어 천연가스를 활용한 고품질 석유제품 생산기술인 GTL(Gas to Liquid) 프로젝트는 고부가가치 사업으로 각광 받으며, 수송용 연료의 환경규제를 해결할 유용한 기술로도 부각되고 있다. 현재 전 세계적으로 총 5개의 GTL 프로젝트가 가동 중이며,몇몇의 프로젝트는 기본설계

1. 연구필요성 및 목적
2000년대 후반기 이후 북미지역을 중심으로 한 셰일가스 생산이 본격화 되고 CBM, 치밀가스 등의 기타 비전통가스 개발사업이 세계적으로 확대됨에 따라 시장내 천연가스 공급가능 물량은 빠르게 증가하고 있다. 공급증대 상황과 더불어 천연가스를 활용한 고품질 석유제품 생산기술인 GTL(Gas to Liquid) 프로젝트는 고부가가치 사업으로 각광 받으며, 수송용 연료의 환경규제를 해결할 유용한 기술로도 부각되고 있다. 현재 전 세계적으로 총 5개의 GTL 프로젝트가 가동 중이며,몇몇의 프로젝트는 기본설계 단계 또는 예비타당성 검증단계에 있다.2014년 말 이후 유가급락으로 인한 석유와 천연가스 가격격차 축소는 GTL 프로젝트 추진에 부정적인 요인으로 작용하여 프로젝트의 진행을 지연시키고 있지만 그럼에도 불구하고 주요기관의 유가전망 분석에 따르면, 중장기 유가는 점진적인 상승세를 보일 것이라는 전망이 우세하다.
우리나라는 정부주도하에 GTL 핵심기술 개발연구를 진행해 왔으나현시점에서의 석유 및 가스 시장 환경변화를 고려하여 전반적인 GTL 프로젝트 사업성을 고려할 필요가 있다. 정부는 2006년 컨소시엄(화학연구원, 에너지기술연구원, 석유공사, 대림산업 등)을 구성하여 국책연구과제를 진행, GTL 생산 핵심 기술을 확보한 것으로 알려져 있으며,현재 2단계 연구사업이 진행 중이다. 또한 주요 국내 플랜트 건설 업체들은 이미 대규모 해외 GTL 프로젝트에 진출한 바 있으며, 추가 진출기회를 모색 중이다.
본 연구는 비전통가스 개발 확대로 인한 세계 천연가스 공급여력 증가와 최근 유가하락이 GTL 프로젝트 진행에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 또한 석유 및 천연가스 시장 환경변화에 따른 세계 주요 프로젝트 동향 파악과 사업성 검토를 통해 국내 유관기업 및 정부의 진출전략 수립을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

2. 주요 내용
GTL(Gas to Liquid)이란 천연가스를 액화 가공하여 석유제품을 생산하는 기술을 말하며, GTL을 통한 석유제품은 초저유황의 고효율 제품으로서 전통방식의 원유 정제 석유제품에 비해 청정한 연료로 인식되고 있다. 1920년대 독일의 화학자 Fischer와 Tropsch가 개발한 CTL(Coal to Liquid)에 기술적 근간을 두고 있으며 핵심기술은 F-T합성반응 공정으로 불리운다. GTL은 친환경성 뿐만아니라 F-T합성공정설비의 구조적 변경을 통해 각 제품별 수율을 조절할 수 있어 생산자의 의도에 따른 설계가 가능하다는 장점도 있다.
세계적으로 5개의 GTL 플랜트가 가동중이며, 추가적으로 6개의 프로젝트가 설계 및 예비타당성 조사 단계에 있다. 일반적으로 GTL 프로젝트는 장치산업의 특성상 규모의 경제 효과가 발생되기 때문에 소규모 설비로는 사업 설계가 어려우나, 최근 설비 효율의 극대화를 통해 한계가스 및 수반가스를 활용한 중소형 GTL 프로젝트에도 관심이 높아지고 있다. 소규모 플랜트의 경우 일반적인 기술로서는 경제성을 확보하기 힘들기 때문에 새로운 방식의 기술이 필요하게 되었으며, 그에 따라 최근 새로이 개발 된 기술이 마이크로 반응기술이다.
일반적으로 GTL 사업이 경제성을 갖기 위해서는 먼저 원료가 되는 천연가스의 공급 여력이 충분해야하며, 대체제인 원유정제 석유제품에 비해 가격경쟁력을 확보해야 한다. 또한 석유수급 상황에 있어서 중장기적으로 석유제품 수요가 늘어날 것으로 전망되는 것이 유리하다. 최근 천연가스 시장 동향을 보면 비전통가스와 기존 전통 가스의 생산경쟁이 전개되는 가운데 중장기적으로 천연가스 공급여력은 크게 늘어날 것으로 전망된다. 또한 시장가격은 중장기적으로 하향 안정화될 것으로 예상되며, 생산국간 경쟁심화로 지역별 가격격차는 축소될 전망이다. 석유제품수요는 비OECD 국가를 중심으로 크게 늘어날 전망이며 수송용 연료인 중간유분이 수요증가를 견인할 것으로 예상된다. 국제 유가는 2014년 하반기 이후의 유가급락세에도 불구하고중장기적으로는 $100/bbl 이상의 고유가 상황을 다시 맞이할 것으로 예상된다.
본 연구는 유가 및 천연가스 가격 수준별 GTL사업의 경제성을 순현재가치법(NPV)을 통해 분석했으며, 주요 결과는 다음과 같다. 주요기관의 석유 및 천연가스 가격 전망에 따르면 국제유가는 2020년 $65~$80/bbl,2030년 $99~$113/bbl 수준으로 점진적 반등세를 기록할 전망이며, Henry Hub 기준 천연가스 가격 역시 동기간 $3.8~$5.2/mmBtu, $5.7~$8.3/mmBtu로 상승할 전망이다. 분석에 따르면 단기간 내 기존 설비규모의 GTL사업 실행은 쉽지 않을 것으로 예상되나 중장기적으로 두 에너지원간 상대가격은 GTL 사업을 실행하기 좋은 여건으로 전환될 가능성이 있다.천연가스 가격이 $6/mmBtu내외를 기록하고 국제유가가 $110~125/bbl이상으로 상승하는 시나리오를 가정하면 GTL프로젝트는 높은 수익을 기대할 수 있다.
현재 우리나라는 1b/d급 파일럿 플랜트를 개발 완료한 상태이고, 플랜트의 운영기술개발 경험을 바탕으로 해외가스전에서 실질적인 적용이 되기 위해서는 100~500b/d 규모의 공정 기술 확보가 요구되는 상황이다. 해외 선발 기업들은 수만 b/d 생산 규모의 상용화가 가능한 수준이나 우리나라는 파일럿 플랜트 수준의 개발 경험에 불과함에 따라 향후 상용화 이르기까지에는 충분한 실증플랜트의 경험이 필요하다.
최근에는 해상 한계가스전의 경제적인 개발과 국내 조선업계의 강점을 활용한 새로운 비즈니스 모델로서 GTL-FPSO 사업이 부각되고 있으며 설비 및 공정의 국산화를 위한 연구가 진행되고 있다. 해상 GTL플랜트 기술은 세계적으로도 아직 상용화된 바가 없으나, LNG-FPSO의 경우에는 해외 선박 및 상류 메이저 기업을 중심으로 활발히 진행되고 있으며, 국내 조선회사 및 플랜트 건설 기업을 중심으로 경험이 축적된 상태이다.

3. 향후 전망 및 정책제언
현재의 저유가 상황은 세계적으로 GTL프로젝트에 대한 투자이행을 위축시키고 있으나 설비효율의 향상과 투자비 절약을 위한 기술개발 노력은 국내외에서 지속 추진되고 있으며, 향후 10년 이내에 경제성을 개선시킬 신기술이 출현할 것으로 전망된다. 또한 저유가 상황이 GTL추진에 있어 불리한 영향을 미치는 것은 사실이나 선진국에 비해 기술수준이 5~7년 뒤쳐져 있는 우리나라로서는 선진기술과의 격차를 줄일수 있는 절호의 기회로 판단해야 하며 중소형 GTL 및 모듈화 기술 등 아직 상용화가 본격화 되지 못한 분야에 있어 선두주자로 나가기 위한 발판의 시기로 삼아야 할 것이다.
세계적인 추세가 사업 리스크가 큰 대형 GTL 플랜트보다는 중소형GTL 플랜트 기술에 집중되고 있음을 고려하여 마이크로 GTL 기술개발에 대한 국가적인 차원의 관심과 지원이 필요하다. 또한 전통적인 GTL 생산제품인 F-T 합성을 통한 경유 중심의 중간유분 생산기술에서 메탄올 생산 및 가공을 통한 가솔린 생산기술도 중장기적으로 경쟁력을 확보하도록 해야 한다.
GTL 핵심기술의 보유는 국내 E&P 업체들이 해외 가스자원의 개발과 활용을 적극적으로 참여할 수 있는 기회를 제공할 것이며, 국내EPC기업들에게 좀 더 많은 기회와 수익성을 제공함으로서 국내 주력산업으로서의 성장기반을 굳힐 수 있다.
현재 정부 및 일부기업 주도의 GTL 실증 플랜트 연구개발 사업에 더 많은 부품 장비 업체들이 참여하도록 유도하여 전체 설비의 국산화가 완성될 수 있도록 해야하며, 사업분야별 목표시장을 설정하고 지역별 천연가스 시장 및 석유시장, 플랜트 건설 경기 등을 지속적으로 모니터링하여 최적의 진출 시기를 놓치지 말아야 할 것이다.

Abstract ▼

1. Background and Research Objective
Since the second half of 2000s, as the development of unconventional gas such as shale gas and CBM(Coal Bed Methane), tight gas have progressed, the possibility for supply surplus in natural gas market has been increased. Along with the outlook for gas supply

1. Background and Research Objective
Since the second half of 2000s, as the development of unconventional gas such as shale gas and CBM(Coal Bed Methane), tight gas have progressed, the possibility for supply surplus in natural gas market has been increased. Along with the outlook for gas supply surplus,GTL(Gas to Liquid) projects which is technology for producing high quality oil products from natural gas had been in the spotlight in the energy market, also regarded as ideal method to solve environmental issues associated with transportation fuel.
However, recent collapse in oil price and decreasing gap between oil and gas price would be negative factors that delay new GTL projects. Nevertheless, according to the mid and long-term oil price outlook reported by major organization, it is projected to increase again.
Though Korean government has enhanced projects for developing critical technology for GTL, considering energy market status, it has to reexamine the economic feasibility at this moment.
This research analyze the effect of natural gas surplus caused by unconventional gas development and drop in oil price on GTL projects. On top of that, the purpose of research is providing a element data to build entry strategy for global market by understanding major GTL project status in the world.

2. Summary
Definition of GTL is technology for producing liquified oil products from natural gas by using physical and chemical method. As GTL synthetic oil rarely contains sulfur ingredient, it widely conceived as more clean fuel than oil products made from crude oil. Crucial technology in GTL is Fischer-Tropsch(F-T) process which realized producing synthetic fuel and synthetic lubricant from coal, natural gas or biomass.
Sasol and Shell mainly have achieved success in industrialization of GTL, and Exxon mobil, Chevron, Shell, Conocophillips, BP, JOGMEC have a patent at this point in time. In 2014, five GTL projects was operated globally, which have 243,000b/d of production capacity. Moreover, another six projects of GTL are in the FEED(Front End Engineering and Design) state or feasibility study stage.
Generally, GTL project has a characteristics that it is hard to be implemented in case of small scale, however more interest on marginal gas resource has blossomed in recent years. New technology was necessary for Small scale of GTL plant to gain economics. therefore micro reaction technique has been applied.
There are several conditions for new GTL projects to acquire economic feasibility. First of all, natural gas resource which is raw material for synthetic oil have to be enough to supply. On top of that, have a competitive price compared to oil products price. Finally, oil demand should be projected to increase in long term demand forecast.
This study estimates economics of GTL business applying NPV model. According to the outlook report from major oranizations, oil price in 2020 would be formed around $65~$80/bbl and gas price around $3.8~$5.2/mmBtu. It is unfavorable conditions for company trying to start GTL projects. However, oil price is projected to increase about $99~$113/bbl in 2030, gas price would be formed around $5.7~ $8.3/mmBtu, it is partially improved condition to attend GTL business.
Korea has developed GTL pilot plant of 1b/d, required to develop process technology of 100~500b/d to apply overseas business. Even though international advancing company have already been at the level of commercialization, Korean pilot plants need to experience demonstration process for commercial purpose.
GTL-FPSO regarded as a new model which utilize strength of Korean shipbuilding industry, and studies on localization of facilities and its process. Though Onshore GTL plants have not been commercialized in any country, LNG-FPSO projects have implemented very actively mainly with upstream major company. It would be a good opportunity for Korea to attend FPSO business.

3. Prospect and Policy suggestions
Although recent collapse in oil price contracts investment in global GTL project, endeavor to improve energy efficiency and cut the expense for facilities has carried out in all around the world. New technology which would improve economics in GTL is projected to be emerged at least in ten years. Korea not only have to regard low oil price status as a opportunity to catch up technology level of advanced countries in this business, and but also utilize this moment as a stool to reach a leader in under developing field such as middle and small scale GTL plants.
localization of core technology of GTL would provide chance to attend overseas resource development business for domestic E&P companies, which might be a basis of growth by ensuring profit and providing EPC companies with more chance.
Korean government has to induce that more equipment companies participate in research and development business which have been led by government or particular company leading GTL, these effort would invite accomplishment of technology localization. Moreover, government should establish a target market for each technical field, and should not miss a optimal period for overseas expansion by monitering natural gas and oil market status, and plant construction business.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 참여연구진 ... 4
• 요약 ... 6
• ABSTRACT ... 12
• 목차 ... 16
• 표목차 ... 18
• 그림목차 ... 19
• 제1장 서론 ... 22
• 제2장 주요 GTL 사업 추진 현황 ... 24
• 1. GTL 기술 정의와 동향 ... 24
• 2. 최근의 GTL 프로젝트 추이 ... 27
• 3. 세계 주요국별 GTL프로젝트 추진 현황 ... 29
• 가. 카타르 ... 29
• 나. 아프리카 ... 31
• 다. 말레이시아 ... 35
• 라. 미국 ... 36
• 마. 캐나다 ... 36
• 바. 우즈베키스탄 ... 37
• 제3장 석유가스 시장구도와 GTL 사업성 검토 ... 40
• 1. 천연가스 수급 현황 및 전망 ... 40
• 가. 천연가스 매장량 및 생산추이 ... 40
• 나. 천연가스 수요 추이 ... 41
• 다. 천연가스 공급 전망 ... 45
• 2. 석유제품 수급현황 및 전망 ... 47
• 가. 석유제품 수급 현황 ... 47
• 나. 중장기 국제유가 전망 ... 49
• 제4장 GTL사업 경제성 검토 ... 52
• 1. 천연가스 공급량 및 가격수준 ... 52
• 2. 원유 천연가스간 상대가격 및 GTL 규모별 경제성 분석 ... 55
• 제5장 국내 GTL 사업 추진현황과 기술수준 ... 62
• 1. 국내 GTL 연구개발 사업 실적 ... 62
• 가. 대형 GTL 플랜트 기술 개발 현황 ... 62
• 나. 중소형 가스전을 위한 마이크로 GTL 기술 개발 ... 63
• 다. 해상 가스전을 위한 GTL FPSO 기술 개발 ... 64
• 라. 가스로부터 메탄올 생산 기술 개발 ... 66
• 2. GTL 기술 분야별 국내 기술수준 및 대외 경쟁력 ... 67
• 가. 대형 GTL 플랜트 기술 ... 67
• 나. 중소형 가스전 개발을 위한 마이크로 GTL 기술 개발 ... 68
• 다. 해상 한계가스전 적용 GTL-FPSO 기술 ... 69
• 라. 국내기업의 해외 GTL프로젝트 진출 현황 ... 69
• 제6장 향후 전망 및 정책제언 ... 72
• 1. 저유가 상황을 활용한 유망 분야 기술 개발 ... 72
• 2. 천연가스 경쟁력 확보를 위한 역내 국가간 협력 필요 ... 73
• 3. 기술상용화와 목표 시장별 진출 기회 모색 ... 74
• 참고문헌 ... 76
• 끝페이지 ... 81