초록 ▼

○ 연구의 목적 및 내용
1. 연구개발의 목적
본 3-2-1 과제는 천연가스 액화공정기술을 기반으로 LNG플랜트를 시공, 유지관리 기술을 개발하기 위한 과제이다. 따라서 이 핵심과제는 응용기술의 성격을 가지고 있으며, 각 핵심과제(제1, 2 핵심 과제)에서 개발된 기술의 검증을 위하여 테스트 베드를 건설하며, 이를 실제 현장에 개발 기술로 시공하여 시운전을 통한 검증 및 보완과정 등을 주요 연구내용으로 한다.

2. 연구개발의 필요성
○ EPC 수행 능력의 확보
제 2핵심 과제의 공정기술 및 3-1-

○ 연구의 목적 및 내용
1. 연구개발의 목적
본 3-2-1 과제는 천연가스 액화공정기술을 기반으로 LNG플랜트를 시공, 유지관리 기술을 개발하기 위한 과제이다. 따라서 이 핵심과제는 응용기술의 성격을 가지고 있으며, 각 핵심과제(제1, 2 핵심 과제)에서 개발된 기술의 검증을 위하여 테스트 베드를 건설하며, 이를 실제 현장에 개발 기술로 시공하여 시운전을 통한 검증 및 보완과정 등을 주요 연구내용으로 한다.

2. 연구개발의 필요성
○ EPC 수행 능력의 확보
제 2핵심 과제의 공정기술 및 3-1-1과제의 설계 기술과 연계하여 테스트베드 실증을 기반으로 FEED 능력과 해외시장에서 요구되는 EPC(Engineering,Procurement and Construction) 수행 능력의 확보가 필요하다.
○ 엔지니어링 기술의 경쟁력 강화
국내의 기존 플랜트 상세설계, 기자재 조달 및 건설 관련 역량과 전문 인적 자원을 활용하여 프로젝트 초기 단계에서 수행되는 FEED 수주를 위한 종합적인 엔지니어링 기술의 경쟁력 강화가 요구된다.

3. 연구 범위
○ 본 과제에서는 각 핵심과제(제1, 2 핵심 과제)에서 개발된 기술의 검증을 위하여 일산 100톤급 테스트베드 2기(Train-1, 2)를 건설한다. Train-1은 3-1-1과제에서 수행한 해외 선진사의 상용공정 설계를 바탕으로 건설을 진행하며,Train-2는 3-1-1과제에서 수행한 한국형 신액화공정(KSMR : Korea Single Mixed Refrigerant Process)을 적용한 설계를 바탕으로 건설한다.
○ 또한 LNG플랜트를 운영하기 위한 통합운전 시스템 및 운영유지관리 시스템 개발과 LNG플랜트 관련 국내 기자재 산업의 육성을 위해 LNG플랜트 주요 설비에 대한 안전성 평가 기준 개발이 병행 된다

○ 연구개발성과
1. LNG 플랜트 테스트베드 구축
가. Train-1
(1) 기자재 구매
○총 24종 품목 구매
- 기계 : 9종, 계장 : 13종, 전기 : 2종
- 국산화율 : 약 78% (구매비용 기준, Bulk성 기자재 제외)
○총 25종 품목 검사
- 기계 : 9종, 계장 : 14종, 전기 : 2종
- 검사품목 전량 IRN(검사 합격) 발행완료(불합격 기자재(NCR Issue) 없음)
- 해당 검사 품목에 대한 검사관 검사보고서 작성/제출(기계 : 51건, 계장 : 18건, 전기 : 2건)
○ 특이사항
- 삼성테크윈 연구개발 압축기(C3/MR) 적용 → Test Bed 사양의 Compressor 구매 불가, 삼성테크윈에서 개발하여 납품
- Fives Cryogenic사 MCHE 적용 → Plate-fin type MCHE 국내 수급 불가 (추후 Train-2에서 국산화)
(2) 공사
○ 목적:
- 상용 액화공정 건설 기술 습득
- 선진사 공정을 적용한 국내 액화 공정 관련 Test 시설 확보
○ 적용공정 : APCI Process(프로판 혼합냉매공정)
○ 설비규모 : 일산 100톤급 액화설비
○ FEED / 설계 : GS건설 (3-1-1과제)
○ 주요 건설 설비
- 공용설비: Intake Facility, LNG Flash, Refrigerant Storage, Control Room
- Train-1 설비: Fractionation, Refrigeration
○ 고압가스 제조허가 : 2011. 3.
○ 착공 : 2011. 5.
○ 완공 : 2013. 2.
나. Train-2
(1) 기자재 구매
○총 23종 품목 구매
- 기계: 8종, 계장: 14종, 전기: 1종
- 국산화율 : 약 80% (구매비용 기준, Bulk성 기자재 제외)
○총 19종 품목 검사
- 기계 : 5종, 배관 : 6종, 계장 : 6종, 전기 : 2종
- 검사품목 전량 IRN(검사 합격)발행 완료(불합격 기자재(NCR Issue) 없음)
- 해당 검사 품목에 대한 검사관 검사보고서 작성/제출(기계 : 16건, 배관 : 12건, 계장 : 7건, 전기 : 2건)
○ 특이사항
- 동화엔텍(2-3과제) 개발 MCHE 적용
- K-Turbo(2-4과제) 개발 Compressor 적용(Compressor 미입고)
(2) 공사
○ 목적 : 개발 액화공정에 대한 설계 검증을 위한 건설
○ 적용공정 : KSMR Process(KOGAS 개발, 한국형 신액화공정)
○ 설비규모 : 일산 100톤급 액화설비
○ FEED / 설계 : GS건설 (3-1-1과제)
○ 기술검토서 : 2012. 9.
○ 고압가스제조 변경허가 : 2013. 3.
○ 공작물 축조 신고 : 2013. 4.
○ 착공 : 2013. 4.
○ 중간검사 : 2014. 5.
○ 완성검사 : 미수검(현재)

2. LNG 플랜트 테스트베드 시운전 및 성능 평가
가. Train-1
○ 목적
- 선진 기술 Benchmarking
- Train-2 비교를 위한 Reference Data 확보
○ 진행 상황
- 1차 시운전 Final Cool-down 시 압축기 파손으로 2차 시운전 시행
- 2차 시운전 정상 진행
- 2차 시운전 일정
.Preliminary (2013.12.19∼2014.01.16)
.Pre-commissioning (2014.02.03∼2014.02.13)
.Commissioning (2014.01.07∼2014.02.21)
.Start-up (2014.02.24∼2014.03.05)
.Performance Test (2014.03.05∼2014.03.12)
○ 결과
- LNG Product Quantity
.LNG 생산량: 목표값 도달
.3/6∼3/8, 72 Hours Average 대체로 4.5 ton/hr이상 유지
○ 결론
- LNG 생산량에 대해서 MCHE Outlet 기준 -140℃이하의 LNG를 100 ton/day 이상 생산 성공
- LNG의 Quality 측면에서 Design Basis 상 HHV 충족
나. Train-2
○ 목적
- KSMR 공정 실증
○ 진행 상황
- 1차 시운전 : 송도 주민 민원으로 인한 시운전 중단 (2017)
- 2차 시운전 : 열교환기 내부 문제로 인한 시운전 연기 (2018)
- 3차 시운전 :
.장비점검 (2020.06.15∼2020.08.30)
.Start-up (2020.08.31.∼2020.10.15.)
.Performance Test (2020.10.09.∼2020.10.12)
○ 결과
- LNG Product Quanity
.LNG 생산량 : 목표값 도달
.10/09∼10/12, 72 Hours Average 대체로 4.17 ton/hr 이상 유지
○ 결론
- LNG 생산량에 대해서 MCHE Outlet 기준 -150℃이하의 LNG를 100 ton/day 이상 생산 성공
- KSMR 공정 검증 완료

3. LNG 플랜트 최적통합운전환경 기술개발
○ LNG 플랜트 최적통합운전 시스템 구축
○ LNG 플랜트 생산 현장에서 발생하는 운전 데이터를 실시간으로 수집 분석,공유 함으로써 분석 및 비상대응능력 향상
○Test Bed Train-1 성능시험을 통해 성능 검증 및 문제점 보완 완료

4. LNG 플랜트 유지/보수관리시스템 기술개발
○ LNG 플랜트 운전 지원 및 유지/보수관리시스템 구축
○ 테스트베드에 적용된 설계정보 및 각종 도면 등 운전 시 필요한 Data 제공
○ 유지 보수에 필요한 Spec. 기자재 발주서 등의 Data 제공 및 유지보수 이력관리

5. 시험/평가기준 및 인증체계 개발
(1) 상세 기준 제정(안)
○ LNG테스트베드의 시설·기술·검사 기준
○ 조정기 부착형 안전밸브의 시설·기술·검사 기준
○ 초저온 안전밸브의 시설·기술·검사 기준
○ LNG테스트베드 용 글로브밸브 설계·제작 및 시험방법 절차서
○ LNG테스트베드 용 볼밸브 설계·제작 및 시험방법 절차서
○ LNG테스트베드 용 초저온밸브 설계·제작 및 시험방법 절차서

(2) 상세 기준 개정(KGS Code 개정)
KGS 가스기술기준정보시스템(http://www.kgs.or.kr/kgscode/index.do) 고시
○ KGS AA231 가스용 전기절연이음관 제조의 시설·기술·검사기준
○ KGS AA331 그 밖의 배관용밸브 제조의 시설·기술·검사기준
○ KGS AA332 매몰용접형 가스용 볼밸브 제조의 시설·기술·검사기준
○ KGS AA335 그 밖의 배관용밸브 중 글로브밸브 제조의 시설·기술·검사기준
○ KGS AA632 가스누출경보차단장치 제조의 시설·기슬·검사기준

○ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
○ 본 사업단과제를 통해 개발된 신액화공정의 개선 검증을 위한 Test 시설 뿐 아니라 향후 새롭게 개발 될 LNG액화 공정의 기본 Data제공 및 개조를 통해 Test 설비로 활용 가능
○ 공정개발 이외에도 각종 LNG관련 초저온 기자재를 적용 Test 가능하므로 국내 기자재 개발에 활용
○ LNG Plant 시장에 진출 하고자 하는 국내 업체의 인력 양성을 위한 교육 자료로 활용
○ 해외 LNG Plant 수주 영업 시 Reference 실적으로 활용
○ 각종 국제 행사 및 귀빈 방문 시 국내 기술력 과시를 위한 홍보물로 활용

(출처 : 요약문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 5
• 목차 ... 10
• 1. 연구개발과제 개요 ... 12
• 가. 연구개발의 목적 및 필요성 ... 12
• 나. 연구개발의 정의, 범위, 특징 ... 12
• 다. 관련분야의 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 라. 연구개발 결과가 관련분야에서 차지하는 위치 ... 39
• 2. 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 42
• 가. 연구수행 전략 및 방법론 ... 42
• 나. 연구수행과정 및 내용 ... 46
• 다. 연구수행결과 및 결과의 검증 방법 ... 49
• 다. 테스트베드 건설 준비 ... 51
• 라. Test Bed Train-1 기자재 구매 ... 58
• 마. Test Bed Train-1 공사 ... 60
• 바. Test Bed Train-1 시운전 및 평가 ... 61
• 사. Test Bed Train-2 기자재 구매 ... 70
• 아. Test Bed Train-2 공사 ... 73
• 자. 테스트베드 Train-2 시운전 ... 75
• 차. LNG 플랜트 최적통합운전환경 기술개발 ... 83
• 카. 웹기반 LNG 플랜트 유지/보수관리시스템 기술개발 ... 85
• 타. 시험/평가기준 및 인증체계 ... 86
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 89
• 가. 목표 ... 89
• 나. 연구개발 내용 및 산출성과물 ... 89
• 나. 연구개발 성과의 기술적 효과분석 ... 92
• 다. 연구개발 성과의 경제적 효과분석 ... 93
• 라. 연구개발 성과의 정책적 효과분석 ... 94
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 95
• 가. 연구성과 향후 활용방안 ... 95
• 끝페이지 ... 96