[2021년 33주차 IR52 장영실상] 대우조선해양 LNG 해양플랫폼·선박용 재액화 시스템

[2021년 33주차 IR52 장영실상] 대우조선해양 LNG 해양플랫폼·선박용 재액화 시스템

등록일 2021-08-17

 

△ 왼쪽부터 신현준 연구원, 최동규 중앙연구원장, 이승철 연구원, 최원재 연구원.



대우조선해양이 개발한 액화천연가스(LNG) 해양 플랫폼 및 선박용 재액화 시스템(NRS)이 2021년 33주 차 IR52 장영실상을 받았다. 

NRS는 극저온 LNG를 운용하는 과정에서 발생하는 천연가스를 재액화하는 기술이다. 우선 재액화 과정이 필요한 건 해양 플랫폼의 안전 때문이다. 극저온 LNG는 저장·수송 과정에서 자연 기화돼 천연가스를 배출하는데, 이 가스는 탱크 압력을 상승시키므로 안전하게 처리돼야 한다. 또 NRS는 경제적인 해양 플랫폼 운용을 위해서도 중요하다. NRS가 맡는 천연가스 재액화 과정은 해양 플랫폼 운용을 위한 전체 전력 소모의 70% 이상을 사용한다. 

대우조선해양은 플랫폼 자체에서 발생하는 극저온 가스를 냉열원으로 활용할 수 있는 NRS를 개발했다. 이 시스템은 극저온 LNG 저장 탱크에서 자연기화로 발생되는 천연가스를 활용한다. 이 천연가스가 극저온이란 특징을 활용해 이 에너지 자체를 액화 과정에 사용한다. 따로 냉열원을 두지 않아 기존 재액화 시스템 대비 효율을 30% 이상 높였다. 또 대우조선해양은 자동으로 재액화 공정이 돌아갈 수 있도록 시스템을 개발했다. 기존 기술은 기화된 천연가스 성분을 측정하고 그에 따라 제어 시스템을 복잡하게 구성해야 한다는 문제가 있었다. 




NRS는 2010년부터 환경 규제가 강화되며 주목받았다. 각종 규제로 LNG 엔진을 탑재한 해양 플랫폼·선박이 늘어나면서, LNG 손실을 최소화하는 경제적인 운용이 중요해졌다. 

대우조선해양의 NRS는 지난해 600억원 이상 매출을 올리는 데 성공했다. 친환경 에너지로 주목받는 LNG 사용량이 크게 늘었기 때문이다. 또 일반 상선도 LNG를 연료로 하는 일이 많아지며 향후 NRS 매출 증가도 기대된다. 대우조선해양은 올해 NRS로 1100억원 이상 매출을 거둘 것으로 전망하고 있다. 대우조선해양 관계자는 "현재 기존 시스템에 인공지능(AI)을 접목한 통합운전솔루션을 개발하고 있다"며 "시스템 성능 고도화와 함께 통합운전솔루션을 개발해 경쟁사와 차별화 할 것"이라고 말했다. 

 

• 2021 년 33 주차 장영실상 수상제품목록보기  대우조선해양회사명 : 대우조선해양대표자 : 이성근제품명 : LNG 해양플랫폼 및 선박용 재액화 시스템(NRS)모델명 : NRS (Nitrogen Refrigerant System)개발기술명 : 국내최초 해양플랫폼 및 선박 적용 대용량 재액화시스템 개발선정분야 : 기계
• LNG 해양플랫폼 및 선박용 재액화 시스템(NRS)

제품소개용도 및 기능NRS 재액화시스템은 극저온의 LNG를 운용하는 과정에서 발생하는 가스를 액화처리하여 LNG 해양플랫폼의 안전과 경제적인 운용을 가능케 해주는 핵심설비입니다. 재액화시스템은 플랫폼 운용을 위한 전체 전력 소모의 70% 이상을 차지하기에 효율적인 시스템의 구성이 전체 운전 비용에 막대한 영향을 미칩니다. 이에, NRS는 플랫폼 자체에서 발생하는 극저온 가스를 냉열원으로 적합하게 활용하여 에너지 효율을 극대화하였으며 구성을 간소화하여 시장경쟁력을 갖추고 있으며, 향후 선박을 포함한 다양한 LNG 인프라 분야까지 확장 적용이 기대되는 제품입니다.차별적 특징Tank에 보관된 극저온 LNG는 외부 열침입에 의해서 BOG*가 지속적으로 생성되며, 발생된 BOG는 Tank 압력 유지를 위하여 적절히 처리되어야만 한다. 대우조선해양에서 독자적으로 개발한 NRS는 탱크에서 발생된 BOG의 온도 또한 극저온이라는 특징을 이용하여, 그 극저온 에너지를 BOG 자신을 액화시키는데 재사용하도록 시스템을 구성하였다. 그 결과, BOG 냉열원을 활용하지 않는 기존 재액화시스템 대비 30% 이상의 효율 향상을 보여준다. 핵심장비인 극저온 열교환기는 Multi Stream 열교환기를 적용, 하나로 통합하여 원가절감 및 Foot Print 최소화를 달성하였다. 일반 재액화 공정의 경우, BOG의 성분에 따라 공정 운전 조건이 변경되어야 하므로 BOG의 성분을 측정하여야 하며, 그에 따라 제어시스템 또한 복잡하게 구성되는 단점이 있다. 하지만 NRS의 경우, BOG 성분 측정 및 복잡한 제어시스템 구성없이도 자동으로 공정이 안정적으로 운전될 수 있도록 하는 ALPS(Advanced Logic for Process Stability)가 적용되었다. 재액화시스템의 공정구성 자체뿐만 아니라 당사가 별도로 개발한 DS4(DSME Smart Ship Solution Platform)을 통해 디지털트윈을 구현하여 운전의 최적화를 지원한다. 더불어 CBMS(Condition Based Maintenance System) 적용으로 Smart Maintenance를 구현하여 선주의 운용 효율을 극대화할 수 있다. 공정 개발 초기부터 국내장비업체와 긴밀한 기술협의를 수행, 높은 완성도와 짧은 납기 등의 장점으로 해외 경쟁업체와의 경쟁에서 우위를 점할 수 있었으며, 최종 국산화율 90% 이상을 달성, 국내 기자재 업체 해외 시장 진출의 교두보가 되었다는 점에서 큰 의의가 있다. * BOG : Boil Off Gas, 극저온 LNG 저장탱크에서 자연기화로 발생되는 천연가스.담당부서기술기획부(0557354007)