요즘 이슈가 되고있는 해양플랜트가 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.
해양플랜트는 바다 위에 설치하여 찬연가스, 석유 등의 천연자원을 뽑아내는 일련의 구조물을 말한다. 해양 천연자원이 풍부한 국가들이 주로 보유하고 있다. 해양플랜트는 넓은 의미로 바다에 설치되는 다양한 구조물을 뜻하며, 영어로는 "Offshore Plant" 또는 "Offshore Platform"이라고 합니다.
해양플랜트 즉, Offshore Plant의 뜻은 앞바다에 있는 대규모 기계류의 시설, 공장이라고 정의내릴 수 있다. 그리고 현재 쓰이는 해양플랜트의 복합적인 의미는 석유, 가스 등의 해양자원을 발굴, 시추, 생산하기 위한 자원개발 활동에 필요한 장비, 시설을 총칭하며 이와 같이 쓰이는 해양플랜트 산업의 의미는 해양플랜트를 건조, 설치 및 공급하는 산업을 총칭한다고 할 수 있다.
넓은 의미로서의 해양플랜트는 해저에 있는 원유와 가스, 광물자원을 시추·생산·저장·운송하는 해양자원개발, 풍력·조력·파력을 이용한 해양에너지 개발, 인공섬, 해양양식 같은 해양공간 개발 등 다양한 내용과 활용 분야를 가지고 있습니다.
하지만 대부분의 경우 '해양플랜트' 또는 "Offshore"라고 하면 원유와 가스(Oil & Gas) 등 해양자원을 개발하는 구조물을
의미하곤 합니다.
해저의 원유나 가스를 탐사하고 채굴하는 설비 목적으로 쓰이는 해양플랜트는 조 단위 수주를 기대할 수 있어 조선사의 핵심 사업으로 불린다. 원유생산 및 저장설비(FPSO), 부유식 액화천연가스 생산설비(FLNG), 부유식 원유생산설비(FPU), 드릴쉽 등이 해양플랜트의 일종이다.
해저에 있는 천연자원의 경우, 채집이 매우 힘들다. 단순하게 해저에 들어가는 것뿐만 아니라, 다시 땅속으로까지 깊숙이 들어가기까지 해야 하기 때문이다. 이 역할은 드릴쉽 등이 담당한다. 해양플랜트는 이들과 연결되어, 자원을 수송선에 옮기는 단계까지 담당하게 된다.
또한 자원의 보관을 기본적으로 담당하고 있다. 계속 수송선이 붙어서 생산되는 자원을 받는 것은 비효율적이기 때문이다. 종류에 따라서는 부가적인 역할을 수행한다. 예를들어 바닷물, 흙과 모래 등 본래 자원과 함께 있는 불순물이 해양플랜트로 들어온다. 이 상태로는 운송시 비용이 증가하게 되므로 이러한 불순물을 기본적으로 제거해주는 역할도 수행한다. 원유같은 경우, 끓는 점에 따라 분리해주는 작업도 수행한다.
그래서 바로 아래 그림과 같은 해상 구조물들을 '해양플랜트'라고 합니다.
육지와 얕은 바다에 있는 자원이 고갈되면서, 깊은 바다 밑의 자원을 시추, 생산할 수 있는 해양플랜트에 대한 관심이
높아졌습니다.
일반적으로 해양설비라 함은 육지와 접해있는 부두설비와는 달리 육지에서 떨어진 바다 환경 하에 놓인 제반 설비를 칭할 수 있다. 분류방법이나 기준에 따라 표현이 다를 수 있겠으나 기본적으로 설비운영 위치 기준에 따라 고정식/부유식/심해저(Subsea) 설비로 크게 나눌 수도 있겠고, 운영상 기능에 따라서는 시추/생산/저장/지원/운반 설비 등으로 분류. 그리고 끊임없이 이어지는 기술개발과 새로운 디자인의 개발 등에 따라 개별적인 신조어가 만들어지기도 한다.
그렇다면 해양플랜트의 종류를 먼저 알아봐야 할텐데요. 해양플랜트는 크게 용도별로 시추설비, 생산설비로 나눌 수
있으며 설치 형태별로 고정식과 부유식으로 구분이 됩니다. 그럼 하나하나 천천히 살펴보도록 하겠습니다.
해양플랜트는 석유, 가스 등 해양자원을 발굴, 시추, 생산하는 자원개발 활동에 필요한 장비를 건조, 설치하는 산업.
시추설비는 해저면에 구멍을 뚫고 파이프를 삽입하여 원유나 가스를 뽑아 올리는 장비입니다. 대표적인 시추설비는
아래와 같이 3가지 종류가 있습니다.
드릴쉽 (Drill Ship)
첫번째 드릴쉽은 수심이 깊어 고정된 구조물을 설치할 수 없는 해상에서 시추 작업을 할 수 있도록 만들어진 선박 형태 설비입니다. 자력으로 이동이 가능하고 파도가 심한 해상에서도 원유를 발굴할 수 있어요.
현대중공업이 대표적 고부가가치선인 드릴쉽 수주를 이어갔다. 드릴쉽은 길이 229m, 폭 36m 크기로 해수면으로부터
최대 12km까지 시추가 가능하다.
현대중공업 드릴쉽은 철저한 드릴쉽 전용설계로 선박의 크기를 최적화해 유지비를 줄이는 대신 연료의 효율을 높인 것이 특징이다. 여기에 핵심설비인 스러스터(Thruster)의 선상(船上) 수리가 가능하도록 해 유지, 보수에 따른 비용을 크게 줄였다. 이밖에 파도가 심한 해상에서도 위치를 스스로 제어할 수 있는 위치제어시스템과 컴퓨터 추진시스템 등 각종
최첨단 장치를 적용했으며, 기존 6중 폭발방지장치(BOP, Blowout Prevention)도 7중으로 확대 적용해 안전성을 높였다.
이번에 인도된 드릴십은 6,200억원 규모다. 대우조선해양이 자체 개발한’ DSME-12000’ 모델로, 길이 238m, 폭 42m
규모다. 대우조선해양이 건조하는 드릴십 중 최대 규모로 최대 수심 3.6km의 심해에서 최대 약 12km까지 시추 가능.
세미리그 (Semi-Rig)
세미리그(반잠수식 시추선, Semi-Submersible)는 파도에 의해 받는 영향을 최소화 하기 위해 반만 바닷물에 잠기는 형태의 시추선을 이야기 합니다. 드릴쉽에 비해 물에 닿는 면적이 작아 수직 운동이 줄어들도록 만들었기 때문에 파랑이 있어도 기능이 뛰어난 것이 특징입니다.
이번에 인도된 세미리그는 노르웨이 스탯오일(Statoil)사가 정한 ‘카테고리-D(Category-D)’ 개발 프로그램의 일환으로
노르웨이 대륙붕에 특화된 성능을 최적화해 맞춤형으로 건조됐다. 최대 수심 500m이서 최대 8500m 깊이까지 시추가 가능하며, 기존의 시추 기능(Drilling)에 더해 시추공 마무리 기능(Well Intervention)이 수행 가능하도록 건조된 신개념
시추선이다.
잭업리그 (Jack-Up Rig)
마지막 잭업리그는 다리가 있는 시추설비로 다리를 해저면에 고정시켜서 작업을 하기 때문에 비교적 얕은 바다의
유전 개발에 사용되는데요. 대부분이 중소형 규모로 이루어져 있습니다.
'잭업리그(Jack-up Rig)'가 국내 조선업계가 오랫동안 공을 들여온 해양플랜트 분야에서 새로운 먹거리로 부상하고 있다.
생산설비는 시추설비가 뽑아 올린 원유나 가스를 저장하고 생산하는 구조물로서 고정식, 부유식으로 구분합니다. 해양 생산설비는 한정적으로 있는 공간을 최대한 활용하기 위해서 여러 층을 쌓아서 배열하는 것이 특징입니다. 또한 한 번 설치하면 보수가 어려워서 되도록 30~50년 이상은 버틸 수 있게 내구성이 높아요.
고정식 플랫폼 생산설비 (Fixed Platform Production Unit)
고정식 플랫폼 생산설비는 자체 중량, 환경 하중을 이겨내도록 설계되었고 극지나 연안에서 주로 사용합니다. 해저지면에 콘크리트, 타워 등의 하부구조물을 먼저 설치하고 그 위에 상부 설비를 얹는 방식입니다. 또한 상부에 유정, 집하/분배, 가스주입 등 각각 활용도에 따라서 플랫폼을 나눌 수 있습니다.
보통은 각 기능에 분리하여 플랫폼을 각각 설치하는데요. 파도가 높거나 기상이 좋지 않은 등 설치 환경이 좋지 않으면 일체화된 대형 플랫폼을 먼저 제작하고 한 번에 설치하기도 합니다.
부유식 플랫폼 생산설비는 수심에 영향을 받지 않게 설계됩니다.
부유식 생산설비 FPU(Floating Production Unit)
FPU라고 하며 말그대로 바다 위에 떠 있는 생산설비를 말합니다. 하부구조의 모양, FPU를 매어두는 방법에 따라서
종류가 나누어 진다.
TLP(Tension Leg Platform)
TLP는 반잠수식으로 팽팽한 줄을 이용해 구조물을 붙잡고 있는 형식입니다. 수직으로 작용하는 부력을 이용해 파도나
조류에 의한 전후좌우 운동을 제어합니다. 드릴장비를 이용해 시추작업을 병행하도록 설치하기도 해요.
부유식 생산 및 저장설비 FPSO(Floating Production Storage & Offloading)
FPSO는 선박처럼 이동이 자유롭고 시추/저장/하역 기능을 함께 가진 부유식 복합생산 설비입니다. 해저 송유관이
발달돼 있지 않은 지역에서는 생산한 원유를 셔틀탱커를 이용하여 육지로 운송하게 되는데, FPSO는 셔틀탱커가
실어나를 원유를 임시저장하고 있다가 하역할 수 있는 설비를 갖추고 있습니다.
현대중공업이 건조해서 인도한 원통형 FPSO. 파도가 심한 북해 지역에 적합하도록 원통형으로 설계돼 있으며
100만배럴에 달하는 원유를 보관할 수 있다. FPSO는 원유를 생산하는 것은 물론 즉석에서 정제해 저장할 수 있다.
부유식 LNG 생산설비 FLNG(Floating Liquefied Natrual Gas)
두아 FLNG는 삼성중공업이 2014년 2월에 말레이시아 국영에너지기업인 페트로나스(Petronas)사로부터 16억 달러에
수주한 선박이다. 길이 393m, 폭 64m로 축구경기장 3개를 직렬 배열한 크기와 같고, 전체중량 13만1300t에 달하는
대형 FLNG 선박이다.
삼성중공업은 EPC(설계·조달·제작)계약을 통해 설계부터 구매, 생산, 시운전까지 총괄하며 대형 해양공사의 EPC
수행능력을 입증했다.
2020년 2월18일 출항한 두아 FLNG는 말레이시아 동부 사바주 코타키나발루 해안에서 140km 떨어진 로탄 가스전에 도착해 설치 작업과 해상 시운전을 거쳐 2020년 11월 부터 향후 20년 동안 연간 150만t(한국 연간 가스 소비량의 4.7%에 해당)의 LNG가스를 생산·정제할 예정이다.
이번 출항에는 말레이시아 정부와 페트로나스사가 협의해 출항부터 로탄 가스전 도착까지 말레이시아 해군 군함의
호위 하에 안전하게 필드까지 이동한다.
삼성중공업 관계자는 "Shell사 '프렐류드' FLNG에 이어 페트로나스사 '두아' FLNG를 완벽한 품질로 계획된 일정에 맞춰 인도해 기쁘다"면서 "앞으로 범용 및 연안 FLNG 개발을 통해 FLNG 시장을 확대·선도해 나가겠다"고 말했다.
FLNG(Floating Liquefied Natrual Gas)는 해상에서 천연가스를 시추한 후 액화를 위해 육상으로 이동하지 않고 액화·저장·해상운송까지 할 수 있는 부유식 종합설비로 육상 플랜트 대비 환경 친화적, 낮은 투자비용, 효율적인 운영, 이동 용이 등이 장점이다. 삼성중공업은 FLNG 시장을 선도하며 독보적인 기술력을 인정받고 있다.
삼성중공업은 세계 최대 규모의 부유식 액화천연가스 설비인 프렐류드 FLNG를 건조해 성공적으로 출항했다고 밝혔다.
삼성중공업은 프랑스 테크닙과 컨소시엄을 구성해 2011년 6월 로열더치쉘로부터 프렐류드 FLNG를 수주했다. 이후 2012년 10월 강재 절단 후 약 5년간 거제조선소에서 건조 작업을 진행해왔다.
거제조선소를 떠난 프렐류드 FLNG는 예인선에 의해 한달 가량 이동할 예정이다. 이후 호주 북서부 브룸에서 약 475km 떨어진 프렐류드 가스전 인근 해상에 계류해 해저시스템과 연결된다.
이 곳에서 프렐류드 FLNG는 약 25년간 연간 LNG 360만톤, 천연가스 콘덴세이트 130만톤, LPG 40만톤을 생산할 예정.
프렐류드 FLNG는 길이 488m, 폭 74m로 축구장 4개를 직렬 배열한 크기. 저장탱크 용량 45만5,000㎥는 올림픽 규격
수영장 175개에 해당한다. 저장탱크에는 국내 3일치 소비량에 해당하는 LNG를 저장할 수 있다.
설비에 사용된 강재 중량만 26만 톤이다. 저장탱크를 모두 채울 경우 중량이 60만 톤에 달한다.
한국의 조선과 해양플랜트
새로운 고부가가치 산업으로 주목받고 있는 분야인데도 불구하고, 최근 우리나라 조선업 회사들은 이 분야에서 조 단위의 적자를 내었고, 앞으로도 더 늘어날지도 모른다. 주 원인으로는 설계 기술 부재, 저가 수주, 경험 부족, 기술 부족 등 여러가지 등이 있다.
그 중에는 불합리한 계약 조건도 있다. 계약을 할 때 건조 도중 설계 변경을 한다면 당연히 이를 의뢰하거나 야기한 측이 공정 지연의 책임과 그 비용을 대야 하는데, 이를 조선사가 일방적으로 지게끔 계약을 해버리니 발주 측은 건조 도중이나 완성 직전에라도 설계 변경을 마음 놓고 요청할 수 있게 되었다.
사실 이런 계약을 할 수 밖에 없는 가장 근본적인 이유는 근래들어 급성장한 중국의 조선사들이 저가공세로 선박 수요를 싹쓸이하자 실적 부담감에 울며 겨자먹기로 경쟁이 덜한 해양플랜트에 눈을 돌린 것.
하지만 그러자니 해양플랜트에서 가장 알짜배기에 속하는 내부의 정유 관련 핵심 설비를 만들어 내는 기술이나 이걸로 유명한 기업이 한국에는 없었고, 해서 발주 측은 이를 근거로 이미 검증된 해외나 자국에서 핵심 설비와 전문 인력들을 들여와 설치하는 조건으로 협상에서 우위를 점했고, 여기에 을,병의 입장에서라도 실적을 내겠다는 욕심이 더해져 터무니 없는 조건의 계약이 채결된 것. 이마저도 국내 조선 3사끼리 저가 경쟁을 벌여 4~5조를 생각중인 발주처가 3조로 어부지리를 얻을 정도. 요약하면 수주 실적이나 건수, 규모 면에서 나쁘지 않게 보여도 실상은 불발탄을 서로 먼저 처리하겠다고 앞다투어 자기 차량에 실은 셈.
여하튼 체결 당시엔 어떻게든 인도만 하면 된다는 분위기였지만 문제는 이후 산유국들의 과잉 공급에 의한 저유가가 국제 시장을 휩쓸었고, 이에 발주 측도 수주 값도 안나온다는 판단 하에 (일방적인 계약을 근거로) 플랜트 곳곳을 돌아다니며 각종 클레임을 연달아 걸어 인도를 최대한 연기하거나 일방적으로 거부하는 강짜를 부려 결국 LPG선과 함께 조선업 위기를 야기했다. 2018년 연초부터 조선업계에서는 LNG선을 중심으로 해양플랜트 건조로 야기된 손해액을 매꾸는 중.