에너지 포커스 2018년 가을호

우선 4차 산업혁명 기술로 복잡한 네트워크를 이루는 배관망에서 최적 수송루트 도출하거나 수송서비스를 차별화하는 데에 활용이 가능하다. 복잡한 파이프라인 네트워크 인프라에서 빅데이터 분석을 통해서 최적 수송 노선을 도출하는 데에 활용할 수 있으며 기존의 파이프라인 이용계약에 수송 노선의 선택사양을 포함하여 차별화된 서비스와 요금을 제안할 수 있다. 구체적으로는 과거의 시간대 별 그리고 계절별 수송량과 혼잡도, 석유가스 시장의 수급데이터 등을 함께 분석하여 미래의 수송량과 혼잡도를 예측하거나 이를 바탕으로 이용료를 차별화할 수 있으며 기존의 단순한 계약구조를 벗어나 다양한 수송 옵션을 개발할 수 있는 것이다. 또한 파이프라인에 부착된 무선센서를 통해 수집된 빅데이터를 분석하여 배관의 건전성과 안전성을 제고하는데 활용할 수 있다. 지능형 센서를 통해 압력, 진동, 냄새, 소리 등 배관의 건전성을 실시간 모니터링하고 수집된 빅데이터를 학습하여 과거의 파이프라인 부식, 균열, 누출 등 설비의 위험성이 커졌던 상황에 유사한 조건들을 파악해냄으로써 이후 발생할 수 있는 배관 건전성 약화상태 와 위험상태를 사전에 인지할 수 있게 하는 것이다. 위험이 사전에 탐지되면 예측정비가 가능하며 운영비용과 사고비용을 감소시킬 수 있다. 또한 센서를 통해 자동으로 기록하고 데이터를 송신하여 분석을 할 경우 인력이 현장 유정을 직접 방문하여 모니터링을 하는 것을 무인화 할 수 있고 그만큼 비용과 시간을 절약하고 인력의 안전사고 노출을 줄일 수 있다. 특히 최근에는 웨어러블 기기나 드론과 같은 모바일 기기를 활용하여 자산을 모니터링 하는 솔루션도 개발되고 있다. 작업자가 넓은 유전지대에 분포한 유정 현장을 직접 운전하여 돌아다니면서 모니터링 하는 시간을 줄일 수 있고 수작업 검사와 기록에서 발생할 수 있는 휴먼에러를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 실시간으로 다양한 정보를 제공하여 작업자의 성과관리까지 실시간으로 측정해줄 수도 있다. 한편 유정에 설치된 설비에 전해지는 진동, 온도, 압력, 소리 등의 과거의 빅데이터를 바탕으로 사고 또는 고장직전의 상태에 대해 학습함으로써 생산설비의 폭발이나 사고를 사전에 감지하여 작업자의 안전성을 제고할 수 있을 뿐만 아니라 고장을 사전에 감지하여 다운타임을 감소시켜 생산 중단에 따른 비용발생을 예방하고 설비나 부품의 교체나 수리비용도 줄일 수 있다고 한다. 또한 원유나 메탄의 누출이나 유출을 사전 탐지할 수 있으며 유출 시 빠른 대처를 가능하게 하여 환경에 미치는 영향을 최소화 하는 데에도 도움이 될 수 있다. 중류부문 사업은 파이프라인 수송망에 기반한 네트워크형 사업이라는 기본적인 성격 하에서 특히 북미에서는 최근 셰일가스 개발 등으로 사업환경이 많이 변화하고 있고 방대한 부지에 장거리 수송노선을 관리를 보다 효율적으로 수행할 방법을 모색해야 할 뿐만 아니라 노후화된 파이프라인이 많아 이에 따른 문제에 대응하기 위해 4차 산업혁명 기술의 도입에 대한 관심이 높아지고 있다. 파이프라인을 통한 유가스류를 수송하는 중류사업은 과거에는 유사한 품질의 유류와 천연가스를 고정된 공급원으로부터 수요센터까지 수송하는 비교적 단순한 사업이었다. 그러나 셰일자원의 개발로 보다 다양한 규격의 물량과 성상의 유류 및 천연가스를 다수의 지점에서 새로운 소비자와 시장으로 수송하는 다소 복잡하고 다이나믹한 사업으로 진화했다. 또한 석유가스 파이프라인 회사들은 배관이 낡고 노후하여 수동 모니터링 및 제어로는 서비스의 차별화에 어려움을 겪기도 한다. 또한 파이프라인은 매우 넓은 지역에 걸쳐 설치되어 있고 그것도 대부분은 인적이 드문 황무지, 초원, 강, 숲 등을 가로지르는 경우가 많아 이러한 넓은 지역을 인력이 직접 모니터링하고 관리하는 데에 어려움이 많이 발생한다. Chevron Texaco 또는 Texaco 가스화기(GE Energy가 2004년에 기술을 인수)로 알려진 GE 가스화기는 천연 가스, 중유, 석탄 및 Petro Cokes와 같은 다양한 공급 원료를 사용할 수 있는 가스화기로 45년이상 상업적으로 운전된 경험이 있으며, 캘리포니아 주 몬테벨로 (Montebello)에 15톤/일 규모의 시범설비 운전을 통해 개발되었다. GE Energy는 현재 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Corporation, Ltd(IHI)에서 운영하는 일본 Aoio에 6톤/일 파일럿 플랜트를 보유하고 있으며, 전 세계의 다양한 기술센터에서 가스화 연구 및 개발 업무가 수행 중에 있다. 현재 60개가 넘는 상업용 설비가 가동 중에 있어 가장 널리 사용되는 가스화 기술로 Shell 가스화 기술과 쌍벽을 이루는 기술이다. 이 가스화 설비는 2010년 기준 전세계에 145개 정도가 건설되었으며, 2013년과 2014년에 중국에서 가동을 시작한 24개의 가스화기를 포함하여 50여개의 가스화기가 추가로 건설되었다. 상업용 가스화기의 숫자에서는 이미 Shell사를 앞질렀으며, 발생 합성가스 용량 기준으로도 곧 Shell사를 추월할 것으로 예상되고 있다. GE Energy사의 가스화 기술로서 발전 용량이 618 MWe인 Edwardsport 발전소는 현존 세계 최대 발전 용량의 IGCC 발전소라는 상징성으로 인하여 전 세계적으로 관심을 받고 있는데, 2012년 말에 가동을 시작하였으며 2014년 가을에 처음으로 내화재를 교체하였는 바 이는 예상 수명을 초과한 것으로 아직은 이용률이 비교적 낮지만 지속적으로 향상되고 있다는 점도 IGCC 기술의 상업성에는 긍정적 측면으로 작용할 것으로 판단된다. IGCC 발전 시스템의 상업화에 걸림돌은 기존 미분탄 발전소(특히 초초임계압(USC, Ultra-Super Critical) 발전소)에 비하여 건설비가 다소 높고 이용률이 낮다는 점으로, 건설비의 문제는 IGCC 시스템의 추가적인 효율 향상과 향후 이산화탄소 포집이 현실화될 시점에 해결이 될 것으로 기대하고 있다. 원래 CongoPhillips가 소유하고 있던 E-Gas™기술은 루이지애나 가스화 기술(LGTI) 통합 가스화 복합 사이클(IGCC) plant에서 최초로 시연된 것으로(Dow Syngas Project로 알려짐), 이 기술은 현재 1990년대 미국 에너지부(DOE)의 Clean Coal Demonstration Program에 따라 자금을 조달 한 Wabash River 석탄 가스화 프로젝트에 통합되었으며, Wabash IGCC 설비는 1995년 이래 현재도 운영 중에 있다. E-Gas™ 기술은 Wabash River의 262MWe IGCC 발전시스템을 건설한 Destec사의 기술로서, 이후 ConocoPhillips사와 Phillips 66사를 거쳐서 현재는 CB&I사가 라이센스를 보유하고 있다. Wabash River 프로젝트 이후 대형 프로젝트 실적을 추가하지 못하다가, 국내의 광양 SNG 프로젝트 및 인도 Jamnagar 프로젝트(가스화기 10기)와 중국에 추가의 두개의 프로젝트(각 프로젝트 당 가스화기 2+1기)를 수주했다. 하류부문, 특히 원유정제업에서도 해외에서는 4차 산업혁명 기술의 도입에 관심이 커지고 있다. 원유정제업 고유의 특징과 최근의 환경변화가 4차 산업혁명 기술의 도입을 보다 의미 있게 만드는 요인이 되기도 한다. 원유정제업의 가장 두드러지는 특징 중 하나는 원유 구매비용이 석유제품 제조원가에서 차지하는 비중이 매우 높다는 점이다. 따라서 구매비용을 절감하기 위한 노력이 늘 중요하게 평가된다. 또한 최근에 비전통원유의 등장으로 과거에는 고려하지 않았던 유종의 정제시설 투입을 고려해야하는 경우도 늘고 있다. 이 경우 설비에의 유종 적합성이나 산출물의 생산성에 대한 정밀 평가가 선행되어야 한다. 또한 정유부문은 에너지산업 중에서 가장 제조업적 특성, 장치산업의 특성을 가진 산업으로 공정의 무결성이 제품의 수율, 불량률, 계획한 산출물의 획득에 매우 중요하다. 따라서 정유소의 가동중단을 방지하는 것이 석유제품 산출량을 극대화하고 영업손실을 최소화하는 데에 필수적인 조건으로 여겨진다. 또한 많은 정유소에서 부품의 평균 마모 주기와 시간에 기반을 두는 ‘시간 기반’(TimeBased)의 유지보수를 수행하고 있으며 계획되지 않은 가동중단 시 많은 비용부담을 감수하기도 한다.