국내 석유가스 산업의 구조적 한계와 기술적 여건을 고려한 4차 산업혁명 지능형 기술 생태계 구축 및 단계적 도입 방안 doc_id PCY_201903140519006181_10

우리나라는 국내에 상류부문 자산은 사실상 존재하지 않으면서 상류부문 사업자는 공기업과 민간기업에 소수 존재하고 있으며 자원개발서비스 기업은 더욱 없는 현실이다. 우리나라의 자원개발 기업들은 해외광구에서의 운영이나 투자는 그동안 다소 경험하긴 하였으나 여전히 해외의 주요 자원개발 기업들에 대비해서는 경쟁력이 다소 부족하다. 그래서 소수의 국내 자원개발 기업들은 해외 유가스전에서 단독으로 또는 외국의 투자파트너와 함께 현지에서 상류부문 생태계에 속하여 활동하는 상황이다. 즉 국내에는 자원개발 기업은 존재하나 사업장은 존재하지 않으므로 온전한 형태의 자원개발 생태계가 존재한다고 보기는 어렵고, 따라서 상류부문의 4차 산업혁명 기술 생태계 또한 해외의 상류부문에서 형성된 생태계에서 일부로서 참여하여 활동하게 된다. 한편 한국의 디지털 부품 및 센서 등 계측기기나 정보통신 기술력은 상당한 경쟁력을 가진 것으로 평가되는데 반해 목표 사업장이 전부 해외에 있을 수밖에 없다는 지리적 격리성으로 인해 국내 정보 통신사들이나 센서 제조업체들에게는 석유가스 상류부문이 일반적으로 미경험 분야로 남아있고 그만큼 초기 투자도 꺼려지는 부분도 분명히 있다. 이와 반대로 전 장에서 언급한 바와 같이 해외, 특히 북미의 경우에는 상류기업의 지능형 기술 생태계가 초기임에도 불구하고 과거부터 운영효율성 개선 노력의 일환으로 상당 기간 탐사개발기업, 통신사, IT 기업, 자원개발서비스기업 등 다수의 4차산업 생태계 참여자들 간의 상호 협업 경험이 상당히 구축된 상황이다. 이러한 여건을 감안한다면 만약 우리가 국내의 정보통신 기술을 해외 석유개발 생태계에 융합시키고 확대해나가고자 한다면 우선적으로 실행가능성이 높은 기회나 여건을 활용하는 점진적이고 단계적인 접근방식을 고려할 필요가 있다. 초기에는 국내 자원개발 기업이 운영권을 갖고 있거나 국내 자원개발기업의 해외 파트너사의 협조를 통해 해당기관이 해외에서 운영 중인 상류 자산을 시범사업장으로 활용할 수 있도록 제공받고 공동 연구개발 등을 통해 현장 경험을 축적하는 방식을 생각해볼 수 있다. 세계시장의 규모는 2020년까지 석탄 IGCC 발전소 20기, SNG 플랜트 5기, 석탄가스화 화학원료 생산플랜트 20기 정도로 추산되며 총 25조원 규모의 시장으로 성장할 것으로 전망된다. 2000년대 후반부터 자체 가스화기 기술인 OMB(습식)와 TPRI(건식) 기법이 100개의 가스화 플랜트에 적용되어 사용중이고, 전 세계적으로 총 60여개의 IGCC 플랜트가 건설 계획 중이며 미국, 일본, 스페인에 6개의 플랜트가 운영 중에 있다. 독일도 노후 석탄화력을 석탄가스화복합발전(IGCC)으로 교체하는 것을 고려중이다. 국내의 경우 IGCC는 2016년 시운전이 시작된 태안 IGCC 발전소의 경제성 및 기술 효용성이 검증되면 2030년경 약 2조 4,500억원 규모의 시장이 형성될 것으로 예상된다. 자원고갈, 원유 수급불안정, 지구온난화 등으로 최근 대체에너지 개발의 필요성이 대두되어 재생에너지의 사용 이 지속적으로 증가할 것으로 예상되지만, 향후에도 주된 1차 에너지원은 화석연료라 할 수 있다. 특히 석탄의 경우 사용량이 중국과 인도의 영향으로(증가량의 85% 소비), 2035년에는 현재 보다 사용량이 56% 증가할 것으로 예측된다. 합성가스 제조 및 이용시장은 고온고압 조건에서 부식성, 폭발성 합성가스를 취급하므로 이러한 조건에서 실증되어 신뢰도가 검증된 설비와 단위공정이 필수적으로 요구되며, 실증 설비에서의 부품, 설비, 단위공정의 검증을 위한 사전 투자가 있어야 시장에 진입할 기술과 설비/공정이 완성되는 구조를 갖게 되는데, 전 세계적으로 가동 중인 가스화 플랜트는 총 272개(가스화기: 686개, 2014년 기준)이며 총 용량은 116.6GWth Equivalent이다. 이들 플랜트에서 사용 중인 연료는 석탄이 49%, 중질잔사유 36%이며, 최종 생산물은 화학원료가 37%, FT(FisherTropsch) 연료가 36%, 전기가 19% 정도이다. 그러나 우리나라에서 아직까지 석유가스 부문의 4차 사업혁명 기술 또는 지능형 기술에 대한 일반적인 인식은 낮은 편이라 할 수 있고 현실적으로도 국내에 석유가스부문의 4차 산업혁명 기술 생태계의 형성은 미비한 상태다. 이에 국내에 석유가스 부문 4차 산업혁명 기술 생태계가 구성될 수 있기 위해서는 산업 여건에 대한 보다 면밀한 조사와 연구가 필요하며 이종 산업 간에 협업 노력이나 협력 여건 마련을 위한 정책적 노력도 필요하다. 해외에서는 ‘자원개발서비스기업과 데이터 분석기업’, ‘석유가스 설비 사업자와 데이터 분석기업’, ‘비즈니스 컨설팅 기업과 하드웨어 개발 기업’ 등 다양한 조합으로 제휴와 협력이 활발히 이루어지고 있다. 이들은 전통적인 석유가스 기업에게 4차 산업혁명 기술을 판매하려는 노력을 경주하고 있는 것이다. 본고는 석유가스 부문에서의 4차 산업기술, 즉 지능형 기술에 대해 서술하고자 하는바, ‘사물인터넷을 기반으로 하여 석유가스 상류, 중류, 하류의 생산설비에 센서를 부착하고 실시간으로 수집된 빅데이터를 분석하여 학습된 결과를 통해 설비운영의 최적화나 고장 예측 등에 활용되는 센서, 무선통신, 사물인터넷, 빅데이터 분석, 인공지능 기술’ 등을 통칭하는 말로 사용하기로 한다. 이에 더 나아가 핵심 생산 활동의 가치사슬 전후방까지 개념을 확장하여 본다면 ‘원료 수급 전략, 산출제품의 가격과 최적 믹스 분석, 파이프라인 및 물류의 최적경로 발견, 수송의 물리적/시간적 병목 회피, 서비스 차별화 및 고객화, 소매 마케팅 등 원료의 수급과 판매, 서비스 측면에서도 석유가스 기업의 수익 극대화를 위해 사용되는 진단 장비 및 빅데이터 분석 기술’까지도 지능형 기술의 범위라고 할 수 있을 것이다. 반면 우리나라는 국내에 상류부문 사업장이 존재하지 않으며, 중류부문인 도매 파이프라인은 한국가스공사가 독점하고 있고 소매파이프라인은 지역적 독점체제를 이루고 있다. 국토 면적은 협소하여 중류부문에서 안정적 수송을 위한 압력 제어에 대한 부담은 국토면적이 큰 미국, 중국, 러시아 등에 비해 상대적으로 작은 편이긴 하지만 독점적 도매공급자인 한국가스공사의 주배관망의 안정적 운영은 무엇보다 중요하다. 하류 정제부문은 울산, 여수에 정제 설비가 집적되어 있고, 정제를 위해 투입할 원유 전량을 국제시장에서 구입해야 한다. 따라서 우리나라는 우리의 산업구조와 환경, 경쟁여건, 기술수준, 물리적 환경과 필요성에 맞게 4차 산업혁명 기술의 도입을 구상하고 시험하고 있으며, 향후에도 이런 방향에서 접근해야 할 것이다.