액체수소, 극한지 자원 개발 등 블루오션 창출을 위한 플랜트 연구사업 선도 – 박래상 / 국토교통과학기술진흥원 플랜트실장

해외 수주 감소로 플랜트산업이 침체되어 있다. 이럴 때일수록 새로운 시장 창출을 위한 연구개발사업이 더욱 중요하다. 플랜트 분야 국가 R&D 프로젝트의 컨트롤타워 역할을 하는 곳이 국토교통부 산하 국토교통과학기술진흥원 플랜트실이다. 올해부터 플랜트실을 맡아 이끌고 있는 박래상 실장을 만나 앞으로 추진될 플랜트 R&D 사업 등에 대해 들어봤다.<편집자주>

– 국토교통과학기술진흥원 플랜트실에 대한 소개를 해달라.

국토교통과학기술진흥원은 국토교통부 산하 유일한 국가 R&D사업 전문기관으로 국토교통분야 R&D 예산을 집행·관리하고 있으며, 연구개발 기획·평가·관리 등의 업무를 담당하고 있다.

플랜트실에서 관리하고 있는 국가개발연구사업은 가스·비전통 자원화 기술, 자원이송 및 순환기술, 플랜트 건설지원 인프라 기술 등 플랜트 관련 연구를 하는 ‘플랜트연구사업’, 국가 과학기술 혁신역량 강화를 위한 연구장비·대형 실험시설 등을 구축을 목표로 하는 ‘연구장비인프라사업’, 지역특화·밀착형 기술개발을 목표로 하는 ‘국토교통기술 지역특성화사업’ 등 크게 세 가지로 구분된다.

또한, 고부가가치 스마트 자원화 플랜트기술, 액화가스 플랜트 핵심기술사업 등 세계시장을 선도하는 기술개발과 실증사업 추진으로 플랜트산업 전반에 걸친 핵심역량 강화와 산업육성 지원을 통해 지속 가능한 미래를 구현하고자 노력하고 있다.

– 현재 추진되고 있는 플랜트 관련 R&D 프로젝트로는 어떤 것이 있나.

해외 수익성 제고 및 수주 독점영역 창출을 위해 대규모·고난이도·고부가가치형 신형식 인프라 건설 원천기술 확보, 그리고 에너지 자립화와 극한지 신시장의 이니셔티브 확보를 위해 플랜트 생산효율성 강화화, 친환경 자원순환형 에너지 기술개발 연구과제 등을 지속 추진 중이다.

생산 ․ 가공 ․ 재활용 ․ 운영/유지관리 등 스마트 자원플랜트를 통한 고효율 하이브리드 플랜트 개발이 전략목표다.

생산 분야는 천연가스, 오일샌드 등 자원 탐사·채굴·수송 및 원료화 소요비용을 최소화하여 경제성 확보를, 가공은 합성가스, 액화수소 등 가스에너지 생산·액화·활용을 위한 플랜트 설계·건설·운영기술 개발로 신산업 분야 진출을 목표로 하고 있다.

재활용 분야는 다양한 폐자원을 하나의 플랜트에서 에너지로 재생산 할 수 있는 복합플랜트 기술개발로 도시에너지 자립을 추진하고, 운영/유지관리에서는 플랜트 원격 운영분야 기술확보를 위해 플랜트 건설동시병행 협업 기술 핏 안전훈련 플랫폼 기술 확보가 목표다.

그동안 플랜트사업으로 추진된 가장 큰 프로젝트는 해수담수화사업단, 가스플랜트사업단이라고 할 수 있다. 해수담수화는 물관리 일원화에 따라 작년 8월 환경부로 이관된 바 있다.

– 그동안 추진된 플랜트사업에서 특히 주목받은 연구성과물들을 소개한다면.

플랜트연구사업은 2019년 국가연구개발사업 성과평가 ‘우수’사업으로 지정되었다.

LNG플랜트사업단은 국내최초 고효율 천연가스 신액화공정(KSMR)을 개발, 신기술 인정(’15.12)을 받았으며 세계 최초·최대 27만m3급 LNG저장탱크 설계기술을 개발, 현장적용에 성공하는 쾌거가 있었다. 특히 LNG저장탱크의 경우 싱가폴 SLNG에 설계기술을 수출(14.12, 600만 불)했으며 삼척생산기지 저장탱크에 자체 기술을 적용(’17.5), 우수성을 입증했다.

또한 중소형 모듈러 LNG 저장탱크 개발 사업을 통해 세계 최초로 저장탱크 외조모듈(SCP(Steel-Concrete Panel))을 개발(’18.10), 신기술 인증(사용적합성, DNV_GL)을 획득(’19.8)했다.

SCP는 극·오지용으로 공기 및 비용 절감이 가능하고, 화재 및 충돌사고에 우수하며 기존 PSC(Pre-Stressed Concrete) 대비 경량화가 장점이다.

그리고 햅틱기반 플랜트 안전훈련시스템 개발사업을 통해 석유화학 플랜트 가상 안전훈련 다중협업 시스템을 현대오일뱅크 중질유 탈황공정(테스트베드) 현장에 적용(’18.11)했으며 가스안전공사 가스안전교육원에서 VR 기반 교육프로그램 지정(’18.12) 및 가스공사 천연가스 정압시설에서도 교육 훈련시스템으로 도입(’19.5)되는 등 성과를 이뤘다.

– 수소경제 활성화 정책에 따라 수소산업에 대한 관심이 높다. 수소산업의 핵심기술이라 할 수 있는 상용급 액체수소 플랜트 기술개발사업도 추진되는데.

올해 추진되는 국토교통 R&D 사업인 상용급 액체수소 플랜트 핵심기술 개발 사업은 지난 4월 한국기계연구원 주관으로 연구단이 출범해 오는 23년 12월까지 4년 9개월 예정으로 진행된다.

총 연구비 38,119백만 원(정부 27,840백만 원, 민간 10,279백만 원) 규모로 수소액화 플랜트 공정기술 및 수소액화 핵심설비, 액체수소 저장탱크 기술의 국산화 개발을 통한 수소의 대용량 생산‧저장‧운송‧활용 기반마련이 목표다.

이를 위한 연구내용은 LNG냉열 기반 고효율 수소액화 공정 및 실증플랜트 구축·운영기술 개발, 극저온(-253°C) 핵심설비 개발, 고적용률 및 극저온 단열기술 적용 액체수소 저장탱크 개발 등이다.

LNG냉열 기반은 대부분 버려지고 있는 액화천연가스의 증발열을 이용하여, 기존 수소액화플랜트의 액체질소에 의한 예냉과정을 대체할 수 있는 장점이 있다.

수소액화 수준은 현재 세계최고수준인 13.38kWh/kgH2(미국 DOE)이며 사업목표는 14.3kWh/kgH2 수준까지다. 주요 기자재 및 설비를 국산화 하되 기 개발된 국산제품을 활용하여 50% 이상의 실증플랜트 국산화율 목표를 달성하고, 상용급 수소액화 플랜트를 구축·실증할 예정이다.

– 극한지 및 비전통 자원개발 등 새로운 플랜트 시장 활성화를 위한 연구활동도 활발하다고 들었다.

지난 2016년부터 매년 친환경에너지 & 오일·가스 플랜트기술 국제컨퍼런스(ICOG)를 개최해 플랜트 산업분야 글로벌 네트워크 협력체 및 지식 생태계를 구축하기 위해 힘쓰고 있다.

ICOG은 국내 산-학-연 연구자, 해외 연구자(국토교통 R&D 우수성 홍보, 기술수요 정보 교류 등), 해외 발주청 공무원, 국토부·우리원 간 협력체 구성(정책지원 및 민관수주 지원단 구성, 국제협력 및 비지니스 모델 개발)원 등 300명 내외가 참가하고 있다. 이를 통해 플랜트연구사업의 연구개발 내용 및 기술에 대한 소개와 홍보의 장을 마련하고, 상호교류를 통해 연구개발 시너지 효과 창출은 물론 무엇보다 해외 신시장 진출을 위한 신규 아이템 도출에 활용하고 있다.

또한 해외시장 진출을 위해 국제협력 활동에도 적극 나서고 있다.

캐나다와는 극한지 오일·가스분야 공동연구 추진을 위해 알버타주정부 산하 Alberta Innovates(연구관리 전문기관)과의 MOU를 체결(’18.12)했다.

동남아 플랜트 시장 급성장 대응 및 정부의 신남방정책 목표 달성에 기여하기 위해 베트남 건설부와 폐기물 및 바이오매스분야에 대한 공동연구도 추진 중이다. 베트남의 경우 아직 분리수거가 안되는 문제 등으로 쓰레기 처리와 폐기물 에너지화 기술에 대한 관심이 높으며 이 분야에 대한 향후 시장 가능성도 유망할 것으로 전망된다. 우리가 기술과 자본을 투입하고 베트남이 부지와 원료 등을 제공하는 협력사업을 통해 시장 선점의 효과도 기대된다.

– 앞으로 계획되고 있는 플랜트 분야의 R&D 프로젝트는.

우선 내년부터 ‘수소 시범도시 인프라’와 ‘지하공간 도시기반 복합플랜트 실증’ 사업이 진행된다.

수소 시범도시 인프라 사업은 수소도시 적기구축(’22년)을 위해 도시형 수소 생산·저장·공유 시스템 기술 등을 개발하고 이를 통해 국산화 기반의 도시 인프라 기술 확보를 추진하는 것으로 총 정부출연금은 173억 규모다.

총 정부출연금 290억 규모의 지하공간 도시기반 복합플랜트 실증 사업은 쓰레기, 슬러지, 폐기물 등을 처리, 에너지화하는 시설을 지하화하는 플랜트를 구축하는 것이다. 급격한 도시화로 에너지, 자원 등 도시문제 해결과 동시에 지역민의 민원 문제를 해결, 도시 확장에 따른 혐오시설의 도심지 편입을 가능하게 하는 복합플랜트의 지하화·집적화 기술 확보를 추진하는 것이다.

이밖에 계획되고 있는 사업으로 ‘비전통 오일생산 플랜트 건설 핵심기술’ 개발 사업이 있다. 고점성 원유생산, 순환공급설비, 극오지 플랜트 인프라 등 오일생산·이송 플랜트 핵심기술 개발 및 해외 현지실증을 통해 해외건설 진출이 미미했던 플랜트 건설시장으로의 진출 기반을 확보하기 위한 사업이며 총 정부출연금은 4,267억 규모로 계획되고 있다.

그리고 왕겨, 야자 등 동남아시아 맞춤형 재생연료 플랜트 건설기술 개발을 통하여 현지 맞춤형 사업화패키지 실증 플랫폼 구축 등 해외건설 신시장 진출을 위한 ‘바이오매스 플랜트’(총 정출금 260억), 플랜트 효율 및 안전성 향상을 위해 지능정보연계 가상화 운영 플랫폼, 예지진단 기술 등을 개발하고, 기 구축된 실증플랜트를 활용하여 플랜트 운영기술 고도화 확보를 추진하는 ‘스마트플랜트 운영·유지관리 고도화’(총 정출금 206억) 사업이 있다.

– 우리나라 플랜트 경쟁력 향상을 위해 특히 중점적으로 추진해야할 사안이나 산학연이 노력해야 점에 대해 의견이 있다면.

오일샌드 등 비전통자원 에너지와 극한지 에너지 마켓을 겨냥한 연구는 지속되어야 하며, 에너지 확보를 위하여 국가적인 지원과 기술개발 지속으로 미래의 플랜트 건설시장에서의 경쟁력을 확보해야 한다.

융복합 연구가 확대되도록 플랜트 관련 데이터 표준화 및 개방화, 타분야 산업기반 조성에 기여하도록 연구아이템 다양화도 추진되어야 한다고 생각한다. 또한 기존산업 첨단화와 효율화를 위해 플랜트 전주기에 걸친 기술지원과 세계 선도기술에 과감한 투자 필요하다고 본다.

장기적 관점에서 아세안 국가와 개발도상국 등 기술수요국을 다양화할 필요가 있으며 기술수요국에 대한 정보와 인프라 구축 등이 선행되는 것이 중요하다.

–  끝으로 플랜트산업계 종사자들에게 하고 싶은 말은.

해외건설 수주에 있어서 중동의 비중이 50%이고 공종 중 플랜트의 비중이 80%(78%)에 이른다.

플랜트산업은 한국 경제의 성장 동력이며 버팀목이라는 자부심을 갖고 새로운 블루오션 창출을 위한 노력이 절실함을 강조하고 싶다.

해외건설 수주방식이 대부분 PPP방식으로 진행되므로 산업계 독자 방식이 아닌 다양한 민관이 함께 협력하는 종합적 대응방식이 필요하다고 본다.