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신재생에너지 동향

부유식 LNG 생산설비 설계, 제작, 검사, 운전 변화

기타
작성자
YO&FUTURE
작성일
2024-06-12 11:11
조회
2
세계 각지에는 많은 중소 규모의 가스전이 분포되어 있으며 그 대부분이 해저에 존재하는데 이런 가스전 개발을 위해 해상에서 LNG의 정제, 액화, 저장, 출하 설비와 계류 설비까지 갖추고 약 2,000m 심해에서 채굴한 천연가스를 선상에서 처리하는 FLNG(Floating Liquefied Natural Gas, 부유식 LNG 생산설비) 플랜트 수요가 높아지고 있다.

지역이 다른 해저 가스전 조성의 변화에도 사용이 가능하도록 범용성이 높은 플랜트를 설계함으로써 다양한 가스전에 이용이 가능한 플랜트를 설계가 요구되는데 초기에 개발한 가스전이 오랜 채굴로 고갈되면 다른 지역의 가스전으로 이동해 생산할 수 있는 이동성이 가장 큰 이점이다.

그러나 FLNG는 선상이라는 한정된 공간에 모든 기자재를 설치해야 하므로 3D 모델에서는 cm 단위로 상세하게 설계해야 하고, 또한 유지/보수와 수리를 위해 기자재를 선박 외부로 반출할 수 있는 경로도 고려한 최적의 기기 배치가 요구되며, 해상에서 운전되기 때문에 선체 진동에 대응한 설계와 구조설계는 물론 기자재 중량의 균형 설계 등 육상 플랜트에 비해 난이도가 높은 설계가 요구된다.

최근 IEC(International Electrotechnical Commission)를 통해 안전설계 규정이 확립되었지만 FLNG는 그 외에도 BV, Lloyd 등 선급협회의 선체규격 특유의 안전설계기준도 충족해야 한다. 이런 FLNG 플랜트는 제어용 I/O가 13,000 Points 이상으로 매우 복잡한 Control Logic으로 구성되는데 이 운전조건들이 올바르게 동작하는지 여부를 선상에서 테스트해야 되는데 이 작업도 고도의 경험과 기술을 요하는 작업이다.

IoT기술로 진화하는 플랜트엔지니어링

플랜트 엔지니어링은 몇 만 Points에 달하는 Control Signals, Sensors, 기자재 및 공사용 자재들을 다루고 시공/제작 단 계에서는 수많은 현장 작업자들도 관리해야 하는데 FLNG는 기계, 구조, 배관, 전기/계장 등 각각 다른 부서에 소속되어 작 업특성이 달라 공장에서 제작/조립하는 과정과 달리 로봇 도입을 통한 자동화가 어려운 대표적인 Labor Intensive 산업으로 알려져 있다.

그러나 COVID 19 사태를 맞으면서 생산성 향상에 불모지였던 건설/제작현장도 제조업화 하지 않으면 생존하기 어려운 시기가 왔다. 이런 문제를 해결하기 위해 IoT기술을 이용한 다양한 시스템 개발을 추진하고 있는데 최근 기업들의 작은 사 례를 소개한다.
  1. IoT 기술을 이용한 설계 및 기자재 검사
  • 플랜트는 기계, 배관, 전기/계장 등 여러 분야의 설계가 밀접하게 연관돼 있어 어느 한곳의 설계 변경이 타 부서의 설계/제작에 영향을 미치므로 설계 Database 통합해서 실용화하여 오류를 줄이고 설계효율화를 도모하고 또한 설계에서 기자재발주, 공장검사, 운송, 현장재고관리, 시공까지 모든 기자재들을 추적할 수 있는 데이터 관리 시스 템을 구축하고 있으며 이를 위해 모든 기자재와 예비 부품을 포함한 모든 자재에 RFID Tag를 부착하여 관리하고 있다. 이외에도 상업운전 중에는 계측기 및 Control & Monitoring System 고장을 실시간으로 감시하여 고장과 노후상태 분석, 수리/교체 계획을 세우는 전체 자산관리 시스템도 구축
  • Cable & Piping Route를 자동으로 배치할 수 있는 설계통합을 추진
  • 플랜트 기자재 및 모듈은 세계 각지에서 제작되고 제작 공장에서 입회 검사를 거쳐 오지에 있는 건설 현장에 운송 되는데, 이 경우 과거에는 담당 엔지니어가 제작공장에 출장을 가서 검사를 했지만 지금은 본사에서 원격검사를 실시하여 현장에 상주하는 검사요원이 장착한 웨어러블 카메라를 통해 본사의 전문 엔지니어가 영상을 확인함으로써 확실한 검사가 가능.
  1. IoT 기술을 이용한 현장 시공
    • 현장시공업무를 예정대로 수행하기 위해서는 그에 맞는 작업 계획과 진척 상황 파악은 물론 필요한 Resource 관 리가 매우 중요한데 이를 위해 현장에 WiFi Network을 구축하여 작업자에게 발신기를 휴대하고 현장감독자는 휴대단말기를 이용하여 작업자의 ID, 작업착수/완료시각, 작업내용 등 입력하여 작업공정이 업데이트된다. 각 작 업자의 헬멧에는 온도, 습도, 근접센서, 통신장치가 설치되어 현장 감독자와 통신이 가능하다. 이런 신호들을 통해 지시된 대로 지정한 구역에서 작업을 하고 있는지? 확인도 가능하며, 상부에서 물질 낙하, 체온 이상 등 안전에 관련된 정보가 수시로 표시된다. 또한 만일 피난해야 할 상황이 발생했을 시에는 통제센터에서 작업 인원 확인, 대피하지 못하는 인력 확인도 가능하고 상세한 작업지시 및 관리와 작업자의 안전확보를 촉진
    • 3D 모델상의 기자재 발주, 운송 및 기자재 시공, 검사, 시운전의 착수, 준비, 완료 등의 상황을 서로 다른 색상으로 구분하여 표시해서 공사 진척 상황을 가시화.
  2. IoT 기술을 이용한 플랜트 운전
    • WiFi를 통신으로 현장 작업자들이 태블랫 PC를 이용하여 분산제어시스템(DCS, Distributed Control System)을 화면으로 실시간으로 확인 가능
    • FLNG에서는 해상 특유의 높은 인건비와 운송비용, 보험료 절감을 위에 원격지에서 운전을 지원함으로써 안전성 과 경제성을 떨어뜨리지 않는 범위에서 해상에서 업무를 최대한 육상으로 이전에 작업하는 것이 요구되고 있다. 여기에 고도의 운전 데이터 분석을 통한 운전 최적화, 계측기와 회전기기의 시간 사용시간에 따른 노후변화를 원 격으로 진단하여 유지보수 계획수립도 추진.
<끝>
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