에너지자원 확보 경쟁으로 인하여 급격히 성장하고 있는 플랜트 산업의 분류와 관련 기술 체계를 살펴보았다. 국내외 플랜트 산업의 현황 분석을 통하여 국내 플랜트 산업이 가진 장단점을 분석하고 향후 나아갈 방향을 제시하였다. 선진국과 후발국 사이의 Net-Cracker 상황 탈피를 위해 국내 플랜트 산업은 전방 가치 사슬인 엔지니어링 부분의 경쟁력 향상이 필수적이며, 플랜트 EPC 산업과 기자재 산업의 동반 성장을 위해 플랜트 기자재 기술 개발이 필요하다.

우리나라는 지난 10여 년간 조선산업 분야에서 굳건한 세계 1위의 자리를 지켜왔으나, 미국, 노르웨이, 독일, 프랑스와 같은 해양 분야 선진국들은 30여 년 전부터 근해, 천해를 비롯해 심해에 부존되어 있는 가스 및 원유 채굴에 사용되는 해양 플랜트 기술 개발에 집중하여 왔다. 우리나라는 최근 세계적인 해양 자원 개발에 부응한 해양 플랜트 산업의 확대에 발맞추어 세계 최고의 선박 및 해양 구조물 건조 기술을 확보한 조선사를 비롯해 정부, 연구소, 산업체에서 심해저 플랜트 기자재 및 설치 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 특히 심해저에서 채굴된 다상의 가스 및 원유를 처리하고 정제하는 심해저 플랜트 공정처리장비의 경우는 고도의 기술력을 요구할 뿐만 아니라 심해저 플랜트 산업의 보수적이고 발주자 위주의 시장구조로 인해, 설령 기술력을 갖추고 있다 하여도 세계 시장 진입이 매우 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 심해저 플랜트의 주요 공정처리장비의 기술 현황에 대해 고찰하고자 한다.

가스액화플랜트는 질소, 산소, 헬륨 등 고순도의 가스를 효율적으로 저장 및 운송을 위해 가스를 액체로 변환하는 플랜트로, 대표적인 플랜트로는 질소, 산소, 아르곤 등의 가스를 생산하는 공기분리플랜트, 헬륨액화플랜트, 수소액화플랜트, 천연가스액화플랜트 등이 있다. 질소, 산소, 수소 등의 가스는 산업의 전반적인 분야에서 널리 사용되고 있으며, 국내의 경우 철강, 반도체, 디스플레이제조산업 등 가스 다소비 분야의 비약적인 발전에 따라 급격하게 수요가 증가하고 있는 상황이다. 대용량의 가스액화플랜트는 원료로부터 불순물을 제거하고, 팽창 또는 열교환 과정을 통해 가스를 액체로 변환하는 극저온기술로 주로 구성되며, 이와 같은 과정은 압축기, 열교환기, 증류탑, 팽창터빈, 콜드박스 등의 구성요소에 의해 구현된다. 따라서 가스액화플랜트에서 효율적인 극저온의 생성 및 유지는 플랜트의 경제성 제고를 위해 핵심적인 요소이다.

국내 플랜트산업의 낮은 외화가득률의 원인인 낮은 국산화율의 플랜트 기자재 중 하나인 가스터빈은 선진국대비 기술격차가 크고 해외의존도가 높다. 가스터빈은 플랜트 산업에 활용도가 높은 기자재며 특히 오일&가스 플랜트의 경우 upstream에서 downstream에 이르기까지 활용도가 매우 높다. 가스터빈 시장은 연 7.5%의 성장을 보이고 있으며 2015년에는 560억불에 달할 것으로 예상된다. 선진국에서는 ATS, NGST, ETN 등 범국가 단위로 가스터빈 기술을 개발해 왔으며, 최근에는 고효율, 저비용, 친환경 가스터빈 기술향상에 집중하고 있다. 가스터빈 기술은 이제 발전기를 지나 성숙기에 이르고 있지만 국내의 가스터빈 기술은 단위 부품 제작이나 면허 생산 등의 생산 기술에 치우친 초보적인 수준에 머물고 있다.

플랜트 기자재 산업은 전력 석유 가스 담수 등 제품 생산 설비 및 공장 건설에 소요되는 기자재류 제조업을 일컫는다. 국내 플랜트 산업은 세계 7위 수준인 반면, 외화가득률은 30% 이하에 머물러 있다. 국산 조달률이 가장 저조한 기자재는 기계 기자재류이며, 특히 펌프, 압축기 등과 같은 회전장치류 대부분이 수입에 의존하고 있다. 따라서 국내 플랜트 기자재 산업의 장기적 기술경쟁력 확보를 위해서는 국산화율은 저조하지만 고부가가치 품목인 펌프, 압축기에 대한 기술개발, 외국기업과 기술제휴 및 M&A 등을 통해 기술력을 빠르게 확보하는 것이 필요하다.

열교환기은 대부분의 플랜트에서 공정효율을 결정하는 핵심기자재이다. 이에 따라 플랜트 전체 효율을 향상시키기 위한 고효율 열교환기에 대한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있으며, 최근 들어 심해저플랜트 등의 고압환경용, 가스액화 플랜트 등에 적용되는 극저온용, 가스터빈 등에 적용되는 초고온용 등 극한환경에서 사용되는 플랜트용 고신뢰용 열교환기에 대한 니즈가 증가하고 있다. 따라서, 국내업체들의 플랜트 기자재 시장 진입 및 점유율 확대를 위해 이러한 극한환경용 열교환기에 대한 원천기술 확보 전략이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 플랜트용 열 교환기 기술현황에 대해 살펴보고자 한다.

최근 미국 멕시코만에서의 대형 오일 누출 사고에서 보듯이 에너지플랜트에서의 사고는 막대한 인명피해, 경제적 피해를 유발한다. 최근 플랜트 설계의 주요 관심사는 플랜트의 생애주기에서 사고에 의한 위험도(RISK)를 적정 수준 아래로 제어하는 것이다. 이를 위해 플랜트 설계 단계에서 필요한 정량적 위험도 분석(Qualitative Risk Assessment) 방법론을 개괄하였다. 아울러 QRA의 핵심이 되는 플랜트 기기 고장률 DB 구축의 필요성을 논하였다.

이제 더 이상 지구 온난화는 나만 혹은 우리를 제외한 남의 일이 아닌 것이다. 거의 매일 우리는 지구 온난화로 인한 난처한 현상들을 보고 듣거나 직접 느끼고 있는 중이다. 지구 온난화의 주 원인인 이산화탄소 가스의 배출은 비록 다양한 배출 요인들로부터 비롯되고 있다지만 무엇보다도 과다한 생산 제조 활동 때문이라는 것을 모르는 사람은 거의 없을 것이다. 과다한 생산 제조 활동의 증가 추세가 둔화되지 않는 것을 지속적인 신규 생산 제조 활동으로부터 비롯되는 것이라 생각할 수 있다. 이를 막을 수 있는 방안은 말이 쉽긴 하나 재활용 더 나아가 재사용하는 길 뿐이다. 사실상 재활용 역시 상대적으로나 적은 범위의 국한된 생산 제조 활동일 뿐이지 이산화탄소 가스의 배출은 역시 원천적으로 차단하기가 거의 곤란하다. 결국은 재사용의 선택만이 효과적으로 이를 최대한 억제할 수 있는 바른 길이 될 수 있을 것이다. 한편, 최근에 들어서 이른 바 눈에 보이지 않는 자원 전쟁의 분위기가 전세계적으로 고조되고 있는 실정이다. 희귀 금속 자원을 보유하고 있지 않는 국내의 경우는 전반적으로 산업 분야에 걸친 생산 제조 활동에서 요구되고 있는 부품 소재용 원천 금속 자원을 매년 막대한 외화를 지불하며 종속적으로 중국 등의 국가들로부터 수입에 의존하고 있다. 이 또한 매년 일정한 수입 량이 보장되지도 않을 뿐만 아니라 해마다 관세가 높아져 여간 골치 아픈 일이 아니다. 따라서 생산 제조 활동을 주로 하여 수출에 많은 기대를 하고 있는 OECD 국가의 일원인 구내의 경우에는 환경적인 측면과 경제적인 측면을 동시에 고려한 이른바 에코지향형 생산 제조 활동을 더욱 심도있게 추구할 당위성이 제기된다. 이 중의 하나가 바로 생산 제조 활동의 주역을 이루는 매개체 중의 일원인 에코융합형 신개념의 절삭 공구라고 할 수 있다.