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.
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.
액화 천연 가스 플랜트 시뮬레이터는 막대한 자본 투자가 필요한 대형 시스템 설계 및 건설 단계에서 사전에 설계 오류 검출 및 시스템 검증을 함으로써 많은 비용을 절약해줄 수 있는 중요한 시스템이다. 이 연구에서는 플랜트, 시뮬레이터, 운전원 훈련 시스템 및 제어시스템을 운전하는 과정에서 발생하는 정보를 효과적으로 처리하기 위해서 구축되는 정보 처리 시스템의 기본 설계에 관한 내용을 소개한다. 전체 시스템은 물리적 플랜트와 가상 플랜트로 나눌 수 있고 가상 플랜트는 시뮬레이터와 운전원 훈련 시스템으로 구현되며, 제어 시스템은 PLC로 구현하고 Modubus 프로토콜과 OPC 서버를 통해 데이터 처리가 가능하다. 플랜트로부터 생성되는 데이터 처리에서는 실시간 데이터 처리 속도가 중요하므로 실시간 데이터베이스를 도입하였다. 실제 플랜트 데이터와 시뮬레이터 데이터는 상호 교환이 가능하도록 구성하였다. 본 시스템 설계는 기본 설계 단계이므로 향후 LNG 플랜트에 적용하기 위해서는 상세 설계가 필요하다.
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.
해양플랜트 산업은 광의에서는 해양자원을 활용하거나 이용하기 위한 일체의 설비이나, 협의로는 해양 석유 및 가스 탐사, 굴착 및 생산하기 위한 설비를 의미한다. 해양플랜트 서비스 산업은 해양플랜트 건조 이후의 산업으로 크게 운영사업(생산 및 유지보수)과 지원사업(운송, 설치, 부대사업 등)을 통칭하는 개념이다. 우리나라는 해양플랜트 건조산업은 세계 1위에도 불구하고 서비스 산업에 진출한 기업이나 인력은 거의 없는 실정이다. 이 연구에서는 우리나라가 해양플랜트 서비스 산업에 진출하기 위한 정책대안을 제시하고자 한다.
플랜트 시장의 확대로 인해 국내 건설업체의 플랜트 시장 진출이 점차 확대되어 가고 있다. 그러나 국내 및 해외 플랜트 시장의 개척을 위한 플랜트 전문가 육성이 부족하여 해외 우수 전문가들을 초빙하고 있는 실정이다. 국내 플랜트 전문 분야에 대한 체계적인 교육 프로그램이 자리를 잡지 못하고 부문별, 환경별, 직위별 교육 분야의 특성화가 이루어지지 못하고 있다. 이에 해외 시장 환경에 맞는 플랜트 전문가 육성을 통해 국내 및 해외 플랜트 시장을 선도할 플랜트 전문 교육 컨텐츠의 개발 연구를 실시하여 플랜트 전문가 육성을 위한 기본 방향을 정립해 나가야 한다. 본 연구는 국내 및 해외 플랜트 시장 활성화를 위해 플랜트 전문가를 육성하기 위한 교육 컨텐츠를 개발하고자 한다. 본 연구를 통해 개발된 플랜트 교육 컨텐츠는 향후 교육 프로그램 개발을 위한 유용한 기초자료로써 활용이 가능할 것이다.
현재 플랜트 산업이 해외 건설 부문에서 차지하는 비중은 해외 건설 수주액의 60% 이상에 달하고 있다. 하지만 시공부문의 높은 기술경쟁력에 비하여 고부가가치 창출이 가능한 설계부문은 그 기술이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 플랜트산업의 우수설계능력 확보를 위하여 플랜트 설계단계의 성공에 대한 정의를 내리고, 플랜트 설계업무를 분석한 뒤, 설문조사를 통하여 플랜트 설계단계 프로세스의 업무별 중요도를 파악하였다. 또한 이렇게 파악된 중요도 점수를 공정관리 프로그램에 적용하였고, 이를 바탕으로 제시된 결과에 대한 전문가의 검토를 통하여 최종적으로 플랜트 설계단계의 핵심성공요인(CSF)을 도출하였다. 본 연구의 결과는 플랜트 설계단계 성공의 요인을 파악하고 확인 및 관리를 위한 요소들을 제시하여 설계단계 업무수행의 가이드라인으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 향후에는 도출된 핵심성공요인을 이용하여 플랜트의 성공과 실패를 가름할 수 있는 정량적 평가모델 개발 등의 연구가 수행될 수 있을 것이다.
플랜트 기술은 산업의 종합기술로서 관련 산업으로의 파급효과가 큰 반면, 기술력을 갖추기 위해서는 장기간에 걸친 투자가 필요하며, 업계공동 혹은 국가적인 차원에서 플랜트 산업의 장기 발전전략을 수립하여 지속적으로 추진할 필요가 있다. 또한 플랜트분야 고급기술자의 노하우를 축적하고 교육할 수 있는 플랜트 교육프로그램을 서둘러 구축할 필요가 있다. 이를 위해 플랜트 교육 프로그램을 구축하여 정부기관과의 정책에 적극 부응하는 플랜트 정보제공, 기술개발 지원 등 전문적인 교육을 제공할 수 있는 교육 프로그램 개발이 필요할 것이다. 이러한 현실에서 본 연구는 건설 분야에서의 플랜트 교육 프로그램을 조사하여 국내와 국외의 플랜트 교육 현실을 파악하고 향후 국내 플랜트 기술력의 향상을 위해 필요한 교육 프로그램 개발을 위한 기초 조사로써 연구를 수행하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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