‘기술선진국으로 부상하다’
새천년을 맞은 전 세계는 치열한 기술경쟁을 시대를 예고하고 있고 바야흐로 기업이 살아남기 위해서는 고부가가치의 기술력을 향상해야 한다.
천연가스산업의 발전은 곧 설비의 국산화를 추진하는 일이다.
그동안 국내 천연가스 산업은 양적인 팽창을 통해 15년이라는 짧은 역사에도 불구하고 전국적인 네트워크를 형성하면서 이제는 명실상부한 국민적 연료로 자리를 잡아가고 있다.
국내 천연가스 설비 규모는 얼마인가. 현재 운영중인 LNG배관이 1천9백55km에 달할 정도다.
　오는 2002년까지 총 2천4백35km의 LNG배관이 건설될 예정으로 전국이 하나로 연결되는 시스템을 구축하게 된다.
또한 LNG저장설비는 평택과 인천 인수기지에 현재 각각 10기씩 총 20기가 운영중에 있다.
정부의 장기 천연가스 수급계획에 따르면 오는 2010년까지 총 53기의 LNG저장탱크를 건설하도록 되어 있는데 천연가스산업에 발전을 위해서는 저장설비를 우리 손으로 그리고 만들 수 있는 능력을 배양해야 한다.
이미 가스공사는 97년말부터 탱크 국산화를 위한 준비를 해왔고 한국가스엔지니어링회사를 설립해 기능적 역할을 담당케 했다.
현재의 국내 LNG 저장탱크의 현황과 기술적 과제를 점검하고 그 핵심기술에 대해 알아본다.

〈편집자 註


◆　국산화는 언제 이뤄지나

현재 LNG탱크 국산화를 담당하고 있는 한국가스엔지니어링과 가스공사연구개발원은 당초 계획일정보다 빠른 올해말까지 국산화를 완료할 예정으로 있다.
LNG탱크 국산화 추진은 약 370억원을 투입해 인수기지 시스템 설계를 자체적으로 할 수 있도록 할 방침이다.
한국가스엔지니어링은 지난해말 영국의 웹소와의 기술적 제휴를 통해 LNG 저장탱크 국산화 목표를 당초 내년 하반기에서 올 연말까지로 앞당겨 추진키로 하고 현재 전문가 교육 등 순탄한 행보를 하고 있는 것으로 알려졌다. 정중길 한국가스엔지니어링 사장은 “국산화 목표를 앞당겨 국가적으로 낭비되는 부분을 줄이고 기술력을 쌓는 것 만이 가스산업의 발전을 기대할 수 있을 것”이라며 “우선 기본설계를 할 수 있는 전문가 육성과 함께 한국형 탱크 모텔을 만들 수 있도록 할 계획”이라고 밝히고 있을 정도로 국산화에 정열을 쏟고 있다.
국내 가스산업이 도입시기부터 기술적 측면을 고려하지 않아 늦은감은 있지만 설계에서 시공에 이르는 공정 시스템에 대한 기술적인 노하우를 체계화하고 있다는 것은 매우 고무적인 일이 아닐수 없다.


◆ 저장탱크의 특징

LNG는 -162도씨의 초저온 액체로 저장탱크에 대한 고난도 기술이 요한다. 저장탱크의 특징은 초저온의 내구력과 비등점에서 저장되므로 대기로부터 열의 유입에 대응한 보냉성이 있어야 하고 발생되는 BOG 가스압력과 저장되는 액의 하중에 견딜수 있어야 한다.
또 대기중의 습기나 공기의 침입을 막고 발생된 가스(BOG)의 유출이 없도록 기밀성이 있어야 한다.
저장탱크는 초저온의 내구력과 압력, 기밀과 -162도씨를 유지하기 위한 보온 방법 등 탱크의 형식에 따라 경제성, 안전성, 환경, 사회 환경적인 안전도, 지역 주민들의 반응과 지형 및 지질의 형태에 따라 결정된다.
LNG용 초저온 재료는 알루미늄 합금, 9%니켈 강, 오스트니계의 스테인 강 등 3종류가 있고 최근에는 30% 니켈강도 사용되고 있는 추세다.
내부 탱크벽은 LNG압과 가스압에서 발생하는 탱크 둘레 방향의 응력을 주로 받게 된다. 탱크지붕 철판은 두께와 재질, 지붕반경, 가스압 등에 따라 다르지만 8내지 12m/m 정도로 사용되며 지붕부에는 벽철판과 마찬가지로 지부 자체 중량, 퍼라이트 등 보냉재 중량, 내외탱크의 정압 및 부압 압력등에 대해 충분한 역할을 갖도록 설계되어야 한다.
탱크바닥은 바닥을 지지하는 기초의 부등침하가 없는한 발생응력이 적어 누설방지목적으로 6내지 7m/m 철판을 사용한다.
철판은 벽철판과 바닥철판과의 용접 시공시 주의해야 하는데 비틀림과 구조상 생기는 국부응력을 처리키 위해 벽체두께의 1.5∼2배의 두꺼운 철판을 사용해야 한다.
탱크의 천정과 벽체를 연결하는 방법은 컴프레숀형 , 너클형 두가지로 컴프레숀형은 적은 탱크에서 많이 사용되고 반면에 너클형은 대용량 탱크에서 사용된다.
시공에서도 컴프레숀형은 현장에서 직접 용접이 가능하나 너클형은 공장에서 가공하는 것이 특징이다.
이 두가지 방법 모두 탱크의 천정의 설하중, 풍하중, 탱크내부의 가스압력에 의한 부상력이 고려돼야 하고 더블 돔(Double Dome)의 경우 내부탱크 돔은 단열재 하중까지 받으므로 그 역할이 매우 중요하다.
탱크의 벽체는 탱크내 가스압력 및 단열재와 탱크의 천정의 구조물 및 LNG 인출설비 등 탱크내부의 구조물등에 지탱할 수 있는 강도를 가질 수 있는 구조라야 한다.
특히 외탱크건설시 탱크의 천정과 완전 용접이 끝나기전에 태풍에의한 붕괴 우려가 있으므로 벽체의 앵커링을 잘해야 한다.
외부탱크는 내부탱크와는 별개로 자립된 구조로서 자중, 풍하중, 설하중, 지진하중에 견디고 더욱이 보냉재인 퍼라이트를 지탱할 수 있고 내부 탱크의 대기압 변동에 대응할 수 있는 봉입, 질소가스를 유지할 수 있는 구조가 되어야 한다. 내부탱크 및 외부탱크의 지붕공사는 저장탱크벽 철판공사와 동시에 시행하며 외부탱크 바닥에서 탱크지붕을 부상시키는데 외부탱크벽이 가이드로써 이용되고 또 내부탱크 조립시에는 외부탱크가 크레인의 지지점으로 이용되므로 이러한 점을 유의해 설계돼야 한다.
단열재는 흡수성이 있기 때문에 보관시 건조상태로 유지해야 하고 내부탱크 사이에 건조 질소가스를 대기압 보다 약간 높게 주입하여 대기의 습기가 흡수되는 것을 방지할 수있도록해야 하며 압력조절을 할 수 있는 브리싱 탱크를 설치해야 한다.
탱크 바닥의 보냉재는 단열성이 요구됨과 동시에 저장탱크의 중량, 액하중, 가스압, 지진시의 지진하중에 대응하기에 충분한 강도를 가져야 한다.
특히 내부 탱크의 벽철판의 직하부에는 큰 하중이 작용하기 때문에 강도가 높은 보냉재가 필요하며 하중이 크게 작용하는 곳은 퍼라이트콘크리트나 Celluar Glass를 사용하고 Annular 철판위에 내부탱크 바닥철판의 수축팽창을 받아 줄 수 있는 침목을 넣는다.
보냉제는 열전도율이 낮고 비흡수, 비투습성, 비흡수, 비연소성, 가벼웁고 고강도로 사용온도에서 장기적으로 안정성을 유지해야 한다.
저장탱크 건설에 있어 가장 중요시되는 것이 지진에 대한 내진 설계다. 일본과 같은 나라는 지진이 상시적으로 발생하는 만큼 저장탱크 건설시 내진설계를 철저히 하고 있다. 우리나라도 지진이 자주 발생하는 지형으로 최근에는 일본과 비슷한 강진이 자주 일어나고 있다는데 저장탱크 건설에 상당한 주의를 필요로 하고있다.
저장탱크의 내진설계는 최적 동적해석을 많이 행하고 최소한 안전성 확보를 위해 100년 정도의 지진 기록을 참고로 한다. 따라서 저장탱크 각부의 강도가 충분히 안전하도록 설계할 필요가 있다.
철재 이중돔탱크는 최근 일본에서 일본도쿄가스를 제외한 가스회사에서 많이 사용되고 있으나 세계적로는 거의 사용을 하지 않고 있다.

◆ 국내 탱크 건설 현황은

현재 국내의 LNG저장탱크는 지상식과 지하식 두가지 유형이 건설되고 있는데 지하식 건설은 인천에 11호기에서 18호기까지 대용량으로 건설되고 있다.
지하식의 경우 사업비가 지상식에 비해 1.5배 가량 더 들어간다는 산술적인 수치를 보이고 있지만 안전성과 환경적인 측면에서 우수성을 갖게 된다.
이러한 측면을 고려하더라도 가스공사는 인천에 건설중인 11∼18호기 건설 이후에는 지하식 저장탱크 건설은 하지 않을 방침이다. 이는 경제적인 측면도 있지만 지상식 탱크의 용량이 대용량화를 밟고 있어 굳이 돈을 들여가면서 지하식을 고집할 필요가 없다는 분석이다.
LNG저장탱크 건설이 본격화되는 통영 제2인수기지는 현재 1∼3호기 건설이 추진되고 있고 4∼7호기는 올해말에 발주될 예정으로 국내 기술에 의해 건설될 가능성이 높아지고 있다.
가스산업의 근간을 이룰 LNG국산화개발 추진은 천연가스산업의 백년대계(百年大計)를 설계하는 중요한 일이라는 점에서 관심이 모아지고 있다.

〈남형권 기자〉