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LNG
LNG(엘엔지)는 "Liquefied Natural Gas"의 약자로 액화천연가스 또는 도시가스로 불린다. LNG는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각하여 액화하는 과정에서 발생한 가스다.
목차
개요
LNG는 천연가스를 영하 162도의 상태에서 냉각하여 액화하는 과정에서 부피가 1/600로 압축된 것으로 정제 과정을 거쳐 순수 메탄의 성분이 매우 높고 수분 함량이 없다. LNG는 무색, 투명한 액체로 주성분이 메탄이라는 점에서 LPG와 구별된다. 또한 기화할 때의 냉열에너지를 전력으로 회수할 수 있으며, 식품의 냉동 등에도 이용한다. 1950년대 이후 도시가스가 석탄가스에서 천연가스로 전환되면서 도시가스로 주로 사용되고 있으며, 전력 및 공업용으로도 이용되고 있다.[1]
특징
LNG는 운반비가 비싸 산지와의 거리에 따라 경제성이 결정된다. 우선 LNG는 압력을 가해 액화시키면 부피가 1/600로 줄어들지만 메탄의 비점이 영하 162도로 낮기 때문에 냉각하여 액화시킨 뒤 특수하게 단열된 전용 탱크로 유전지대에서 반출된다. 우리나라의 경우 해외 천연가스 산지의 LNG 공장에서 액화시킨 것을 LNG선으로 도입하고, 이를 LNG 공장에서 기체화시킨 후에 파이프를 통해 발전소나 수용가에 공급하고 있다.[1] 더불어 LNG는 천연 가스를 원산지에서 가압 냉각하여 액체로 하고 화물선으로 소비지에 운반한다. 천연 가스는 황의 함유량이 적으므로 대기 오염 방지에 도움이 된다. LNG의 주성분은 메탄가스로 그외에 에탄, 부탄, 프로판 등을 함유하고 있는 천연 가스를 영하 162도로 냉각하여 액화한 것으로 발열량이 매우 높고, 비중이 공기보다 낮아 폭발하기는 어렵다.[2] LPG보다 안전하고 공해도 없으며 값도 싸지만 생산지에서 소비지까지 드는 운반비와 그에 따른 시설비가 많이 드는 것이 단점이다.[3] 또한 시내버스에서는 왜 LNG를 안 쓰고 CNG를 사용하는 이유는 LNG를 보관하려면 액체질소 발생기가 필요한데, 천연가스의 운반선과 달리 버스는 몸체가 작고 또 빠른 속도로 움직여야 된다. 이런 이유로 버스에 액체질소 발생기를 장착하는 것은 불가능하다. 그래서 천연가스를 200~250기압으로 압축한 CNG를 대신 쓴다. 기체를 쓰다 보니 액체에 비해 저장용량이 적으므로, 택시에는 LPG 통이 1개면 되는데, 시내버스에는 CNG 통이 8개나 필요하다. 메탄의 폭발범위는 5~15%이다. 즉, 공기 중의 메탄 함량이 5~15%만 되어도 폭발이 일어난다. 그래서 압축된 메탄가스 통이 터지면, 그 즉시 폭발이 일어난다. CNG를 사용하는 한 이런 폭발의 위험성은 항상 존재한다. CNG를 보다 안전하게 이용하기 위해서는 항상 가스가 새지 않도록 철저한 관리를 실시하여 위험을 예방해야 된다.[4]
화학적 성질
LNG의 발열량은 가스를 액화하는 데 사용되는 공정과, 사용하는 가스원에 따라 달라지며 발열량의 레인지는 +/-10 ~ 15 퍼센트의 스판 범위를 가질 수 있다. LNG의 고위 발열량의 전형적인 값은 약 50 MJ/kg 또는 21,500 BTU/lb이다. LNG의 저위 발열량의 전형적인 값은 45 MJ/kg 또는 19,350 BTU/lb이다. 다른 연료들과의 비교를 위해, 발열량은 MJ/liter로 표현되는 에너지밀도로 알려진 볼륨당 에너지의 항으로 표현할 수 있다. LNG의 밀도는 대략 0.41 kg/liter ~ 0.5 kg/liter이며, 온도, 압력, 조성에 따라 달라진다. 0.45 kg/liter의 중앙값을 이용하면, 전형적인 에너지밀도값은 높은 발열량의 경우 22.5 MJ/liter 또는 낮은 발열량의 경우 20.3 MJ/liter이다. LNG의 에너지밀도는 CNG보다 대략 2.4배 커서 LNG의 형태로 배로 천연가스를 수송하는 것이 경제적이다. LNG의 에너지밀도는 프로판과 에탄올에 필적하지만, 가솔린의 70%, 디젤의 60%이다.[5]
활용
LNG 벙커링
LNG 벙커링(LNG Bunkering)은 LNG 충전 방법으로 4가지의 방식이 있다. 육상에 가스저장탱크에서 선박연료를 주입하여 고정식 충전소에서 선박으로 충전하는 방식, 육상 LNG 탱크로리에서 선박연료를 주입하여 탱크로리에서 선박으로 충전하는 방식, LNG 터미널에서 선박으로 연료를 주입하여 LNG 터미널에서 선박으로 직접 충전하는 방식, 해상에서 벙커링 셔틀을 이용하여 선박에 주입하는 셔틀을 이용하여 선박으로 충전하는 방식으로 구분된다. 선박이 대형화되는 추세와 함께 LNG 연료 추진선박도 점차 대형화되고 있는 상황이며 따라서 대규모의 LNG 벙커링 시스템 구축은 필수적일 것으로 판단된다. LNG 벙커링 사용 시 효율성, 위험성, 지역 민원, 주변 여건, 환경을 고려한다면 해상부유식(floating type) 벙커링 방식이 가장 적합한 방식이 될 것이다. 해상부유식 LNG 벙커링 터미널은 자체적으로 이동이 가능하며 LNG 운반선과 접안하여 LNG를 옮겨 싣고 저장할 수 있다. LNG 벙커링 셔틀은 해상부유식 LNG 벙커링 터미널과 LNG 연료 추진선박 간에 이동하며 터미널에서 보충한 LNG를 LNG 연료 추진선박에 제공하는 역할을 한다. 소형 LNG연료 추진선박은 LNG 벙커링 셔틀을 이용하여 벙커링을 할 수 있다. LNG 벙커링 수요가 많거나 대형 LNG연료 추진선박의 경우 해상부유식 LNG 벙커링 터미널에 직접 접안하여 효율적인 벙커링이 가능하다.
- 육상 LNG 벙커링 : LNG 연료 추진선박에 LNG를 주입할 수 있는 주유소를 항만시설의 일부로 이용하며 중소 규모의 LNG 벙커링에 적합하다. 항만시설 내에서 손쉽게 급유 가능하고 대기 시간이 짧아 LNG 인수기지 기능과 병행 가능하다. 단점은 대규모의 LNG 벙커링에 제한적이고 대규모 부지 매입 및 매립 등으로 막대한 비용과 시간, 노력 요구되어 LNG 터미널 주위의 교통관제 필요하고 LNG 발전 등의 복합 기능에 한계가 있다.
- 해상부유식 LNG 벙커링 : 계류되어 있는 구조물을 이용하여 LNG 셔틀을 통해 LNG를 공급한다. 해상부유식 LNG 벙커링은 대규모 LNG 벙커링에 적합하고 기존 항만시설의 개조가 필요 없으며 위험요인을 분리시킬 수 있다. 또한 대기 시간 발생 가능하여 LNG 인수기지 기능과 LNG 발전설비 등 복합 기능의 구현이 용이하다. 단점은 소규모의 LNG 벙커링에 부적절하고 LNG 벙커링 셔틀이 반드시 필요하며 부유식 벙커링 터미널 주변의 교통관제가 필요하다.[6]
LNG 운반선
LNG 운반선(LNG transport ship)은 저장탱크의 구조에 따라 모스형과 멤브레인형으로 구분된다. 멤브레인 형 LNG 운반선은 1962년 프랑스 지티티(GTT, Gaz Transport & Technigaz)사에서 개발된 선체와 박스형 탱크가 일체형 구조로 되어있다. LNG 운반선의 특징은 풍압의 영향을 적게 받으며 시야가 넓지만, 충돌시 일체형임에 따라 화물탱크가 손상 받을 가능성이 높다. 한편 모스형 LNG 선은 1973년 노르웨이 모스 로젠버그 사에서 개발된 선체와 원형 탱크가 독립된 구조로 선체와 화물탱크가 독립형이라 충돌에 따른 화물탱크가 손상 가능성이 비교적 낮다.[7]
- 멤브레인형 LNG선 : 선체에 직접 방열자재를 설치, 탱크를 만드는 것으로 GTT 96-2와 GTT 마크 Ⅲ등 2가지 방식이 있다. 국내에서 처음으로 제작되는 멤브레인 LNG선은 탱크내부에 2차 방벽 역할을 하는 단열 판넬을 접착하고 그 위에 1차 방벽인 멤브레인을 접착하는 것이다. 멤브레인은 원래 두께가 얇은 막이라는 뜻으로 두께가 더 얇은 멤브레인을 사용하면 보다 많은 LNG를 운송할 수 있다. 삼성중공업㈜(Samsung SHI)이 제작하는 멤브레인형 LNG선은 전체 단열재의 두께가 기존 LNG선에 비해 절반에 불과해 같은 크기의 선박이라면 더 많은 양의 LNG를 운송할 수 있으며 바람의 영향을 최소화할 수 있어 운항성능도 뛰어난 것으로 평가된다.[8]
- 모스형 LNG선 : 모스형은 갑판 위에 둥근 화물탱크를 설치한 배로 LNG 저장탱크가 선체와 일체형을 이룬다. 따라서 용접작업이 무엇보다 중요하며 멤브레인형보다 가격이 저렴하지 않다.[9]
사용처
삼척 LNG 생산기지
삼척 LNG 생산기지는 강원도 삼척시 원덕읍 호산리일원에 조성된 LNG 생산기지로 국내 최대 규모이다. 2008년 7월 3일 삼척시가 LNG 생산기지로 최종 확정하였다. 2008년 설계를 시작으로 2015년 7월까지 1단계 건설 사업 수행, 2009년 6월~2016년 6월 2단계 건설 사업 수행, 2012년 7월~2017년 6월 3단계 건설 사업 준공 등으로 진척되었다. 시설 규모는 98만㎡[육지 34만㎡, 해상 64만㎡]이다. 20만 kl 9기, 27만 kl 3기, 12만 7000t급 접안 시설, 길이 1.8㎞의 방파제가 건설되면 모든 사업이 완료되게 된다. 삼척 LNG 생산기지는 현재 전국에 있는 LNG 생산기지 가운데 규모가 가장 크다. 삼척 LNG 생산기지 건설은 지역에 상당한 영향을 미칠 것으로 보인다. 삼척 LNG 생산기지 1단계 건설 공사 준공은 1조 2855억 원의 대규모 설비 투자로 인한 강원권의 경제 활성화, 산업 원동력인 가스의 공급 안정성 확보, 서민 에너지인 도시가스 보급 확대 등 효과를 목표로 한다. 또 강원권 동해안 지역의 청정에너지시대 개막을 알렸다는 점에서 의의가 있다. 삼척을 비롯한 강원 지역은 지리 여건상 천연가스 공급이 어려웠지만 LNG 생산기지와 연계한 대규모 천연가스 공급 배관망 건설로 이러한 여건을 해소하고 천연가스 공급을 실현함으로써 강원 지역 발전과 에너지 복지에 기여할 수 있어 주민 생활 환경 개선에 도움이 될 것으로 기대된다. 이는 지역 경제 발전에도 기여할 수 있을 것으로 보인다. 삼척 LNG 생산기지 건설 사업을 추진하면서 지역 업체와 자재 계약 등을 체결, 1단계 사업 총 투자비 1조 2855억 원 가운데 약 2300억 원[18%]이 현지에서 지출되었다. 그리고 6년 동안 부지 매립과 방파제, 항만, LNG 저장시설 등 건설 사업이 진행되면서 지역 중심으로 약 1만 8000여 명의 일자리가 창출되었다. 신규 고용 창출과 인구 유입으로 연간 약 20억 원의 지방 세수 증대 효과가 나타난 것으로 추정된다. 이처럼 지방 중심의 대규모 고용 창출은 지역 경제 안정 및 국가 균형 발전으로 이어져 고용과 투자의 선순환으로 이어질 것으로 기대된다.[10]
인천 LNG 복합발전소
인천 LNG 복합발전소는 포스코에너지㈜(Posco Energy)에서 설립한 것으로 국내 최초 민간발전사로 인천 LNG 복합발전소 운영을 통해 50여 년간 수도권에 안정적으로 전력을 공급해오고 있다. 총 7기의 복합발전기를 운영하고 있으며, 수도권 발전설비의 약 10%에 해당되는 3,412MW의 설비용량을 갖추고 있고 7~9호기의 경우 1, 2호기를 대체해 건설되었으며, 기존 국내 LNG복합발전소 보다 발전효율이 높은 최신형 발전설비이다. 인천 LNG복합발전소는 전력수요가 증가할 때 최대부하를 담당하는 첨두부하 발전소로 기동/정지시간이 매우 짧아 전력수요에 즉각 대응할 수 있는 발전 방식이다. 포스코에너지㈜는 돌발정지 예방을 위한 사전 점검활동을 통해 국가 전력 수요 변동에 적기 대응하고 국가 에너지 안보에 기여하고 있으며 특히 발전소 운영기술에 사물인터넷 및 빅데이터를 접목해 스마트 발전소를 구축하였다. 더불어 고유의 스마트 발전소 앱을 개발, 빅데이터 분석기술을 활용해 실시간 설비상태를 점검하고 있다. 또한 인천 LNG복합발전은 천연가스를 이용해 가스터빈과 스팀터빈을 가동해 복합발전하는 방식으로 발전효율이 높다. 그 과정은 가스터빈에서 천연가스를 연소 후 발생하는 열로 1차 발전으로 하고 발생된 고온의 배기가스를 배열회수보일러를 통해 회수한 후 고온/고압의 증기를 생산하여 스팀터빈을 가동하여 2차 발전을 한다.[11]
에스케이가스㈜ LNG 터미널
에스케이가스㈜(SK Gas)는 LNG 하역설비 및 저장탱크를 각각 건설 및 운영하며, LNG터미널은 2024년 상업운전 개시 예정이다. 한국석유공사와 합작으로 케이이티(KET, KOREA ENERGY TERMINAL)를 설립, 울산항만에 LNG 및 오일터미널을 건설하여, 한국석유공사는 국가 에너지 공급안정성을 위한 오일 수입설비 및 저장탱크를 운영 중이다. LNG 수입터미널 사업진출을 통하여 에스케이가스㈜는 글로벌 LNG 업스트림 사업자 및 GPS 외의 국내 LNG사업자와의 다양한 기회와 활발한 협력을 통한 생산과 소비영역에의 추가적인 LNG사업 확장 가능성을 확보하게 되었다. LNG터미널의 벨류 체인의 확장 가능성뿐 아니라, LNG 직도입 사업자들에게 터미널 저장공간을 장기 임대함으로써 안정적인 고정수익을 지속적으로 창출할 예정이다.[12]
각주
- ↑ 1.0 1.1 〈LNG〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈LNG〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈LNG〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈CNG, LNG, 도시가스〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈액화천연가스〉, 《나무위키》
- ↑ 〈LNG 벙커링〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈액화천연가스 운반선〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈멤브레인LNG선〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈모스형과멤브레인형〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈삼척 LNG 생산기지〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 포스코에너지㈜ 공식 홈페이지 - https://www.poscoenergy.com/_service/main.asp
- ↑ 에스케이가스㈜ 공식 홈페이지 - https://www.skgas.co.kr/
참고자료
- 〈LNG〉, 《네이버 지식백과》
- 〈LNG〉, 《네이버 지식백과》
- 〈LNG〉, 《네이버 지식백과》
- 〈액화천연가스〉, 《나무위키》
- 〈LNG 벙커링〉, 《네이버 지식백과》
- 〈액화천연가스 운반선〉, 《네이버 지식백과》
- 〈멤브레인LNG선〉, 《네이버 지식백과》
- 〈모스형과멤브레인형〉, 《네이버 지식백과》
- 〈삼척 LNG 생산기지〉, 《네이버 지식백과》
- 포스코에너지㈜ 공식 홈페이지 - https://www.poscoenergy.com/_service/main.asp
- 에스케이가스㈜ 공식 홈페이지 - https://www.skgas.co.kr/
같이 보기
