생산단계

천연가스투어

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하역설비

LNG선은 4대의 예인선(Tug Boat)에 의해 생산기지까지 인도되며 생산기지에 도착한 후에는 하역 중 배의 움직임을 줄이기 위해 계류삭(Mooring Rope)으로 부두에 고정됩니다.

LNG선이 고정되면 3개의 LNG 하역암(Unloading Arm)과 1개의 NG 암을 연결하고 LNG선 측의 이송펌프를 이용하여 육상에 저장탱크로 하역배관을 통해 LNG를 이송합니다. LNG를 하역하는데 NG 암을 연결하는 이유는 LNG선에서 LNG를 하역하면 LNG가 줄어드는 만큼 LNG선의 저장탱크의 압력이 줄어들게 되는데 이러한 현상은 탱크의 손상을 가져올 수 있으므로 생산기지에서 발생하는 증발가스를 배에 공급하여 압력을 보상하기 위한 것입니다.

이와는 별도로 LNG선의 입항에 따른 하역 초기에는 증발가스가 많이 발생하게 되는데 이는 온도가 일부 상승한 상태인 하역배관으로 LNG를 하역하는 과정에서 LNG의 증발이 활발해지기 때문입니다. LNG선 1척에 선적된 LNG의 양은 보통 125,000㎥(약57,000톤)또는 135,000㎥(약 62,000톤)정도로 이 LNG를 생산기지의 LNG 저장탱크로 하역하는데 걸리는 시간은 12시간 정도이지만 하역준비과정, 배에서 필요한 식료품과 보수용 자재의 선적 및 승무원 교체 등으로 부두에 정박하는 시간은 21시간 정도입니다.

우리나라에서 LNG를 수입하는 나라는 카타르, 호주, 오만, 말레이시아 등 16개국('16년 기준)으로 동남아시아까지 LNG선이 왕복하는데 소요되는 기간은 15일 정도이고, 중동지역은 1달 정도가 소요됩니다. LNG하역이 시작되면 하역배관으로부터 LNG의 일부를 채취하여 LNG의 조성, 열량 및 중량 등을 분석하며, LNG 하역이 완료되면 LNG선은 하역설비와 분리됩니다.

저장탱크

한국가스공사는 평택, 인천, 통영, 삼척 및 제주의 5곳에서 LNG기지를 운영하고 있습니다.

LNG저장탱크는 도시가스 수요가 적은 계절에 LNG를 저장하였다가 수요가 공급보다 많은 동절기에 LNG를 보충해주어 수요와 공급 사이의 불균형을 해소하는 완충역할을 합니다.
저장탱크 1기의 용량은 10만kℓ(4만5천 톤), 14만kℓ(6만3천 톤), 20만kℓ(8만9천 톤), 27만kℓ(12만1천 톤) 등으로 4가지 용량의 저장탱크가 있습니다.
저장탱크는 특수콘크리트의 외벽, -162℃ 초저온 액체인 LNG를 외부의 열 유입으로부터 보호하기 위한 보냉제, 초저온에도 견디는 특수재질의 내벽과 부속설비로 구성되어 있습니다.
부속설비로는 저장되어 있는 LNG를 외부로 송출하기 위한 LNG 1차 펌프 및 LNG 저장탱크의 운전상태를 감시하기 위한 각종 계기설비, 가스의 누출 및 화재를 감시하기 위한 안전설비 등이 있습니다.

증발가스 압축기

LNG는 끓는 온도가 -162°C인 초저온 액체이므로 저장탱크 및 배관의 외부로부터 전달되는 열에 의해 증발하게 되는데 이렇게 증발된 가스를 BOG(Boil Off Gas)라고 합니다. 증발가스 압축기는 발생된 BOG를 재액화설비로 보내 다시 액화시키거나, 소내연료로 사용하기 위해서 증발가스를 압축하여 압력을 높이는 설비입니다.

LNG는 주성분이 메탄(CH₄)이지만 약간의 에탄(C₂H₆) 프로판(C₃H₈)등도 포함하고 있으며 생산지에 따라서 조성이 조금씩 다릅니다.
재액화가 불가능한 경우를 대비하여 이렇게 압축된 증발가스를 고압으로 압축하여 고압송출배관으로 직접 송출할 수 있도록 고압가스압축기가 또한 설치되어 있습니다.

재액화설비

증발가스압축기에서 압축된 증발가스를 LNG와 혼합하여 다시 액화시키는 설비입니다.

LNG저장탱크에 설치된 1차 펌프에 의해서 가입된 LNG와 증발가스압축기에 위해 승압된 증발가스는 각각 배관을 통해 재액화기로 주입되고 혼합됩니다.
온도가 낮은 LNG(-150℃~-160℃)와 상대적으로 온도가 높은 증발가스(5℃~35℃)는 서로 섞이며 열교환을 통해 증발가스는 재액화기 내에서 LNG(-130℃~-150℃)로 응축되어 2차 펌프로 이송됩니다.
LNG의 온도가 올라갔는데도 기화되지 않고 LNG 상태로 있을 수 있는 이유는 압력이 올라가면 액체의 끓는 점이 올라가기 때문입니다. 즉, LNG도 압력이 올라가면 -162℃에서 끓는 것이 아니라 보다 높은 온도에서 끓게 됩니다.

2차 펌프

전국 공급배관망을 통하여 수요처까지 천연가스를 공급하기 위해서는 높은 압력이 필요한데, 액체는 기체보다 쉽게 압력을 올릴 수 있기 때문에 액체상태의 LNG가 기화되기 전에 2차 펌프를 통해 약 80kg/cm²의 고압으로 압축합니다. 또한 LNG의 압력이 높을 경우 기화시키는데 필요한 열량이 적게 소모되는 장점도 있습니다.

2차 펌프는 저압의 LNG를 가압하여 기화설비로 공급하는 역할을 담당하는데, 전국배관망에 공급되는 천연가스의 수요에 의해 운전되는 2차 펌프의 수량이 결정됩니다.
2차 펌프는 크게 Pump 및 Motor 부분으로 구성되어 있습니다. 펌프의 흡입배관에는 Filter가 설치되어 있으며, 흡입배관으로 유입된 LNG는 펌프 하부를 통하여 여러 단의 압축단계를 거친 후 기화기로 이송됩니다.

해수식기화기

기화기에는 LNG를 기화시키기 위해 바닷물의 현열을 이용하는 해수식기화기와 천연가스를 연소시켜서 발생하는 열을 이용하는 연소식기화기, 대기중의 공기를 열교환 매체로 이용하는 공기식기화기의 세 종류로 구분됩니다.

해수식기화기는 고압펌프로부터 이송된 LNG가 얇은 판의 형태로 만들어진 열교환기 내부를 아래 쪽에서 위쪽으로 통과하는 동안 상부에서 하부로 바닷물의 뿌려서 해수의 현열을 LNG에 전달하여 기화시키는 설비입니다. 천연가스 수요가 증가하여 해수식기화기의 용량 이상으로 천연가스 공급이 필요하게 되거나 겨울철 낮은 해수 온도로 인해 해수식기화기의 생산능력이 저하될 때에는 연소식기화기를 사용합니다.

연소식기화기

연소식기화기는 열 교환기가 수조 속에 잠겨있는 방식으로 수조 안에 설치된 버너에서 공기와 천연가스를 연소시켜 발생되는 열로 물을 가열하여 LNG를 기화시키는 설비입니다. 기화기를 거쳐 기체상태로 된 천연가스(NG)는 송출량의 계량을 위한 계량설비를 지나 가스가 누설될 경우 냄새로 확인할 수 있도록 부취제를 주입한 후 전국배관망을 이용하여 천연가스 수요처에 공급됩니다.