SK건설 지하동굴 저장방식(LRC) 상용화 단계 돌입
국내 LNG저장비율 향상·저장기술 해외 수출 기대
50m이상 지하 구축 보안성·안전성·친환경 갖춰
LNG(액화천연가스)저장과 관련 지하 50m 이상의 깊은 심도에 구축돼 우수한 보안성과 안정성 및 친환경까지 두루 갖춘 지하저장 기술 방식이 상용화 돼 LNG 지하저장 기술의 신지평이 열리게 됐다.
관련업계에 따르면 LNG(액화천연가스) 복공식 지하동굴저장(Lined Rock Cavern, LRC)이라 불리우는 LNG 지하저장 기술이 지난 1998년부터 국내 SK건설(주)과 프랑스 Geostock 및 Technigaz사 등 3개 회사에 의해 개발된 이래 최근 시험 운영을 마치고 상용화에 성공했다.
천연가스 지하동굴(LRC) 저장방식은 우리나라에서 원유 및 LPG를 지하동굴에 저장하기 위해 널리 활용돼 온 지하 굴착기술과 기존의 LNG 지상탱크 및 LNG 냉동선에 사용돼 검증된 기술인 단열재와 스트레인레스 멤브레인의 내조시스템(containment system) 기술이 결합된 안정된 기술로 평가받고 있다.
저장 동굴은 지하 일정한 심도에 건설되며, 저장 동굴 내부는 콘크리트 라이닝으로 복공하고, 여기에 일정한 두께의 단열재와 주름진 stainless steel membrane이 설치된다. 이 경우 단열재에 의해 온도 전파가 지연돼 암반 내 온도는 암반이 안정성을 유지할 수 있는 적정 온도인 -50℃ 이내의 범위에서 안정화된다.
이어 초기 운영 단계에서 암반의 동결 범위가 주위 암반으로 충분히 확산됐을 때 배수를 중단함으로써 회복된 지하수위가 0℃ 등온선과 접촉해 동굴로부터 일정한 거리에서 지하수가 동결된 영역을 유지하는 것이다.
즉, 동굴 가까운 암반은 탈수된 상태에서 동결되고, 지하수는 동굴과 충분히 먼 지점에서 동결되므로 라이닝에 동결하중이 작용하는 것이 방지될 뿐만 아니라 외부에 형성된 얼음층(ice ring)은 내부의 저장물이 누출될 경우에 추가적인 안전 방벽 역할을 할 수 있다는 게 개발사인 SK건설의 설명이다.
LNG 지하저장방식은 지하 50m 이상의 깊은 심도에 구축되므로 보안성 및 안전성이 뛰어나고 자연환경의 훼손이 거의 없이 지표에 최소한의 시설물만 노출되므로 환경 친화성이 매우 높은 것으로 평가받고 있다.
본 기술의 검증을 위한 각종 프로그램이 수행됐고 2004년 6월 BP, TOTAL, 엑슨모빌(EXXONMOBILE)을 비롯한 전 세계 메이저 석유 및 가스분야 업체 직원들을 초빙해 서울에서 국제심포지엄이 개최된 바 있다. 이어 2005년에는 미국 휴스톤 및 유럽의 파리에서 심포지엄이 개최돼 전 세계 유수의 전문가들로부터 기술의 우수함을 인정받았다.
이 저장기술은 기존의 지상식과 반지하식에 비해 규모가 일정 이상 커질 경우 매우 큰 가격경쟁력을 갖고 있는 것으로 산업자원부 정책연구과제로부터 인정됐다. 특히 다른 방식에 비해 동일조건에서 저장품질을 나타내는 기화율이 1/3 이하로 최소화됨으로서 장기적 저장성이 매우 양호한 것으로 평가받고 있다.
한편, LNG는 가스 상태의 천연가스를 영하 162℃로 냉각시켜 부피를 1/600로 압축시킨 액체이다. 현재 국내 및 세계적으로 LNG 저장에 가장 널리 사용된 기술은 지상(Above-ground)탱크 및 일본에서 수입된 지붕이 지상에 노출된 반지하식(In-ground) 탱크방식이 주를 이루어 왔다.
그러나 우리나라는 현재 지하동굴을 활용해 원유 및 LPG의 80% 이상을 비축하고 있다. 따라서 LNG 또한 지하동굴에 비축하고자 하는 시도가 1970년대부터 국내외적으로 지속돼 왔다.
이번 LNG LRC 지하저장 기술은 국내 SK건설(주) 등 프랑스 2개 회사에 의해 1998년부터 세계 최초로 공동 개발돼 이후 우리나라 과학기술의 메카인 대전 대덕연구단지내 한국지질자원연구원과 함께 2002년부터 3년간 파일럿 플랜트(Pilot Plant)건설 및 운영을 통해 상용화시에 활용할 기술의 완성도를 검증함으로서 최근 상품화에 필요한 모든 단계를 완수했다.
한국지질자원연구원이 주관하고 에너지경제연구원이 협동기관으로 참여한 한국석유공사의 ‘천연가스 국가비축 타당성조사 연구’ 보고서에 따르면, 국가차원의 천연가스 지하동굴 비축시스템을 구축할 경우 편익 즉 효용적 측면에서 10조9억원~17조7억원의 천연가스 공급교란에 따른 피해규모를 방지할 수 있는 것으로 나타났다.
SK건설 관계자는 "이러한 LNG 저장 기술을 적용해 국내 LNG 저장비율을 높일 수 있다면 국가적인 가스수급 조절기능 뿐 아니라 많은 경제적 이점을 얻을 수 있을 것이며 세계적인 LNG 지하저장기지 수요창출로 관련 산업 활성화에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다"고 말했다.
