위험성 비용을 비용을 고려한 FSRU 용 재기화 시스템의 열 공급방식 별 생애주기비용 비교분석 연구

Abstract

지구 온난화의 주범인 이산화탄소 및 각종 오염물질에 대한 배출 규제가 엄격해짐에 따라 천연가스 연료에 대한 관심이 고조되고 있다. 특히 지난 2011 년 일본 후쿠시마 원전사고를 근거리에서 목격한 동북아시아 국가와 빠른 경제성장률을 보이는 인도, 중국 등에서 천연가스를 연료로 하는 발전플랜트 건설 수요가 증가하고 있으며, 이러한 보조에 맞춰 LNG 기화터미널, 특히 빠른 공기와 낮은 투자비를 갖는 부유식 재기화 터미널(FSRU)의 발주도 함께 증가하고 있는 추세이다. FSRU 는 LNG 선박의 상부에 재기화시스템을 탑재한 형태로서 운용지역간 이동이 자유로울 뿐만 아니라, 기화터미널로 활용되지 않는 기간에는 일반 LNG 선박으로도 대체 활용이 가능하다. 또한, 조선소에서 LNG 선박의 표준 제작공정에 따라 제작되기 때문에 동일 기화용량의 육상터미널에 비해 제작공기가 빠르고 투자비도 저렴하다는 장점을 갖는다. 현재 전 세계적으로 운영되고 있는 20 여척의 FSRU 에 탑재되어 있는 재기화시스템은 해수직접가열방식과 프로판간접가열방식이며, 최근에 국내에서 글리콜 간접가열방식이 개발되었다. 각각의 재기화 시스템은 서로 다른 열 공급방식을 채택하고 있으며, 가격/유지비/ 안전성/제작성/운전용이성 등에서 각각의 장단점을 갖고 있다. 기존에 육상기화터미널이나 LNG 선박을 운영해본 경험이 있는 운영사는 FSRU 발주 시에 선호하는 재기화시스템을 먼저 제안하기도 하지만, 최근에 FSRU 사업을 새롭게 시작하는 신규 사업자의 경우는 계약 협상 단계에서 다양한 재기화시스템들을 대상으로 종합적인 비교 분석을 통해 가장 경쟁력 있는 재기화시스템을 추천해 줄 것을 제작사(조선소)에 요청하는 경우가 많다. 본 연구는 상세설계가 확정되지 않은 계약단계에서 FSRU 신규 사업자 또는 제작사들이 가장 경쟁력 있는 재기화시스템을 선정할 수 있도록 생애주기비용 분석 방법을 제공하는 것을 목적으로 수행되었다. 통상적인 CAPEX, OPEX 기반의 생애주기비용 분석 외에 LNG 시스템의 고장 및 사고 위험성을 비용으로 환산하여 생애주기비용에 반영하였다. CAPEX 는 주요장비들의 가격을 기준으로 계산했으며, OPEX 는 각 시스템의 펌프 소요동력을 비용으로 환산하여 반영하였다. 고장 위험성 비용(Failure Risk Expenditure)을 평가하기 위해 전체 시스템의 생산가용도를 계산하고 비가용 기간의 L/D 와 가스 판매마진 손실을 추산하였다. 사고 위험성 비용(Accident Risk Expenditure)은 사고 수준을 다섯 단계로 나누고 각 사고수준의 손실 비용과 사고발생 가능성을 시나리오 기반 분석법(Scenario-based Approach)을 통해 추산하였다. 20 년의 Lifetime 을 기준으로 위험성 비용을 고려한 FSRU 용 재기화시스템의 생애주기비용 분석결과 글리콜 간접가열방식 재기화 시스템이 가장 우수한 것으로 나타났다. 특히, 글리콜이 비폭발성 물질이라는 장점을 활용하여 중간열매체의 배관을 폐루프 순환배관 (Closed Loop Circulation Line)으로 설계함으로써 펌프소요 동력을 12% 낮출 수 있는 것으로 평가되었다.

The importance of eco-friendly energy sources such as natural gas is increasing globally. This study comprehensively evaluated the economic feasibility of three alternative regasification systems for new entrants in the floating storage regasification unit (FSRU) business. In order to compare regasification unit options, life cycle cost analysis with risk expenditure was chosen. Further, regasification characteristics were categorized by heating methods. Failure and accident risk expenditure concepts were also used to optimize the choice of regasification unit options. The study found that a regasification unit with direct heating using seawater has the highest production availability with simple schematics. However, a regasification unit with indirect heating using propane has the largest accident risk expenditure because of the usage of propane as an intermediate heating medium. Overall, a regasification unit with indirect heating using a glycol/water method provides an optimum choice for an FSRU, with reasonable capital, operational, and risk expenditure.