LNG (Liquified Natural Gas)

1. LNG 사업의 특성과 밸류 체인

 

LNG밸류체인 (액화 천연가스 가치사슬) 은 천연가스 사업을 하는 회사가 부가가치를 창출하고 이익을 내는 기업활동 전반을 뜻한다

천연가스는 생산부터 운송을 거쳐 최종 소비되기까지 upstream – midstream – downstream 의 3단계로 구분된다 (상류 - 중류 – 하류)

Upstream(상류)는 지하에 매장된 천연가스를 탐사/개발/생산하는 과정을 뜻한다

막대한 투자금이 드는 자원개발 사업인데다 전체 탐사광구중에 실제 상업생산까지 성공하는 확률은 10%채 되지 않는다. 따라서 대규모 투자금과 사업리스크를 감당할 수 있는 초대형 글로벌 에너지기업들(쉐브론 엑손모빌 BP등)이 주도권을 잡고있다.

상류에서 천연가스를 생산하고 운반하는 과정을 midstream(중류)라 한다. 육상운송이 가능한 경우에는 천연가스를 파이프라인으로 운송하거나, 육상운송이 힘든 경우는 LNG형태로 배로 운송한다. 현재 대한민국은 섬과 같은 상황이기 때문에, 해상으로 가스를 운반하고 있다. 배를 타고 바다를 건너온 액체상태의 천연가스는 LNG터미널로 운반된다. LNG터미널은 다양한 설비들이 갖춰져 있고, 국내 총 5개의 LNG터미널이 운영중이며, 가스들은 downstream단계 즉 하류단계로 실제 사용자가 사용하는 단계로, 취사 및 난방용 산업용 수송 및 운송용으로 사용된다.

 

 

2. LNG 액화공정 원리/방법

 LNG 액화공정이란, 부피가 큰 기체상태의 천연가스를 액화시키는 과정으로 162℃ 초저온 상태로 액화시켜 부피를 1/600으로 줄임으로써 저장 및 수송의 효율성을 증가시켜준다. 액화공정의 원리는 기체의 주변 온도가 역점 온도 이하일 경우, 기체가 좁은 통로를 벗어나면서 압축되며 분출 시 내부의 온도는 내려간다. 이 원리를 이용하여 기체를 강하게 압축하여 온도를 극적으로 내려 액화 할 수 있다.

 

 

3. LNG 저장 탱크

한국가스공사의 LNG저장탱크는 지상식 고상식 지중식으로 나뉜다

지상식은 지면과 탱크가 붙어있는 형식으로 운영이 용이하고 탱크로의 접근도 용이하다. 현재 한국가스공사에서 가장 많이 취하는 타입의 저장탱크이다. 탱크의 바닥이 땅과 붙어있기 때문에 -162도의 차가운 LNG가 땅을 얼리는 것을 방지하기 위해 탱크하부에 동경방지용 히터가 설치 되어있다.

고상식은 탱크가 장으로부터 떨어져 공중에 떠 있는 형식으로 지상식 탱크를 여러 개의 작은 기둥 위에 올려놓은 형태이다. 하부의 여러 개의 기둥들이 저장탱크를 받치고 있고, 방액제가 탱크를 둘러싸고 있어, LNG 누설 시 외부로의 유출을 최소화시켜준다. 또한 탱크와 기둥 사이에 패드가 있는데, 이는 차가운 LNG의 냉기가 땅으로 스며드는 것을 막아주는 동시에 지진 등 외부 충격으로 부터 LNG를 안전하게 지키는 역할을 한다.

지중식 저장탱크는 지상식, 고상식 탱크에 비해 납작하고 크기가 작아 보이지만, 지하 50m깊이까지 상당히 큰 탱크가 내설 되어있다.

또한 탱크의 재료로 멤브레인 타입, 니켈타입으로 나눌 수 있다. 멤브레인 타입은 알루미늄 합금을 이용해 만들어지며, 규칙적으로 볼록한 주름을 가지는데, 이는 온도와 압력에 따라 수축과 팽창을 반복하여 탱크를 안전하게 유지시켜준다. 니켈타입은 9%Ni 강타입으로 초저온에도 버틸 수 있는 합금강이다. 따로 주름이 없으며, 열팽창계수가 작고 용접이 용이하여 우수한 재질이다.

 

 

 

4. LNG 운반선

 LNG(Liquidfied Natural Gas)선은 천연가스를 액화한 것을 운반하는 배이다. 크게 달걀모양 탱크를 지닌 '모스(MOSS)' 방식과 일반 벌크선처럼 생겼으나 상갑 중앙부가 사다리꼴 상자처럼 올라온 '멤브레인(MEMBRANE)'방식으로 나뉜다.

모스방식은 공 모양의 구형 탱크를 선체에 탑재하여 탱크와 배의 몸체인 선각이 독립되어 있다. 내압성(압력에 견디는 힘)이 좋고, 사고시(충돌, 좌초 등)에도 탱크의 파손가능성이 낮다는 장점이 있다. 대신 건조비가 비싸며, 공간이용 효율과 전방 시야가 나쁘다. 또한 구형의 강판제조는 고도의 기술이 요구된다.

멤브레인 방식은 공간이용효율이 좋고 건조비가 비교적 저렴하지만, 내압성이 낮고 슬로싱(액체가 선박의 움직임에 의해 이동하며 탱크 벽면을 때리는 현상) 때문에 적재가능한 양이 한정적이다. 더 많은 화물을 싣기 위해 용량을 늘리는 경우, 모스형 탱크의 대형화는 구조적인 문제로 건조비용이 많이 들지만, 멤브레인형은 길이나 폭을 늘리기 쉬워 선박의 대형화가 상대적으로 용이하다.

 LNG 화물칸 설계기술은 해외(노르웨이와 프랑스)에 라이센스로 척 당 100억원가량의 로열티를 지불하고 있다. LNG 선 건조 시 건조 이익이 보통 선가의 10% 정도인데 그 절반인 4-5%가량을 로열티로 지급하는 셈으로 한국 전체로 연간 5000억원가량을 로열티로 지출하고 있다.

 

 

5. LNG 거래

 1960년대 초반, 알제리 같은 자원부국이 액화천연가스 (“LNG”)를 영국으로 수송하고, 아부다비에서 일본으로 수송하면서 거래가 시작되었다. LNG 거래는 주요 공급원인 인도네시아 및 말레이시아에서 일본, 한국 및 대만 같은 동아시아 시장으로 가스를 수송하며 확산되었다. 유럽 시장에서는 프랑스, 벨기에, 이탈리아, 스페인 및 영국 등이 판매처로 개방되었으며, 미국에서는 1970년대에 몇 개의 LNG 재기화 터미널이 건설 및 운영되기 시작하였다. 전통적인 국제 천연가스시장은 대규모 투자, 장기계약, TOP 등 석유시장보다 휠씬 경직된 시장구조를 가지고 있다. 따라서 그 동안은 장기계약과 대규모 계약물량 구조가 거래관행이다.

 미래에는 포트폴리오 공급업체 및 트레이더의 역할이 보다 중요해질 것이며, 구매자들의 재판매, 스왑이나 트레이드 카고 능력이 향상될 것이고, 트레이딩 및 시장 허브가 출현하며, 확대되고 있는 신시장 수요에 맞게 새로운 비즈니스 모델이 개발될 것이다.

 

 

6. LNG 수입 터미널

LNG터미널은 복합적인 허브시설로, LNG선이 선적한 액화천연가스를 저장하고, 재기화된 고압 기체 천연가스는 전국으로 수송된다, 따라서 하역, 기화, 저장, 송출설비를 갖춘 시설로, LNG터미널은 용도에 따라 수입을 위한 재 기화 터미널과 수출을 위한 액화 터미널로 나눌 수 있기도 하며, 두 기능을 결합 할 수 있다. LNG선이 부두에 도착하면 예인선을 따라 생산기지로 인도되고 계류선을 통해 흔들리지 않게 고정한다. 튼튼하게 고정된 LNG선은 3개의 하역암과 1개의 LNG선 측의 이송펌프를 이용하여 LNG를 육상의 저장탱크로 이송한다. 국내에는 대표적으로 인천 LNG 터미널, 삼척 LNG 터미널, 통영 LNG 터미널, 평택 LNG 터미널, 제주 LNG 터미널, GS에너지와 SK E&S의 5:5 합작 법인인 보령 LNG 터미널과 포스코 에너지의 광양LNG터미널이 있다.