감상문

수업 : 조선해양공학개론

학번 : 20150726

이름 : 장지영

1. 심해의 승부

1) 내용요약

(1) 해양플랜트 및 드릴십(Drill Ship)에 대한 소개

석유, 천연가스 등 에너지 자원을 해양에서 탐사, 생산, 수송하는 설비인

해양플랜트는 내륙과 연안의 유전이 고갈됨에 따라 비중이 점점 늘어나는 추세이다.

그림 1.11 해양플랜트 구조물의 변화

그림 1.22 시추방식에 따른 해양플랜트 발전양상

해양플랜트는 그림 1.1 과 같이 목재에서 콘크리트로, 그 다음엔 자켓(철 구조물)

점차 발전했다. 또한 그림 1.2 에서처럼 고정식에서 유연식으로, 반잠수식에서

선박형태의 FPSO(부유식)으로 점차 더 깊이 시추할 수 있도록 발전하였다.

1 출처 :　KBS 특별기획-해양플랜트, 심해의 승부

2 출처 :　KBS 특별기획-해양플랜트, 심해의 승부

� � � � 드릴십(Drill Ship) - 선박형태의 시추설비로 유정을 뚫어 생산준비작업을 수행하는

역할을 한다. 선박의 기동성과 시추능력을 동시에 가지고 있는 셈이다.

� 문 풀(Moon Pool) - 시추의 핵심작업이 이루어지는 공간으로, 각종 시추장비를 해저로

내려 보내는 해양구조물 하부의 공간

� BOP(Blowout Preventer) - 유정 입구의 폭발을 방지

그림 1.33 라이저 파이프 그림 1.44 드릴파이프, 드릴비트

해양플랜트에서의 석유시추는 구조물에서 심해유정까지를 잇는 라이저 파이프

(Riser Pipe) 조립에서부터 시작된다. 라이저 파이프에는 드릴 파이프(Drill Pipe)가

들어가며 석유시추의 핵심인 드릴비트(Drill Bit)가 작동되면서 유정을 뚫게 된다.

드릴비트가 유정을 뚫으면서 수많은 암석 부스러기들이 쌓이게 되는데, 이 때 머드

(Mud)라는 합성진흙을 사용하여 암석 부스러기를 제거한다. 이 머드는 드릴비트

끝에서부터 파이프를 타고 올라오면서 암석 부스러기들을 제거하게 된다.

더 깊은 곳에 있는 유정을 개발하려고 할수록 해양플랜트 구조물을 고정시키기

어렵게 된다. 따라서 파도에 저항하여 위치를 잘 유지할 수 있는 부유식 구조물이

나타났다. 선박고정장치 없이도 파도와 조류에 떠밀리지 않고 위치를 유지할 수 있는

것은 자동 위치 제어 시스템 DPS(Dynamic Positioning System) 덕분이다. DPS

의 핵심부품인 슬러스터(thruster)는 프로펠러가 360 도 회전이 가능하며 속도

조정이 가능하여 4~5m 정도로 유지할 수 있게 하는 장치이다. 현대중공업의 경우

슬러스터를 선체 안으로 수납하여 선상에서 슬러스터의 수리를 가능케 하는

캐니스터(Canister)를 장착하여 거리의 오차를 20cm 로 줄이기에 성공하였다.

(2) FPSO(Floating Production, Storage and Off-loading) 드릴십이 유정을 뚫는데 성공하면, FPSO 라는 선박형태의 부유식 구조물이 드릴십이

뚫은 심해 유정에서 원유나 가스를 뽑아낸다. 유정입구에는 크리스마스트리5를

설치하여 각 크리스마스트리에서 뽑은 원유나 가스를 매니폴더라는 집합관에 모아

올려지게 된다.

3 출처 : http://www.eoearth.org/view/article/161246/4 출처 : https://indomigas.wordpress.com/offshore/drilling-equipment/5 원유나 가스 생산을 위해 준비된 유정마다 설치된 밸브나 파이프 등이 집적된 기계설비

그림 1.5

크리스마스트리와 매니폴더(집합관)6

(3) 국내의 해양플랜트 산업 현황 및 문제점

선체는 국내 조선업계가 우수하지만, 주요핵심장비는 수입에 많이 의존하고 있는

실정이다. 기자재 국산화율은 불과 3~40%에 지나지 않는다. 시장에서 오일

메이저가 거의 영미계통, 유럽계통이기 때문에 그 지역의 제품을 선호하는 경향이

있다. 이 때문에 석유와 가스는 전통적으로 자원이 개발되어있는 미국이나

유럽지역에 업체가 한정되어있다.

� OTC(Offshore Technology Conference) : 매년 5 월 첫 주 휴스턴에서 개최되는

해양기술박람회

� NOV(National Oilwell Varco) - 드릴십의 핵심기술인 드릴링의 세계 1 위 기업

- 국내조선업체의 드릴링 시스템을 독점공급 해옴

- 독점 이유 : ① 고객들이 제품을 하나의 패키지로 사용할 수 있게 제공

② 세계적으로 뛰어난 조직 운영 설비

③ 애프터마켓(11,000명의 엔지니어들이 배가 조선소를 떠나고 난 후

2~30 년간 장비를 보살피는 역할을 맡는다.)

�베이커 휴즈(Baker Hughes)

- 드릴비트 생산 전문 회사

- 안전에 중점을 두고 사업 처리 방식에 변화를 줌

6 출처 : http://www.offshore-mag.com/articles/print/volume-72/issue-6/departments/subsea-systems/aker-plans-new-subsea-equipment-capacity-gets-svalin-umbilical-order.html

(업체들 간의 많은

협력과 제휴 → 하나의

대형업체가 더

큰 책임을 지고

사업자와의

소통체계를

명확히하는 것)

�멕시코만 원유 유출 사고

- 2010 년 4 월 20 일

시추시설 폭발로 인한 화재 발생, 원유 유출을 막기 위해 BOP 를 승무원이

작동시켰으나 말을 듣지 않고 유출방지를 위한 온갖 시도들이 실패를 거듭하게

된다. 결국 사고발생 87 일만에 유정을 콘크리트로 막아버렸다. (4) 리그(Rig)

리그는 석유나 천연가스를 채굴하는 반잠수식 시추구조물로 드릴십과 같은

역할이지만 선박형태가 아니라는 점에서 다르다. 4~6 개의 레그를 가진 구조이며,

각 레그를 연결하는 폰툰(Pontoon)이라는 수평재가 부력을 만들어준다. 드릴십에

비해 이동속도가 느리고 적재하중이 적다는 게 단점이지만, 파도에 의한 저항이 적어

기후환경이 열악한 노르웨이 연안이나 북해, 극지방 등에서 유용하게 사용된다.

그림 1.6 반잠수식 구조물(Rig)의 구조7

7 출처 : 삼성중공업 블로그 - http://blog.samsungshi.com/149

� 선박용 윈치(Offshore Anchoring Winch) : 원통형의 드럼에 와이어 로프를 감아

도르래를 이용해 선박 고정용 닻을 바다 밑으로 내리거나 끌어당기는 설비

� FPSO 심정용 해수펌프 패키지 : 시간당 3 천톤의 해수를 끌어올리는 장비

(5) 우리나라 자체설계능력 개발의 필요성

일반 상선분야에서 우리나라 조선이 자랑하던 설계능력도 해양플랜트 시장에서는

통하지 않는다. 현재 우리나라는 기본설계를 하지 못하는 실정이며 상세 설계도 아직

미흡하다. 설계는 시설의 비용에 영향을 미칠 뿐만 아니라 시설이 설계 사양에 맞게

작동을 하는지 여부에도 영향을 주므로 안전에도 문제가 된다. 또한 기술이 미흡하고

설계자립이 되지 않는다면 해외의 선진 엔지니어링사에 의뢰할 수 밖에 없고 선진

엔지니어링사에서 설계한 결과들을 우리가 고칠 수도 없으므로 자체설계능력의

개발이 시급하다.

(6) 해양플랜트 분야의 전망 및 결론

해양플랜트분야가 급성장함에 따라서 고기술, 다기능 선박의 수요가 늘어날 것으로

예측된다. 1 개의 설비에 여러 가지 기능이 점차 포함되고 더 깊은 심해로 갈수록

경제적으로, 안전적으로 공장이 떠안아야 하는 부담은 나날이 높아지고 있다. 따라서

이러한 부담을 덜기 위해 위에 떠 있는 공장에 있는 설비들을 해저로 내려서 위에

있는 플랫폼의 부담을 줄여 주는 것이 요즘 추세라고 말할 수 있다.

2) 느낀 점

단순히 우리 과에서 중점적으로 배우는 것이 해양플랜트라고만 알고 있었던 나에게

‘KBS 특별다큐 심해의 승부’ 영상은 내가 가야할 길이 무엇인지 차근차근 알려주는

느낌이었다. 조선해양공학개론 수업시간에 들었던 막연했던 몇몇 용어들이 시각화된

자료로 설명되니 FPSO 가 무엇이었는지 등에 대한 답답했던 부분들이 해소가 되었다.

또한, 해양플랜트분야에서의 우리나라의 위치, 현 문제점과 나아가야할 방향에

대해서도 냉철하게 바라볼 수 있는 계기가 되었다. 특히 우리나라의 자체설계능력을

키워야한다는 내용에서 설계라는 단계가 얼마나 중요한가에 대해 다시 생각해보았다.

어떤 형태의 프로젝트에서든 기본인 설계는 프로젝트 총 비용의 5% 정도를

차지하지만 설계의 영향력은 비용이나 시간 혹은 프로젝트 성과에 2~40% 보다 훨씬

높은 영향력을 행사하기 때문에 비용 면에서 보면 극히 작은 비율에 불과하지만

프로젝트의 전체적인 성과에 아주 중요한 영향력을 미치기 때문이다. 그런 점에서

영상에서 나온 인터뷰 내용 중에 ‘1%의 추가 설계가 총 비용의 10%를 절약할 수도

있다’는 말이 꽤나 와 닿았다. 그리고 우리나라 업체들이 해양플랜트 기자재 시장에

진입을 하지 못하는 가장 큰 이유가 경험이 없다는 것이라는 점이 매우 답답했다. 그

해결책으로 나온 정부에서 연구과제를 제시하고 해외를 진출하게 하자는 해결책이

좋은 생각같다고 여겼는데, 감상 후 인터넷으로 학과 홈페이지를 찾아보니 우리학교의

OPERA, LINC 사업단 등이 이런 목적을 가진 국책 사업의 일환으로 시작된 것이라는

걸 새롭게 알게 되었다. 앞으로 나아갈 나의 진로에 대한 진면목을 세세히 살펴볼 수

있었고 또 내가 진출할 분야가 어떤 상황인지, 다큐가 촬영된 때뿐만 아니라 현 상황에

대해서도 관심을 가지게 된 좋은 기회였다.

2. 국내 유일의 석유시추선 – 두성호의 오디세이

1) 내용요약

외국 메이저회사들도 포기한 동해 대륙붕 탐사 시추, 순수 국내기술로 개발한

두성호로 2004 년 천연가스와 원유를 생산하는데 성공하였다.

(1) 동해-1 가스전

두성호의 첫 작품인 동해-1 가스전에서 생산된 가스는 연간 40 만톤, 모두 울산·

경남지역 34 만 가구에 공급되었다. 동해-1 가스전에서는 우리가 알고 있는 일반

검은색의 석유가 아닌 투명한 초경질원유 또한 생산이 된다.

8그림 2.1 수입원유와

초경질원유

� 설계 ① 육상에서 만든 높이 150m, 무게 1400t 의 자켓을 바다에 빠뜨려 고정시킨다.

② 1200평의 상부구조물을 올려 동해-1 가스전을 완성

생산트리와 연결된 플로라인을 통해 채취한 가스와 원유는 해상플랫폼으로 자동

이송된다. 이 때 생산트리는 굴착된 시추구멍의 입구에 설치되어 고압의 가스와

석유가 분출되지 않도록 밀봉하는 중요한 역할을 맡게 된다.

플로어라인을 통한 가스와 초경질원유는 유수분 분리기를 통해 각각 채취 시 함유된

수분을 제거하는 작업(1 차 탈수작업)을 거치고 해저배관(61km)와 육상배관(7km)

를 거쳐 일반가정과 산업체로 전달되어진다.

그러나, 12억불의 석유수입 대체효과를 안겨주고 있는 동해-1 가스전은 2018 년

매장량 고갈로 생산이 중단된다.

(2) 새로운 석유보전공간 탐사

�두성호 : 1984 년 건조된 이래 102 회 이상 원유탐사를 했으며 적재능력 4000t,

최대굴착능력은 약 7500m 정도이다. BOP 와 머드 펌프실과 같은

첨단장비를 모두 갖추고 있다. 두성호는 반잠수식 시추선이지만 재래식으로

자체추진능력이 없고, 예인선이 끌고가야한다는 단점을 가지고 있다.

� 탐해 2 호 : 국내 유일의 해저탐사선으로, 탄성파를 이용해 석유를 탐사하는 해저

물리탐사선이다.

�탄성파 탐사 : 인공적으로 탄성파를 발생시켜 구조가 달라지는 곳에서 반사되어

8 출처 : EBS 다큐프라임 – 원더풀 사이언스 <두성호의 오디세이>

올라오는 신호를 ‘스트리머 케이블’이라는 장비로 수신을 해서

지하구조를

분석하는 방법

� 석유가 생성되기 위한 조건

① 수억 년 전 동식물의 유해가

퇴적됨에 따라서 근원암이 형성

② 근원암이 적당한 지압과

지열을 받아 서서히 화학변화를

일으키면 석유 생성

(3) 두성호 이후의 개발

� DPS(Dynamic Positioning System, 동적위치제어시스템) : 위성으로 위치 값, 조류,

풍향 등의 정보를 전송 받아 1m 이내에서 자유롭게 위치를 조정하며 시추를 할 수

있도록 한 설비

적정 영역 내에서 시추선의 위치를 유지시켜 줘야 한다. 어떠한 해상 압력에 따라서

한 쪽으로 쏠리게 되면 드릴파이프가 손상이 돼서 밑에 고압의 가스라든지 오일이

분출되는 환경 사고, 폭발 사고로 이어질 수 있기 때문에 적정한 영역 내에 시추선의

위치를 유지시켜 주는 시스템이 아주 중요하다.

시추선은 종합 예술품이라고도 하는데 통합설계로 수십만 개의 부품이 조합되었기

때문이다. 흘수선은 선체가 물에 잠기는 한계선을 말한다. 반잠수식 시추선은

리그라고도 하는데 작업 흘수선, 생존 흘수선, 예인 흘수선으로 구분된다.

그림 2.2 슬러스터(thruster)9

9 출처 : http://www.offshoreenergytoday.com/ge-introduces-inovelis-thruster/

또한 시추선은 깊은 바다 위에서 항상 떠 있는 상태이기 때문에 외부의 영향인 바람과

조류의 영향을 받는데, 이때 자기 위치를 벗어나기 때문에 벗어나지 않도록 슬러스터

시스템(thruster system)이 도와준다.

(4) 우리나라가 나아갈 방향

부존자원이 부족한 우리나라이기에 주변 연안에 석유가 있는지 탐사하는 정교한

드릴쉽을 정부가 확보하여 많은 장소들을 탐사해보는 것이 좋을 것이다. 드릴쉽을

확보하게 되면 국내에서 필요한 심해시추도 해볼 수 있을 것이며 특히나 요즘은 이지

오일(Easy Oil) 시대가 갔기 때문에 험한 지형의 심해나 오지로 석유시추를 하고

있는 추세이므로 더 많은 효과적인 사업을 할 수 있을 것이다.

2) 느낀 점

‘두성호의 오디세이’라는 다큐멘터리를 보고서 알지 못했던 의외의 사실들에 놀랐다.

우리나라에서는 석유가 한 방울도 나지 않는다고 생각했고 이에 따라 우리나라에

석유시추선이 있을 거라고는 생각도 하지 못했었다. 그렇기에 이번 다큐에서 국내

유일의 석유시추선 두성호의 이야기는 내게 꽤나 큰 충격이었다. 그러나 두성호의

수명이 얼마 남지 않아 두성호의 뒤를 이을 차기 국내 석유시추선 개발이 시급하다는

소식이 매우 개운치 못했다. 다큐방영일이 2009 년이기에 최근 두성호의 근황을

찾아보니 두성호는 1984 년부터 2013 년까지 9 개국 115 공을 시추하고

은퇴하였고, 현재 제 2두성호의 개발이 이루어지고 있는 듯하다.

‘심해의 승부’다큐에서도 느꼈지만, 우리나라의 독자적인 기술을 개발할 필요가

절실히 느껴진다. 더 효율적인 생산 공정, 더 정밀한 결과와 더 많은 이익을 얻기

위해서는 정부에서 해양플랜트분야에 더 힘을 실어줘야 한다고 생각한다. 지금도

사업단이나 정부의 연구 과제 등으로 해양플랜트에 관심이 많아지긴 했지만

우리나라가 해양강국이 되기 위해서는 더 많은 지원이 필요하다고 생각한다.