[배이야기] 해양의 모든 것! 시추설비와 생산설비

해양(Offshore)에 대해 얼마나 알고 계시나요? 드릴십, 반잠수식 시추선, FPSO 등 다양한 설비는 들어봤지만 정작 용도가 무엇이고 어떤 기능들을 갖추고 있는지는 정확히 감이 오질 않습니다. 그래서 오늘은 해양에 대한 모든 것을 알기 쉽게 정리해드립니다~! ^^

해양 프로젝트란 일반적으로 바다 속에 있는 석유나 가스와 같은 자원을 개발하는 데 사용되는 시추·생산설비를 통틀어 일컫는 말입니다. 바다의 자원개발은 탐광 > 채산성 평가 > 설비 제작 > 생산·판매의 과정을 거치게 되는데, 채산성 평가를 위한 시추설비나 생산을 위한 생산설비가 이에 해당합니다.

생산설비는 보통 '프로젝트名 + 기종' 으로 부릅니다. 선박이나 시추설비를 주로 '발주처名 + 선종/기종'으로 부르는 것과는 다소 차이가 있지요.


해양(Offshore) 프로젝트의 종류

해양 프로젝트는 용도에 따라 크게 시추설비와 생산설비로 나눌 수 있습니다. 시추설비는 해저면에 구멍을 내고 Pipe를 삽입, 원유나 가스를 뽑아 올릴 수 있는 기반을 만드는 장비를 말하며, 생산설비는 이러한 구멍에서 원유·가스를 뽑아 올린 후 저장하는 구조물을 의미합니다. 생산설비는 유전상황에 따라 제품 구성이 크게 달라져 매번 새롭게 설계를 다시 해야 하는데, 이것이 모델화하여 양산 가능한 시추설비와의 가장 큰 차이점이라고 할 수 있습니다.

Ⅰ. 시추설비

① 드릴십
드릴십(Drillship)은 더 이상 설명이 필요 없을 정도로 친숙한 기종입니다. 선박형태로 되어 있어서 자항이 가능하고 심해 유전 시추에 가능하다는 것이 특징입니다.
 

② 세미리그
세미리그(반잠수식 시추선, Semi-submersible drilling Rig의 약자)는 드릴십과 마찬가지로 심해 유전 개발이 가능하고 파도가 높은 지역에 유리합니다. 파랑중에도 운동성능이 뛰어나다는 장점이 있습니다.

③ 잭업리그
잭업리그(갑판승강형 리그, Jack-up Rig)는 WTIV(풍력발전기 설치선, Wind Turbine Installation Vessel,)와 같은 Leg가 특징인 시추설비 입니다. 다리를 해저면에 고정시키고 시추작업을 하기 때문에 비교적 낮은 수심 지역의 유전개발에 사용됩니다. 주로 중소형 규모가 대부분이었고, 경험이 많은 싱가폴 등이 강세를 보이고 있습니다.


Ⅱ. 생산설비

생산설비는 수심에 따라 고정식 설비(Platform)와 부유식 설비(FPU, FPSO, LNG-FPSO)로 나눌 수 있습니다. 기존 부지를 정리하여 비교적 넓은 장소에 제반 설비를 배치하는 육상 플랜트와 달리 해양 생산설비는 한정된 공간을 최대한 활용하기 위하여 여러 층으로 나누어서 장비들을 배열하게 됩니다. 또한 한번 설치되면 보수가 어렵기 때문에 30~50년 이상 버틸 수 있도록 내구성이 높게 제작됩니다.

① 고정식 플랫폼
고정식 플랫폼(Platform, Fixed Platform)은 해저지면에 하부구조물(콘크리트, 자켓, 타워 등)을 설치하고 그 위에 상부 생산설비(Topside)를 얹어놓는 방식입니다. 플랫폼도 기능에 따라 유정(Wellhead), 집하/분배(Collector or Manifold), 정제(Process), 가스주입(Gas Injection), 폐가스 소각(Flare), 거주(Living Quater) 플랫폼 등으로 나눌 수 있습니다. 해상설치 기간에 여유가 있는 경우 각 기능을 분리하여 제작하는 경우가 많고, 북해와 같이 설치 환경이 좋지 못한 해역에서는 모든 기능을 한 플랫폼에 집약하여 일체화된 대형 플랫폼을 만든 뒤 한번에 설치하는 경우가 많습니다. 

② FPU
FPU(Floating Production Unit)는 말 그대로 바다 위에 떠 있는 생산설비 입니다. 하부구조(Hull)의 형상이나 무링 방법 차이에 의해 TLP/SPAR/Semi-submergible 타입 등으로 나눌 수 있습니다. 큰 의미에서 FPU는 TLP/SPAR/Semi-submergible 를 모두 포괄하는 개념이나 보통 Semi-submergible 타입의 FPU을 지칭하는 개념으로 사용됩니다. 

 
③ TLP

TLP(Tension Leg Platform)는 반잠수식으로 물 위에 떠 있는 구조물로서, 해저에 설치된 고장력의 Tension Leg로 파랑에 의한 운동을 상쇄시키는 것이 특징입니다. 구조물을 자연스럽게 떠 있을 때보다 약간 덜 떠있도록 팽팽한 줄을 이용하여 잡고 있다고 생각하시면 이해에 도움이 될 것 같습니다. 살짝 가라앉혀 놓으면 구조물은 계속 더 뜨려는 힘(부력)이 작용하는데, 부력은 수직 위로 작용하기 때문에 파도나 조류에 의한 전후좌우 운동이 제어되는 원리입니다.

제품 자체의 형상은 FPU와 비슷한 경우가 많고, 규모에 따라서 +형태로 하부구조(Hull)를 제작하는 경우도 있습니다. 드릴링장비를 장착하여 시추작업이 가능하도록 설계하는 경우도 있습니다.

④ SPAR
SPAR는 원통형의 길다란 실린더형 하부구조(Hull)가 특징인 심해용 생산설비 입니다.  SPAR는 자켓이나 타워를 설치 할 수 없는 심해 지역에 투입되며, TLP와 마찬가지로 드릴장비를 장착하여 시추작업이 가능하도록 설계하는 경우도 있습니다. 실린더 안에는 발라스트와 원유 저장을 위한 탱크가 위치합니다.

 
⑤ FPSO
FPSO(Floating Production Storage & Offloading)는 선박을 이용한 석유 생산/저장/하역 설비 입니다. 해저 송유관이 발달돼 있지 않은 지역에서는 생산한 원유를 셔틀탱커를 이용하여 육지로 운송하게 되는데, FPSO는 셔틀탱커가 실어나를 원유를 임시저장하고 있다가 하역할 수 있는 설비를 갖추고 있습니다. 배 형식(Ship Type)의 FPSO 외에도 원통형 타입도 있습니다. 

⑥ LNG-FPSO
LNG-FPSO(Liquified Natural Gas - FPSO)는 기본적으로 FPSO와 개념은 동일하나 원유가 아닌 LNG를 처리한다는 것이 차이점입니다. 아직까지 전세계적으로 투입된 사례가 없으며, 삼성중공업에서는 SHELL社의 Prelude LNG-FPSO가 건조되고 있습니다.


어떤가요? 이제 해양설비의 종류는 뭐가 있는지, 생산설비와 시추설비는 어떻게 다른지 이해하셨나요? ^^