연구목표
[최종목표]
o 50톤/일급 대용량 LCO2 적하역 기술 자립화를 위한 핵심 기자재 개발 및 적하역 손실 1%/day 미만급 공정 개발
[1차년도 목표]
o 핵심 기자재 기본설계 및 기술 조사
- 센서 및 차단장치 설계: 가스누출감지센서(2종) 및 전기식 비상전원차단장치 기본설계 및 제작
- 적하역 핵심부품 설계: 긴급차단장치(ERS) 및 간편체결기(QCDC) 기술조사 및 기본설계/제작
- 저장 및 계측 시스템: 탱크 내 레벨·온도·압력 트랜스미터 및 코리올리스 질량유량계 개념설계
- 로딩암 및 시스템 설계: 육상-해상 벙커링용 로딩암/온도유지시스템 개념설계 및 10t/h급 시스템 설계
- BOG 재액화 및 호스: 100kg/h급 증발가스(BOG) 재액화 장치 및 유연호스 기본설계
- 안전성 평가 기반: IGC/KGS Code 분석을 통한 기술 공백 도출 및 초기 위험도 식별
- 실증 준비: 육상 실증용 자체 테스트 장치 설계 및 운용 시나리오 정의
[2차년도 목표]
o 상세설계 및 주요 단품 성능 검증
- 기자재 고도화: 가스센서(상세설계) 및 공압식 비상전원차단장치 제작, 안전밸브(PRV) 설계, 질량유량계 제작 등
- 통합시스템 구축: LCO2 적하역 통합시스템 기본설계 및 육상 테스트 장치 최적화
- 단품 제작 및 검증: 긴급차단장치(ERS) 및 간편체결기(QCDC) 상세설계 및 시작품 제작을 통한 단품 성능 검증
- 로딩암 인터페이스: 로딩암 - 긴급차단장치(ERS) 및 간편체결기(QCDC) 간 인터페이스 적합성 검토 및 상세설계
- 해상 실증 준비: K-GTB 활용 실증 절차 수립 및 수치해석 기반 성능 평가
- 위험성 평가 수행: 정량적 위험성 평가(QRA) 및 HAZID/HAZOP 분석을 통한 사고 시나리오 정량화
- 인증 준비: 선급 승인(AIP) 관련 문서 작성 및 안전성 평가 기준 정립
[3차년도 목표]
o 시제품 제작 및 육상 통합 실증
- 시제품 완성: 가스센서, 비상전원차단장치, 트랜스미터 등 핵심 기자재 시제품 제작 및 최적화
- 인증 확보: 긴급차단장치(ERS) 및 간편체결기(QCDC), 통합시스템 선급 형식승인(TA) 획득 및 로딩암 선급 승인(AIP) 획득
- 육상 통합 실증: 개발 기자재 자체 육상 실증 수행 및 로딩암 - 긴급차단장치(ERS) 및 간편체결기(QCDC) 연계 성능 검증
- BOG 및 유연호스 제작: BOG 재액화 장치 및 10t/h급 유연호스 제작 및 시운전
- 공정 안전 분석: 50톤/일급 실증 데이터를 활용한 QRA 결과 검증
- 법제화 및 표준화: 고압가스안전관리법 개정(안) 초안 작성 및 IMO 의제 문서 개발
- 통합 제작: 육상-해상 벙커링용 로딩암 및 온도유지시스템 통합 제작
[4차년도 목표]
o 해상 실증 및 기술 상용화 기반 확립
- 통합 실증 수행: 육상-해상 간 벙커링 통합 실증 및 K-GTB 활용 해상 실증 완료
- 최종 성능 최적화: 로딩암, 유량계, 긴급차단장치(ERS) 및 간편체결기(QCDC) 등 모든 핵심 기자재 성능 최적화
- 상용급 설계: 1,000톤/일급 상용 규모 LCO2 벙커링 시스템 통합 설계 수행 및 HAZID/HAZOP 수행
- BOG 및 호스 실증: 재액화 장치 및 유연호스 현장 설치 및 실증 완료
- 법령 및 지침 확정: 고압가스안전관리법 개정(안) 최종 도출 및 통합 안전 지침(안) 마련
- 기술 표준 기여: LCO2 적하역 안전 기준 최종안 확정 및 국내외 표준 체계 기여
- 최종 인증 지원: 통합 시스템 성능 평가 보고서 기반 선급 인증(AIP/기술인증) 획득 지원
연구범위
[1차년도 개발내용]
o 가스센서, 트랜스미터(레벨·온도·압력), 긴급차단장치 및 간편체결기 등 핵심 기자재 내압·본질안전 방폭 구조 기본설계 및 시작품 제작
o 10t/h벙커링 공정 열물질정산 수행과 BOG 재액화 장치 및 단열 유연호스 기본 사양 확정
o 통합 제어 시스템, 전기식 ESD 장치 설계, 제어 S/W 개발 및 이중배관 구조 로딩암·코리올리스 유량계의 개념설계 완료
o 개발 기자재 검증용 육상 테스트 베드 제작, CFD 기반의 배관 막힘/상변화 해석 기법 정립 및 실증 선박 장비 배치 계획 수립
o 국내외 법령·기준 분석을 통한 초기 위험 시나리오 정의 및 선급 인증(AIP) 획득을 위한 기술자료 검토 및 로드맵 구축
[2차년도 개발내용]
o 알루미늄 하우징 적용 가스센서, 공압식 비상전원차단장치, 2-in-1 레벨 트랜스미터 및 질량유량계의 상세설계와 시제품 제작
o ISO 16904 기준 기반 긴급차단장치 및 간편체결기 시작품 제작 및 상온/저온 환경 단품 성능 검증 수행, 로딩암과의 하중·변위 적합성 검토, 인터페이스 최적화
o 육상-해상 간 벙커링용 로딩암 및 온도유지시스템 상세설계 및 선급 인증(AIP) 준비
o 벙커링 시스템 상세설계 및 엔지니어링 수행(10t/h 시스템 배관계통도 작성, 3D 모델링 장비 배치 및 배관 응력해석 등 설계 안정성 확보
o 육상 테스트 장치 개선 및 성능 최적화, K-GTB 해상 실증을 위한 선급 호선 승인 확보 및 CFD 기반 탱크 내 순도 변화 해석 수행
o 정성적·정량적 위험성 평가를 통한 안전 이격 거리 산출, 통합시스템 선급 개념승인(AIP) 자료 제출 및 인증 취득 완료
[3차년도 개발내용]
o 가스센서(2종), 비상전원차단장치(2종), 계측 트랜스미터 시제품 제작 및 거리 계산 알고리즘 디버깅 및 성능 최적화 완료
o 긴급차단장치, 간편체결기, 통합 시스템 선급 형식승인 획득, 로딩암 선급 승인(AIP), 안전밸브 성능 검증 및 로딩암 - 긴급차단장치 및 간편체결기 통합 연동을 통한 비상 분리 시퀀스 신뢰성 확보(연계 검증)
o 육상-해상 간 벙커링용 로딩암 및 온도유지시스템 제작 및 선급 인증(AIP) 획득
o BOG 재액화 Skid 및 유연호스 제작, 동적 공정 시뮬레이션 개발을 통한 운영 절차 사전 검증 완료
o 개발 기자재 기반 육상 실증장치 구축 및 비교 테스트 수행, 해상 실증 플랫폼 규제 샌드박스 확보 및 벙커링 실증 시나리오 수립
o 실증 데이터 기반 안전 기준 보정 및 IMO 의제 문서(Agenda) 개발을 통한 국제 표준화 대응 기반 구축
[4차년도 개발내용]
o 로딩암, 긴급차단장치 및 간편체결기 등 핵심 기자재의 기계적·전기적 호환성 검증과 가스 누출 및 비상 차단 모의시험을 통한 육·해상 통합 시스템 실증 및 시스템 성능 최적화
o 실증 데이터 기반 안전밸브, 긴급차단장치, 간편체결기 설계를 최적화하고 최종 상용화를 위한 디자인 패키지 작성
o 실증 결과 기반의 상용급(1,000톤/일) 벙커링 시스템 기술 사양서 및 P&ID 작성, 선급 개념승인(AIP) 최종 획득, 기술 자립화 달성 및 HAZID/HAZOP 수행 검증
o 100kg/h급 재액화 장치와 벙커링용 유연호스의 현장 설치 및 제 3자 입회하 실증 절차 수행을 통한 저온 누설 및 운전 성능 검증
o 실증 데이터 기반 고압가스안전관리법 개정(안) 도출, 통합 안전 지침 정립 및 국제 기준 정합성 검토를 통한 기술 표준 체계 확정
기대효과
o LCO2 기자재 국산화 및 공급망 구축: 전량 수입에 의존하던 LCO2 적하역 핵심 기자재(로딩암, 긴급차단장치(ERS) 및 간편체결기(QCDC) 등)의 국산화 설계를 통해 국내 해양 기자재 업계의 기술 자립화 및 안정적인 내수 공급망 확보에 활용함
o 친환경 선박 벙커링 인프라 확충: 실증 데이터 기반의 1,000톤/일급 상용 벙커링 시스템 설계안을 부산 등 국내 주요 항만의 LCO2 벙커링 터미널 및 인프라 구축을 위한 표준 모델로 활용함
o 글로벌 표준 및 법제화 주도: 실증 결과를 기반으로 고압가스안전관리법 개정안을 도출하고, IMO(국제해사기구) 의제 제안을 통해 국제 안전 기준 제정을 주도하며 선급 인증 체계를 확립함
o 탄소중립(CCUS) 시장 경쟁력 강화: 이산화탄소 포집·저장·운송 전주기(Value-Chain)에서 필수적인 적하역 통합 안전 지침(SOP)을 마련하여, 차세대 LCO2 운반선 및 CCS 프로젝트의 기술적 우위를 선점함
o 신산업 창출 및 고용 증대: 대용량 LCO2 핸들링 기술을 암모니아, 수소 등 타 저온 액화 연료 분야로 확대 적용하여 해양 모빌리티 신산업을 육성하고, 관련 제조 및 유지보수 분야의 고용 창출에 기여함
(공개용) 기술개요서_50톤 일급 고순도 액화CO2(LCO2) 적하역 기술 개발.pdf
