액화공정에 따른 LNG-FPSO의 폭발 위험 분석

Abstract

해저 가스전에서 LNG를 생산하는 LNG-FPSO가 최근 주목 받고 있다. LNG-FPSO는 기체 상태의 탄화수소 취급하기 때문에 폭발 위험에 대한 평가와 분석이 반드시 필요하다. 특히 액화공정은 비교적 가벼운 조성의 탄화수소가 액체상태로 다량 존재하여 고압으로 운전되기 때문에 폭발 위험이 높다. 그런데 과거에는 액화공정에 따른 폭발 위험의 차이를 정량적으로 비교하고자 연구가 부족하였다. 따라서 본 연구는 SMR 공정과 DMR 공정의 폭발 위험을 정량적으로 비교하는 것을 목표로 하였다. 본 연구는 액화공정의 종류와 공정 트레인의 개수를 감안하여 네 개의 액화공정을 정의하고 각 공정 별로 폭발 위험을 분석하였다. 액화공정의 모델링 및 최적화 결과를 바탕으로 탄화수소의 저장량인 인벤토리의 크기를 추정하였다. 그리고 폭발 시나리오를 정의하여 각 시나리오 별로 폭발 빈도와 폭발 과압을 계산하였다. 계산된 폭발 빈도와 폭발 과압은 exceedance diagram으로 표현하여 공정 간 비교를 가능하게 하였다. SMR 공정과 DMR 공정을 비교한 결과, SMR 공정의 폭발 위험이 DMR 공정보다 큰 것으로 나타났다. 이는 액화공정을 구성하는 공정 장비의 개수와 고압에서 운전되는 냉매의 조성의 차이에서 기인하였다. 특히 공정 장비의 개수는 공정 트레인의 개수에 따라 좌우되었다. 따라서 LNG-FPSO의 액화공정의 폭발 위험성을 감소시키기 위해서는 공정 트레인의 개수가 적게 필요하면서 냉매의 조성이 가벼운 액화공정을 선택할 필요가 있다는 결과를 얻을 수 있었다. 향후 LNG-FPSO의 액화공정을 선택할 때, 폭발 위험이 작은 공정을 선택하면 폭발 위험을 선천적으로 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.