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서울대학교 엔지니어링개발연구센터(EDRC)(08826) 서울특별시 관악구 관악로 1 서울대학교 311동 312호 Tel 02.880.4148~9 Fax 02.883.4140

www.edrc.or.kr

Annual Review Vol.2

EnginEEring DEvElopmEnt rEsEarch cEntEr

EDRC Annual Review

제2호 | 발행인 한종훈 | 발행처 서울대학교 엔지니어링개발연구센터(EDRC)

주소 (08826) 서울특별시 관악구 관악로 1 서울대학교 311동 312호 Tel 02.880.4148~9 Fax 02.883.4140

C o n t e n t s

인사말

01 EDRC 주요활동

02 참여기업소개

03 연구실탐방

04 인턴체험기(국외)

05 해외인턴 기관장

06 인턴체험기(국내)

07 산학과제소개

08 EDRC 연간 일정

09 EDRC 참여신청서 양식

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설립 첫해에 이어 지난 1년간 EDRC의 성공과 발전을 위해서 많은 관심 보여 주신 참여기업과 참여대학, 그리고 EDRC

전문위원님들께 감사말씀 드립니다. 특히, 엔지니어링 산업의 구조적 과제인 기술역량 강화와 고급인재 양성을 위하여

아낌없이 도와주신 정부 및 산업통상자원부에도 진심으로 감사 드립니다. 돌이켜보면, 헤아릴 수 없는 많은 분들과

기관들이 도움을 주셨는데, 지면을 빌어 다시 한 번 감사말씀 전합니다.

지난 1년은 첫해의 아쉬운 점을 보완하고, 더욱 안정적인 지원시스템으로 더 많은 일을 하고자 쉼없이 달려온 것

같습니다. 엔지니어링 고급인재 양성을 위하여 추진하는 주요 프로그램인 ‘글로벌 고급인재 양성 프로그램 정기교육’은

3천여명의 기업 재직자와 학생들이 수강하는 명실상부한 국내 대표 교육과정으로 자리잡았습니다. 또한, 인재양성과

기술역량 강화를 위하여 진행하는 ‘애로기술지원 산학과제’는 개발과 동시에 공급협상을 진행하고, 심지어는

진행내용에 대한 수요처의 관심을 확인하는 등 저비용 고효율의 기술지원 프로그램으로 자리매김 하고 있습니다.

이외에도, 영국, 미국 등 선진국 주요기업과 대학에 파견하는 해외인턴, 온라인 교육, 맞춤형 교육과 맞춤형 컨설팅 등

다양한 인재양성 사업이 활발하게 진행되고 있습니다.

정부도 이런 성과를 기반으로 EDRC를 통한 고급인재 양성과 성과 확대를 위한 정책을 주요사업로 구분하여 지원을

계속하고 있으며, 이는 지난 10월 대통령의 미국 순방 기간중 체결한 UOP, Petroskills, IFP, AspenTech, Texas A&M과

체결한 협력양해각서(MOU)에 대한 관심과 후원으로 이어지며, ‘16년 사업예산을 전년대비 1.8배 확대하였습니다.

저희는 이제 정부의 지원과 업계 및 대학의 수요에 더욱 많이 보답하고자 2016년 중점 추진방향을 다음과 같이 정하고자

합니다.

첫째, 교육과정의 양적확대입니다. 고급 엔지니어링의 범위를 기업전문가들이 정한 분류기준에 맞춰 설계는 물론, 프로젝트

기획, 협상, PMC 등으로 확대하고, 발전, 기계, 전기, 안전관리 등으로 주력분야를 확장하여 명실상부한 인재양성기관의

기반을 마련할 것입니다.

둘째, 교육수준의 질적강화입니다. 지금까지 큰 반향을 불러온 전현직, 국내외 현업전문가를 통한 실습위주의 교육을

계속함은 물론, 위에 언급한 UOP, Petroskills, IFP 등의 선진교육을 국내로 도입하고, 온라인 반복학습을 통한 학습

전달율을 높이는 등 세계 어떤 경쟁기업과 견줘도 손색없는 역량강화 기반을 제공토록 하겠습니다.

마지막으로, 기업이 원하는 것을 중점적으로 할 것입니다. 미국의 Petroskills, CII 등 세계적인 기업·기관 협력 성공사례를

벤치마킹하여, 기업이 같이 참여하여 인재양성 및 기술개발·개선을 만들어가는 엔지니어링 지식공유, 성과공유, 가치공유

체계를 구축하고, 이를 통하여 그간의 성공·실패 경험을 공유하고, 경쟁력을 높일 수 있도록 기여하겠습니다.

부디, 이런 소망들이 엔지니어링산업에 직간접적으로 관련되어 있는 많은 기업·기관·대학들과 함께 이루어 질 수

있도록 끈임없는 관심과 조언 부탁드리며, 글로벌 No. 1 기업이 많이 나올 수 있기를 기원합니다.

최근 우리 경제가 안팎으로 어려움을 겪고 있습니다. 플랜트와 해외건설은 수주가 급감하였고, 제조업 수출 실적도

여의치 않습니다. 이러한 어려움은 저유가가 계속 되고 세계경제가 둔화된 탓도 있지만, 신흥국의 추격과 선진국의

견제가 거세지고 있다는 반증이기도 합니다.

그동안 우리나라는 풍부한 노동력을 바탕으로 플랜트의 EPC, 제품제조 등에 역량을 집중하여 왔습니다. 하지만

신흥국들이 노동력을 앞세워 EPC, 제품제조 등에 적극 진출하면서 우리 기업의 설 자리는 점점 줄고 있습니다. 반면

선진 기업들은 오래 전부터 가치사슬 상위분야에 역량을 집중하면서 시장을 지배하고 있습니다. 부가가치가 낮은 단순

EPC, 제품제조는 후발국에 맡기고 자신들은 디자인, 기본설계, FEED 등 고부가가치를 창출하는 엔지니어링에 역량을

집중하고 있습니다.

현재의 위기를 극복하기 위해 우리나라도 디자인, 기본설계, FEED 등 고부가 엔지니어링 분야로 적극 진출해야 합니다.

하지만 고부가 엔지니어링 분야에 진출하려 하여도 고급 인재가 부족하여 쉽지 않습니다. 이는 우리 스스로 엔지니어를

비용절감의 대상으로 간주하고 전문 엔지니어 양성을 등한시하였기 때문입니다. 그러나 우리는 수많은 플랜트 건설,

SOC 사업 등을 통해 엔지니어링에 대한 경험을 축적해 왔으며, 우수한 인적자원도 풍부하여 고급 엔지니어를 양성할 수

있는 여건은 갖추고 있습니다.

우리 산업을 한 단계 업그레이드하기 위해 고급 엔지니어 양성은 선택이 아닌 필수사항입니다. 고급 인력 양성은 단순한

지식의 전달 만으로 이루어지지 않습니다. 현장에서 부딪히는 문제를 해결할 수 있는 능력이 업무에 대한 전문지식과

융합될 때 가능합니다. 따라서 문제 해결 능력을 갖추고 프로젝트 전반을 통찰할 수 있는 실전형 고급 인력을 양성하기

위해 정부와 기업, 대학이 지혜와 힘을 함께 모아야 합니다.

EDRC는 실습중심의 교육을 통해 실전형 고급 인력을 양성하기 위해 탄생하였습니다. 기존의 교육방식에 큰 변화를

주다보니 처음에는 어려움도 많았으나 대학과 기업의 적극적인 참여로 이를 극복하였습니다. 산업현장에서 필요로

하는 실전형 인재 양성을 통해 차츰 엔지니어 양성의 핵심 기관으로 자리 잡아 가고 있습니다. 또한, 세계적인 엔지니어

양성을 위해 UOP, Petroskills, IFP 등 해외 우수 교육 기관 등과 협력을 통해 우리 현실에 맞는 교육과정 개발도

진행하고 있습니다. EDRC가 우수 엔지니어 배출을 통해 어려운 경제상황을 극복하는데 기여해 줄 것을 기대합니다.

어려울 때 일수록 기본에 충실하는 것(Back to Basics)이 가장 효과적인 해법입니다. 그동안 노동력에 의존해온 우리

경제가 정작 노동력의 고급화, 질적 개선에는 소홀한 측면이 있었습니다. 우리의 산업이 재도약하기 위해서는 인재

양성이라는 기본에 충실해야 하는 것은 자명한 사실입니다.

Annual Review는 EDRC에 계시는 교수님과 전현직 엔지니어들의 노고와 희망의 징표입니다. 이에 감사하며 앞으로도

산관학을 있는 엔지니어링 인력양성의 허브로서 역할을 굳건히 해주시기 바랍니다.

엔지니어링개발연구센터(EDRC) 소장, 서울대학교 화학생물공학부 교수 산업통상자원부 창의산업정책관 국장한 종 훈 정 대 진

기업과 대학, 인재양성과

기술역량 강화에 힘을 모아

고급 엔지니어 양성은

선택이 아닌 필수사항!

Greetings Greetings

대한민국의 플랜트 엔지니어링 역량 강화를 위해 2014년 산·관·학 협력 모델로 출범한 EDRC가 벌써부터 의미

있는 성과들을 보이고 있어 기대감이 더욱 커집니다.

다양한 프로그램과 기획으로 기술의 질적 향상과 인재 양성에 힘써주신 EDRC여러분의 노고에 감사드립니다.

올해도 미국 금리 인상과 중국의 성장률 둔화, 저유가 불안이 겹쳐 건설 수주환경이 어려워질 것이라는 게

중론입니다.

위기에 봉착했을 때 로마는 공격용 도로를 만들었고 중국은 방어용 만리장성을 쌓았습니다.

다들 위기를 말하는 이때에 이왕이면 방어에 힘을 기울이기보다 적극적으로 서로 소통하며 함께 힘과 지혜를 모아

미래를 향한 새로운 길을 개척해 나갈 수 있었으면 좋겠습니다.

EDRC의 역할이 어느 때보다 중요합니다. EDRC가 집중하고 있는 고부가가치 분야의 전문 기술이야말로

세계건설시장에서 선진사와 후발건설사들 틈바구니에서 고군분투하고 있는 우리기업들에게 강력한 무기가 될

것입니다.

아무쪼록 EDRC가 대한민국 플랜트 엔지니어링의 선도자로서 우리 건설 산업의 미래 부가가치를 발굴하고

창출하는 일에 더욱 매진해주실 것을 기대합니다.

번성하고 발전하는 2016년 한 해가 되길 기원합니다.

감사합니다.

하루가 다르게 급변하는 글로벌 환경은 건설사들에게 근본적 혁신을 요구합니다. 혁신은 우리 사업의 핵심 역량과

그것의 본질을 파악하고, 이를 획기적으로 변화시키는 일입니다. EPC業의 핵심 역량은 Cross-Functional

Process/System Integration, 최적화된 조직 구조, 복잡 다양한 참여자들간의 유기적인 Teamwork와 협업

문화, 효과적인 Risk 관리, 그리고 여러 이해 당사자들 간에 생기는 이슈들을 신속히 조정·관리할 수 있는

Project Management입니다. 무엇보다 이들 핵심 역량 중 가장 중요한 요소이자 우리 건설 사업의 본질은 결국

사람입니다.

SK건설은 CEO 이하 전 임원 및 직책자가 인재 육성을 향한 강한 의지를 가지고 지속적으로 실천해 가고 있습니다.

무엇보다도 구성원들이 자신의 Career Development에 주인의식을 가지고 필요한 것들을 분석하고, 배우고,

개발하는 (Learning & Development) 방법을 꾸준히 고민해 왔습니다. 회사는 전사 차원의 경력개발 프레임워크

(Career Development Program)를 구축하고, 구성원은 이를 바탕으로 개인별 역량개발 계획 (Individual

Development Plan)을 만들어 각 개인의 역량 향상 방향성을 수립하고 있습니다. 무엇보다 On-the-Job Training

(OJT)을 통해서 일을 통한 육성이 현실화 될 수 있도록 지속적으로 코칭/멘토링 합니다. 또한 구성원의 Technical

Competency 향상을 위해 국내/외 유수 프로그램을 도입해 Education 체계를 새롭게 정비하고자 많은 노력을 쏟고

있습니다.

그러나, 개별 기업의 노력만으로는 아직 부족함이 많습니다. 어려운 시기일수록 사람이 희망이라는 믿음으로

각 조직이 가진 모든 자원과 시스템을 한데 모아야 할 것입니다. Global 경쟁력을 갖춘 세계 최고의 전문가를

길러내기 위해서는 국가적 차원의 역량 결집과 협력 체계 구축이 절실합니다. 첫째, 각 기업이 보유한 기술 및 교육

콘텐츠 등 서로의 강점 분야를 공유해야 합니다. 둘째, 한국 EPC社들의 역량과 실정에 맞게 특화된 교육과정을

함께 개발하고 활용해야 합니다. 셋째, 다양한 학회, 교육 기관, 대학, 기업 등에서 산발적으로 개발/운영되고 있는

교육 커리큘럼 및 각종 프로그램을 통합할 수 있는 허브를 구축해야 할 것입니다.

이렇게 다양한 영역에서 일어나는 지식 공유와 협력을 바탕으로 기술 연구가 활성화되고, 실제 적용 가능한

고품질의 교육 과정을 통해 미래의 인재가 양성되어야 합니다. 기업은 이렇게 길러진 인재를 믿고 채용해 역량을

발휘할 수 있도록 상생의 인프라를 만들어 나가야 할 것입니다.

EDRC는 설립된 이래, 기본 설계 역량을 갖춘 고급 플랜트 엔지니어 양성을 목적으로 다양한 인재 양성 모델을

고민해 실행하고 있는 것으로 알고 있습니다. SK건설을 비롯한 많은 기업이 EDRC와 함께 기업의 고민을

해결하고, 세계적으로 인정 받는 탁월한 인재들을 양성하는 한국형 산학연구 모델로 자리 잡을 수 있게 되기를

기원합니다.

현대건설 대표이사 사장SK건설 대표이사 정 수 현최 광 철

GreetingsGreetings

인재를 키우는,기업을 살리는 EDRC국내 유일 기업중심 융합 인재양성 모델 엔지니어링개발연구센터

Engineering Development Research Center

세계 플랜트 엔지니어링 시장의 수주 경쟁력을 높이고 기술역량을 강화할 수 있도록 국내에 부족한 고급엔지니어를 양성하여 국내 기업의 수요를 충족시키기 위해 산업통상자원부 지원으로 2014년 6월 설립

(08826) 서울특별시 관악구 관악로 1 서울대학교 311동 312호 Tel 02.880.4148~9 Web www.edrc.or.kr

전국 기업, 대학, 학생이 공동 참여하는 기업애로기술 해결

프로젝트 지원

기업수요중심 한국형 고급엔지니어

인재양성

글로벌 선도기업에 인턴 파견

EDRC Annual Review 011010 01 EDRC 주요활동

글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램 경과

‘2차 글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램’이 2015년 7월 15일 개강하여 2개월에 걸쳐

진행되었다. 총 20개의 강의(분반 제외 13과목)으로 진행되었으며, 1,000여명이 신청했던

1차 교육보다 증가한 1,392명의 수강생(대학원생 42%, 재직자 58%)이 몰렸다.

2차 교육 과정을 운영하는 데 있어, 중점적으로 고려했던 부분은, 1) 교과과정의

확대와 2) 수강생 feedback을 반영한 교과운영 개선이었다. 2차 교육에서는, 기초

과정 과목 중심으로 진행했던 1차 교육을 기반으로 ‘공정 및 에너지 최적화’, ‘반응기

고급설계’ 등 고급과정과 심화과정의 과목들이 추가 되었으며, 공정설계 과목 위주로

진행되었던 1차 교육에 비해, ‘Process Safety Engineering’, ‘Basic Material Selection’

등 타 공종(discipline)으로 교과목이 확대되었다. 또한, 1차 교육에서 제기된 주요 수강

feedback이었던, 수강 정원의 조정과 강의 수준 공지에 대한 의견을 반영하여, 강의당

50명 수강정원의 기준을 세워 진행하였고, 수강생에게는 Syllabus에 강의 수준과 수강생

권고자격을 명시하여 미리 공지함으로써 보다 효과적으로 수업이 진행되도록 하였다.

1차 교육에서의 lessons learned를 반영하여 2차 교육을 진행한 결과, 전체적으로

수강생들의 강의 만족도가 다소 높아졌으며(1차 92점 → 2차 94점), 별도로 조사한 강사 및

조교들의 강의 자체 평가에서도 수업 내용과 운영 측면에서 1차에 비해 개선되었다는 의견이

많았다. 하지만, 수업내용이 강의시간에 비해 방대하여 강의시간을 늘렸으면 좋겠다는 의견

등 한 과목 강의시간을 20시간으로 일률적으로 고정하기 보다는, 강의 내용과 수준에 맞도록

강의시간을 유동적으로 조정할 필요가 있었으며, 강의 과목이 증가함에 따라, 2개월이라는

한정된 기간에 모든 수업을 진행하기보다 강의기간을 늘려서 학습자의 수강과목에 대한

선택을 용이하게 하여 효과적인 교육 운영이 되도록 개선할 필요가 있었다.

2016년 2월 현재, ‘3차 글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램’이 1월부터 4월까지의 일정으로

진행 중이다. 총 27개의 과목이 개설되었고, 2차 교육보다 대폭 증가한 2,000여명의

수강신청자가 몰렸다. 3차 교육에서는 ‘Pump설계의 기초(Pump실무)’ 등 기계설계 과목

추가와 함께 ‘사업관리의 기초’ 등 현재 EPC업계의 현안으로 부각된 프로젝트 관련 과목이

추가되었다. 그리고 학계에서 저명하신 교수님들을 강사로 초빙하여 ‘열역학’이나 ‘Distillation

Process’ 등 엔지니어링 업무에 필요한 근본적인 핵심 공학 교과목들을 보완하였다.

교육 차수가 늘어날수록 수강인원이 지속적으로 증가한다는 것은, 그만큼 학계와

산업계에서 엔지니어링 교육에 목말라 하고 있다는 것을 보여준다. 또한, EDRC의

교육 프로그램이 수요자가 원하는 과목을, 실무 중심의 내용으로, 각 분야 최고 강사가

강의하기에 교육 수요자들의 관심이 높은 것으로 이해된다. 수강인원이 양적으로 팽창하고

있는 상황에서 간과하지 말아야 할 것은, 교육 서비스에 대한 품질 관리일 것이다. 교육

수요자 및 강사로부터 교육 과정 운영에 대한 feedback을 지속적으로 반영하고 이를

개선하여, EDRC의 글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램이 해외 선진기관의 전문 교육에

비견할 고급 엔지니어링 교육과정으로 발전하길 기대해 본다.

2차 글로벌 엔지니어

인재양성 프로그램

(2015년 7월 ~ 8월)

서울대학교 EDRC 이철진 교수

교과목 번호 과목명 강사 / 소속 일정

1.2A 공정설계의 기초허필민 상무 / 삼성엔지니어링

이철진 교수 / 서울대 EDRC, 前 삼성엔지니어링

7/15(수) 14:00~18:00

7/16(목) 09:00~18:00

7/17(금) 09:00~18:00

1.5Utility & Offsite

System 설계강긍식 교수 / 서울대 EDRC, 前 Flour

7/20(월) 09:00~18:00

7/21(화) 09:00~18:00

7/22(수) 09:00~13:00

2.1Dynamic

Simulation

여경철 전무 / 두웰테크놀러지

이철진 교수 / 서울대 EDRC, 前 삼성엔지니어링

7/22(수) 14:00~18:00

7/23(목) 09:00~18:00

7/24(금) 09:00~18:00

1.6Conceptual

Design조재현 교수 / 서울대 EDRC, 前 Aspen Tech

7/27(월) 09:00~18:00

7/28(화) 09:00~18:00

7/29(수) 09:00~13:00

1.2B 해양공정설계고민수 수석 / 삼성중공업

임영섭 교수 / 서울대 조선해양공학과

7/29(수) 14:00~18:00

7/30(목) 09:00~18:00

7/31(금) 09:00~18:00

1.4Relief & Flare

system 설계강긍식 교수 / 서울대 EDRC, 前 Flour

8/3(월) 09:00~18:00

8/4(화) 09:00~18:00

8/5(수) 09:00~13:00

2.3Basic Material

Selection최호진 교수 / 포스텍, 前 BP, Saudi Aramco

8/5(수) 14:00~18:00

8/6(목) 09:00~18:00

8/7(금) 09:00~18:00

3.5공정 및 에너지

최적화윤주웅 책임 / 삼성엔지니어링

8/10(월) 09:00~18:00

8/11(화) 09:00~18:00

8/12(수) 09:00~13:00

2.4 Cost Estimation 박대호 고문 / 前 SK건설

8/12(수) 14:00~18:00

8/13(화) 09:00~18:00

8/14(금) 09:00~18:00

3.3 반응기 고급 설계 한상필 대표 / PSE코리아

8/17(월) 09:00~18:00

8/18(화) 09:00~18:00

8/19(수) 09:00~13:00

3.2 컬럼 고급 설계 김상도 이사 / 한국 UOP

8/19(수) 14:00~18:00

8/20(목) 09:00~18:00

8/21(금) 09:00~18:00

1.7Process Safety

Engineering정승호 교수 / 아주대, 前 AIR PRODUCTS

8/24(월) 09:00~18:00

8/25(화) 09:00~18:00

8/26(수) 09:00~13:00

2.5 AGRU BDP Erick Contreras / BASF

8/26(수) 14:00~18:00

8/27(목) 09:00~18:00

8/28(금) 09:00~18:00


3차 글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램 (2016년 1월 ~ 4월)

No. 교육시간 교과목명 강사 / 소속 일정

1 8H 열교환기설계의 기초 최종찬 대표 / Heatran 1/11(월) 14:00~18:00 1/12(화) 14:00~18:00

2 20H Dynamic Simulation여경철 전무 / 두웰테크놀러지이철진 교수 / 서울대 EDRC

1/13(수) 14:00~18:00 1/14(목) 09:00~18:00 1/15(금) 09:00~18:00

3 20H Conceptual Design 조재현 교수 / 서울대 EDRC 1/15(금) 1/22(금) 1/29(금) 2/05(금) 13:00~18:00

4 20H Basic Oil & Gas Processing 고민수 수석 / 삼성중공업 1/18(월) 09:00~18:00 1/19(화) 09:00~18:00 1/20(수) 09:00~13:00

5 20H FPSO/FLNG Topside 공정설계 서활원 교수 / 포스텍 1/20(수) 14:00~18:00 1/21(목) 09:00~18:00 1/22(금) 09:00~18:00

6 20H Relief & Flare system 설계강긍식 / 前 Fluor

전영민 선임 / 삼성엔지니어링1/25(월) 09:00~18:00 1/26(화) 09:00~18:00 1/27(수) 09:00~13:00

7 20H Process Simulation 조정호 교수 / 공주대학교 1/27(수) 14:00~18:00 1/28(목) 09:00~18:00 1/29(금) 09:00~18:00

8 20H Process Piping Design 박철수 전무 / 세진종합기술 1/27(수) 14:00~18:00 1/28(목) 09:00~18:00 1/29(금) 09:00~18:00

9 20H Petrochemical Process Design김창규 교수 / 서울대학교기의석 사장 / PTSI(유)

2/01(월) 09:00~18:00 2/02(화) 09:00~18:00 2/03(수) 09:00~13:00

10 20H 컬럼 고급 설계 김상도 이사 / UOP 2/03(수) 14:00~18:00 2/04(목) 09:00~18:00 2/05(금) 09:00~18:00

11 8H Pump 설계의 기초 (Pump 실무) 김재윤 상무 / 前 SK이노베이션 2/04(목) 09:00~18:00 4/07(목) 09:00~18:00

12 20H 사업관리의 기초 박창우 교수 / 서울대 EDRC 2/15(월) 09:00~18:00 2/16(화) 09:00~18:00 2/17(수) 09:00~13:00

13 20H 공정설계의 기초 차두환 수석엔지니어 / 삼성엔지니어링2/17(수) 13:00~18:00 2/18(화) 09:00~18:00 2/19(금) 09:00~18:00

3/23(수) 13:00~18:00 3/24(목) 09:00~18:00 3/25(금) 09:00~18:00

14 20H Utility System 설계 강긍식 / 前 Fluor 3/07(월) 09:00~18:00 3/08(화) 09:00~18:00 3/09(수) 09:00~13:00

15 20H Basic Material Selection 최호진 교수 / POSTEC 3/09(수) 14:00~18:00 3/10(목) 09:00~18:00 3/11(금) 09:00~18:00

16 20HVessel 설계 및 제작에

대한 이해양근석 팀장 / SK건설 3/14(월) 09:00~18:00 3/15(화) 09:00~18:00 3/16(수) 09:00~13:00

17 20H 화학공정안전의 기초 정승호 교수 / 아주대학교 3/18(금) 09:00~18:00 3/19(토) 09:00~18:00 3/20(일) 09:00~13:00

18 20H Engineering Economics 박대호 전무 / 前 SK건설 3/16(수) 14:00~18:00 3/17(목) 09:00~18:00 3/18(금) 09:00~18:00

19 20HEquipment Safety and Reliability for Refinery and Petrochemical Plant

김병무 자문역 / 현대오일뱅크 3/21(월) 09:00~18:00 3/22(화) 09:00~18:00 3/23(수) 09:00~13:00

20 20HAdvanced Oil&Gas Process

Design이의덕 자문역 / 삼성중공업 3/28(월) 09:00~18:00 3/29(화) 09:00~18:00 3/30(수) 09:00~13:00

21 20H Refinery Process Design유익상 고문 / SK이노베이션

곽홍해 전문위원 / 前 삼성엔지니어링3/30(수) 14:00~18:00 3/31(목) 09:00~18:00 4/01(금) 09:00~18:00

22 20H Offsite System 설계 박대호 전무 / 前 SK건설 4/04(월) 09:00~18:00 4/05(화) 09:00~18:00 4/06(수) 09:00~13:00

23 20HDistillation Process: From Basic

to Advanced이문용 교수 / 영남대학교 4/06(수) 09:00~18:00 4/07(목) 09:00~18:00 4/08(금) 09:00~13:00

24 8H Flow Assurance 서유택 교수 / 서울대학교 4/15(금) 09:00~18:00

25 20H 열역학 김화용 교수 / 서울대학교 4/18(월) 09:00~18:00 4/19(화) 09:00~18:00 4/20(수) 09:00~13:00

26 20H 공정 및 에너지 최적화 윤주웅 수석 / KBR 4/20(수) 14:00~18:00 4/21(목) 09:00~18:00 4/22(금) 09:00~18:00

27 16H Compressor / Turbine 설계의 기초 김대성 실장 / SK건설4/22(금) 09:00~18:00 4/23(토) 09:00~18:00

4/29(금) 09:00~18:00 4/30(토) 09:00~18:00

글로벌 엔지니어인재양성 프로그램: 수강후기

연세대학교 엔지니어링 융합대학원 석사과정에 재학 중인 김민준입니다. 엔지니어링

융합학과는 실무 위주의 교육으로 엔지니어링 분야의 전문성을 갖추고 글로벌 리더

육성을 위해 세워진 학과입니다.

저는 지난 EDRC 7~8월 교육과정 중 고급설계 과정 이외의 모든 과목들을 수강하였습니다.

엔지니어링 융합학과와 같은 맥락으로 EDRC 또한 엔지니어링산업 발전과 고급인재

양성을 위해 설립되어 재직자들뿐만 아니라 대학원생들에게 경험이 풍부한 실무진의

실기 위주의 수업을 들을 수 있는 좋은 기회인 것 같아 신청하게 되었습니다.

교육을 통하여 실무교육과 소프트웨어 사용을 미리 경험했기 때문에 학과 수업에

큰 도움이 되리라 생각합니다. 또한, 이번 기회에 실제 회사와 공장에서의 실무를

간접적으로나마 배워서 실전에서 유용하게 사용될 것 같습니다.

우선, 짧은 기간에 이런 알차고 값진 교육의 기회를 얻게 되어 감사했습니다. 교수님들의

이론과 실무 강의 이외에 현장에서 필요한 전공적인 팁들, 세상을 살아가는데 필요한

조언과 비전 제시도 기억에 남습니다. 이전에는 잘 알지 못했던 한국의 엔지니어링

사회와 마주할 수 있는 좋은 시간이였습니다. 또한, 많은 재직자분들과 함께 하면서

기업들의 성향을 간접적으로나마 느낄 수 있었던 경험이였습니다. EDRC는 대학원생들과

재직자들이 국내 엔지니어링 분야의 경쟁력을 높일 수 있도록 중요한 역할을 수행한다고

생각합니다. 현재의 사업 영역에서 고부가가치 사업 영역으로의 확장을 위해 힘쓰고,

이를 수행하기 위한 고급인력을 양성하고 있습니다. 우리나라의 밝은 미래를 선도하기

위한 교육프로그램이므로 앞으로도 지속적인 관심과 투자가 필요하다고 생각합니다.

연세대학교 엔지니어링 융합대학원 김민준 대학원생

제가 다니고 있는 영남대학교는 EDRC 사업 참여 대학교입니다. 저희 연구실인

공정시스템 설계 및 제어 연구실에서는 다양한 화학공정 설계 및 제어 분야에서 우수한

연구 성과를 내고 있으며 실무 역량을 갖춘 인재를 배출하고 있습니다.

작년 2차 EDRC 교육과정은 7월 중순 이후부터 8월 말까지 약 한달 반동안 다양한

교육이 진행 되었습니다.

EDRC 1차 교육기간에 들었던 대학원 동기의 추천이 있었고, 교수님도 교육을 듣고 오라는

조언을 해주셨습니다. 학교에서 수업을 통해 쌓은 전공 지식이 실무에서 어떻게 적용되는지

알고 싶었습니다. 실무자와 같이 수업을 통해 배울점이 있을 것으로 생각했습니다.

학교에서 배운 전공지식이 실무에서는 어떻게 적용되고 응용되는지 이해하는 효과를 얻었습니다.

교육을 이수하고 나서 대학원에서 전공 공부를 통해 지식을 쌓는데 도움이 될 것으로 예상됩니다.

이번 교육을 통해 막연했던 실무에 대해 알 수 있었습니다. 전공지식이 어떻게 실무에

적용되고 왜 전공지식이 중요한지 알 수 있었던 기회가 되었습니다. 아쉬운 점이 있다면

실무 지식이 부족한 대학원생에게는 수업에 접근하기가 조금 힘들었지만 교육을 듣는

사람이 대부분 실무자로 네트워킹에 많은 도움이 되었습니다.영남대학교 김종환 대학원생

eDRC에서 찾은 한국 엔지니어의 미래

eDRC 교육은 필수다


저는 경남 거제시에 위치한 ㈜대우조선해양(DSME)에서 Project건조의 마지막 공정인

시운전을 담당하는 해양시운전팀에서 근무 중인 박태진 부장이라고 합니다. 지난 EDRC

글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램 과정 중 Conceptual Design과 해양공정설계 과목을

수료하였습니다.

저는 23년간 조선해양 분야의 실무종사자로서 조선과 해양 변화추이를 봤을 때 이미

우리가 가지고 있는 조선분야의 강점 대부분은 중국과의 경쟁력에서 더 이상 우위에

있지 않으며, 특수선 및 해양플랜트 분야의 기술력도 점점 좁혀지고 있습니다. 더욱이,

중국은 이미 수백기에 이르는 육상플랜트 자체개발 및 운용으로 기자재 분야에서는

오히려 우위에 있다고 할 수 있습니다.

그리고 현재 건조 중인 국내 대형 조선소 해양플랜트들의 적자는 일정 지연으로 인한

원가증가가 그 원인입니다. 이 배경에는 계약/Bidding단계에 FEED 검증미비로 파생된

주요 문제점들이 고스란히 건조 중 문제를 야기하여 납기 지연이 주요한 원인이라 할 수

있겠습니다. 건조 중 잦은 도면 변경, 기자재 조달 지연 등, 악순환이 되풀이되는 결과라고

볼 수 있으며, 중국과 같은 제3세계 국가들과의 건조 경쟁력에서 밀리고, 선진EPC에게

FEED의존도가 증가되어 이들 사이에 끼인 넛크랙커(nutcracker) 신세가 되었습니다.

저희 해양플랜트 시운전조직의 역무는 Mechanically completion된 해양플랜트, 즉 무생물

고철(vessel/rotating machine등)에게 생명력을 불어넣어 살아 숨 쉬는 생명체로서,

설계성능을 만족하는 테스트를 거친 후, start-up 가능상태로 주문주에게 넘기는

일입니다. 그리고 초기 해양플랜트 입찰단계에서 commissioning scope of work을

검증하는 역무를 수행하고 있으며, 계약 후 엔지니어링 단계에서는 시운전절차서를

포함한 각종 시운전 documentation 역무도 수행하고 있습니다.

지난 EDRC의 실무형 엔지니어 교육을 통해 선진EPC들의 노하우를 단시간에 습득할

수 있었으며, 특히 FEED품질결함검증 역량강화, 기자재분야 기술역량 강화, Oil & Gas

산업전반(Up-Mid-Down stream) 가치사슬 Process Engineering의 이해 등의 지식습득을

할 수 있어 시운전 절차에 도움이 많이 되었고, 조선소 엔지니어가 실무고급인력으로

한층 더 성장 할 수 있는 계기가 되었습니다.

현재 해양플랜트 건조 분야에서는 최고의 기술력을 보유하고 있는 우리가 FEED단계

문제점들을 검정할 수 있는 숙련된 기술인력풀이 부족해 벌어지는 피해는 천문학적인

금액입니다. 또한 선진국가는 물론 동남아국가의 인적 인프라보다 뒤쳐지고 있는 실정입니다.

이에 당장 눈앞의 이익보다는 한 세대를 뛰어넘는 미래를 준비하는 실무형 해양플랜트고급

인력 양성 및 각종 실습설비 등의 인프라 구축 사업에 거시적/지속적 투자가 이루어져야

한다고 생각합니다.

그런 의미에서 EDRC 교육은 관련 산업체 경험을 가진 엔지니어 출신 강사진으로 구성

되어 다양한 노하우를 전수받을 기회를 제공받을 수 있으며, 학교지식만으로 부족한

제대로 된 실무형 기술자양성의 첫걸음이라고 생각합니다.대우조선해양 해양시운전팀박태진 부장

저는 부산에 위치한 해양플랜트 관련 사업을 하고 있는 오션어스에 다니고 있는

이재원으로, 현재 설계부 소속 프로세스 엔지니어로 근무하고 있습니다.

저는 2015년 7~8월에 실시된 EDRC ‘2차 글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램’

교육과정 중 5가지 과목을 수강하였습니다.

처음에는 EDRC에서 엔지니어 양성교육을 진행하는지 잘 모르고 있었지만, 직원 교육 및

발전에 관심이 높으신 직장 선배를 통해 알게 되어 교육을 신청하게 되었습니다. 사전에

안내된 상세한 강의계획서를 보고 저에게 필요한 강의를 찾아 선택할 수 있었고, 강사와

구성이 좋은 교육 프로그램이라 생각하게 되어 참여하게 되었습니다.

수강 이후 현재는 공정 엔지니어로서 일하고 있는 만큼, 교육의 많은 부분이 업무를 진행

하는데 있어서 큰 도움이 되고 있습니다.

특히 기초가 부족한 저에게 ‘공정설계의 기초’과목은 프로세스 엔지니어의 책임과

역할을 배웠던 교육이라고 생각하고 있습니다. 생소한 EPC Business의 개념 및 용어와

관련된 내용을 시작으로, 설계 업무의 상세한 분류와 역할 그리고 공정 설계 업무에 대한

Overall Work Flow 수업은 기본 이론을 정리하는데 큰 도움이 되었습니다. 그리고 PFD,

Heat & mass Balance, P&ID, Process Datasheet는 공정 엔지니어로 일을 하면서, 기초가

되는 자료이면서 중요한 문서이지만 평소에 보지 못한 내용을 공부할 수 있었던 좋은

계기가 되었습니다.

또한 현재 해양 Fixed platform프로젝트를 수행 중이기 때문에, 이와 관련한 부분이

부족하여 해양공정설계 교육을 수강하며 많은 내용을 배우게 되었습니다. 이 중에서도

수업 내용 중 Crude oil의 3 Phase특성과 Separator의 특성 및 내부/외부 형태에 대한

기계적 요소와 이를 구성하는 인자, Residence Time 등에 대한 개념은 현재 프로젝트를

수행하는 업무를 이해하는데 큰 도움이 되었습니다.

앞으로도 EDRC에서 진행되는 교육에 더욱 적극적으로 참여하고 싶고, 주변 다른

엔지니어들에게도 추천하고 싶습니다.

오션어스 이재원 사원

eDRC 교육은 대한민국 ePC: 조선소의 경쟁력을 높이는 길 공정 엔지니어의 시작, eDRC와 함께

기존교육과정 계속보완

신규교육과정 개발

˙ 원자력

˙ 화력

˙ 석탄화력

˙ 신재생발전 등

˙ 프로젝트 리스크관리

˙ 사업타당성 분석

˙ 계약관리 및 협상

˙ 프로젝트 파이낸싱 등

석사/ 사원, 이상

박사/ 대리급이상

3.1 열교환기 고급 설계

3.2 컬럼 고급 설계

engineering Specialist 비공통과목

개설교과목 ▼

2a.1 Dynamic Simulation

2a.2 Flow assurance

2a.3 Basic Material Selection

2a.4 Cost estimation

2a.5 engineering economic

2a.6 Reliability

2a.7 Depressuring

2a.9a advanced Oil&Gas Process Design

1.5 Relief & Flare system 설계1.3 열교환기설계의 기초 1.4 Utility system 설계

3.3 반응기 고급 설계

3.4 Design HSe

3.5 공정 및 에너지 최적화

lead engineer

3. 설계특화 기술

1. 기초 설계

2a. Core 기술

1.1 설계기초이론

1.2a 공정설계의 기초

1.2b 해양공정설계

1.6 Offsite system 설계

1.7 Conceptual Design

1.8 Process Safety engineering

1.9 배관설계의 기초

1.10 Process Simulation

1.11 Vessel 설계 기초

1.12 사업관리의 기초

1.13 열역학

1.14 Pump실무

선수과목

2B. 공정 상품2B.1 aGRU

2B.2 Dehydration

2B.3a Upstream Oil & Gas

2B.3b Oil Surface Production(FPSO)

2B.4a lNG liquefaction

2B.4b Gas Surface Production(FlNG)

2B.5 lNG Terminal

2B.6 Refinery Coufiguration

2B.7 CDU/VDU

2B.8 Petrochemical Configuration

2B.9b FPSO/FlNG Topside 공정설계

˙HSE: Health, Safety, and the Environment

˙LNG: Liquefied Natural Gas˙CDU: Crude Distillation Unit / VDU: Vacuum Distillation Unit

˙ARGU: Acid Gas Removal Unit˙FPSO: Floating Production Storage Offloading

˙FLNG: Floating LNG

1.15 Compressor/Turbine설계의 기초

1.16 Distillation Process

1.17 Retinery Process Design

1.18 Petrochemical Process Design

발전분야 Tech-Tree

PMC 분야 Tech-Tree

특화과정

고급과정

기초과정

현장 전문가와 함께하는 eDRC 글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램

eDRC 교육 수강하고 엔지니어링 실무형 전문가로!

·제1차 교육('15년 1월)에 기업재직자+대학원생 1,000여명이 몰려 성황리에 완료

· 제2차 교육('15년 7~8월) 기초, 개념설계, 고급설계 등 총 13과목 20개 강좌 개강, 1,000여명 수강

· 제3차 교육('16년 1~4월) 기초, 고급, 특화과정 총 27과목개강 2,000여명 이상 신청

· 국내 주요 엔지니어링 기업들에서 재직자들 보내, S건설 200명, S중공업 109명, H중공업 211명, D조선해양 183명, S에너지

90명, S엔지니어링 67명, H건설 64명 등

EDRC 교육 커리큘럼

˙HSE: Health, Safety, and the Environment

˙LNG: Liquefied Natural Gas

˙GSP: Gas Separation Plant

˙CDU: Crude Distillation Unit

˙VDU: Vacuum Distillation Unit

˙ARGU: Acid Gas Removal Unit

˙GOSP: Gas Oil Separation Plant

˙PSV: Pressure Safety Valve

˙BDV: Blow Down Valve

˙MDMT: Minimum Design Metal Temperature

˙BRD: Block Flow Diagram

˙PFD: Process Flow Diagram

˙P&ID: Piping and Instrumentation Diagrams

˙HMB: Heat and Material Balance

2016년 글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램

문의 EDRC 사무국 Tel. 02-880-4148~9, E-mail. [email protected]

3.1 열교환기 고급 설계

3.2 컬럼 고급 설계

Process Specialist 비공통과목

개설교과목 ▼

2.1 Dynamic Simulation

2.2 Flow assurance

2.3 Basic Material Selection

2.4 Cost estimation

1.4 Utility & Offsite system 설계 1.5 Relief & Flare system 설계1.3 기기/장치 설계

˙Vessel

˙Pump/Compressor

˙Heal exchanger

˙Column ˙Valve/Pioeline

˙Turbine

1.1 공정기초이론

˙열역학

˙단위조작

˙반응

˙안전/환경공학

˙공정제어

1.2a 공정설계의 기초

˙석유화학 계통도의 이해

˙BRD/PFD/P&ID

˙HMB

˙Modeling & Simulation

˙Optimization

1.2B 해양공정설계

˙Introduction to Offshore Plant

˙BFD/PFD/P&ID

˙HMB

˙Modeling & Simulation

˙Optmization

˙Conceptual Design

˙Cooling water

˙Air / Nitrogen

˙Hot oil ˙Column

˙Valve/Pioeline ˙Turbine

˙Scenario 분석

˙Relief load calculation

˙PSV & BDV design

˙Header design

˙MDMT (Low temperature estimation)

2.5 aGRU

2.6 Dehydration

2.7a GOSP

2.7B Oil Surface Production

3.3 반응기 고급 설계

3.4 Design HSe

3.5 공정 및 에너지 최적화

박사/과장급 이상

석사/ 사원,대리급 이상

박사/ 과장급이상

Process lead engiineer

3. 공정특화 기술

1. 기초 공정 설계

2a. Core 기술

선수과목

2b. 공정 상품 BDP 2.8a lNG liquefaction2.8B Gas Surface Production

2.9 lNG terminal2.10 GSP

2.11 CDU/VDU

1.6 Conceptual Design

˙개념설계

˙경제성 분석

1.7 Process Safety engineering

특화과정

고급과정

기초과정


EDRC 소장인 한종훈 교수님과 본인은 산업통상자원부 창의산업정책과 임태섭 사무관과

함께 2015년 10월 13일부터 16일까지 대통령 미국 순방 일정에 중소·중견기업

중심으로 한 역대 최대 규모 166명의 한미경제사절단으로 참석해 14일 대한상공회의소,

KOTRA, 전미제조업협회가 공동주관, 미국 워싱턴DC 월라드 호텔에서 개최한 ‘한미

첨단산업 파트너쉽 포럼’에 참석했다. 포럼의 목적은 엔지니어링, 항공우주, 바이오,

에너지 신산업, 보건의료 등 최첨단 고부가가치 분야의 경제협력에 있었다. 한국

엔지니어링 산업 고급인력양성을 목적으로 설립된 EDRC는 엔지니어링 분야 미국 3개

엔지니어링 교육기관 및 글로벌 기업과 MOU를 체결하고 선진기관의 고가의 교과목을

국내도입을 통해 현재 어려움에 처해있는 국내기업에 수혈하고자하는 취지다. 포럼

시작 전, MOU에 서명할 미국기업 CEO들과 오찬간담회를 통해 국내 엔지니어링산업의

한국미래 견인차 역할 및 중요성에 대해 피력한 내용이, 포럼에서 박대통령의

연설내용이 첫번째 주요항목으로서 놀랍게도 거의 유사하여, 미국 CEO들은 확신을

가질 수 있었으며 이후, 이는 구체적인 계약서 체결에 결정적인 계기가 되었다. 보통

대통령 방미 시 형식상의 MOU 체결로 그치게 되고, 구체적인 추가진행이 사라지는 협력

관계와 달리 MOU체결이후, 지속적으로 상호 win-win 사업전략을 도모하여 2016년

선진기관 MOU 및 교과목 국내도입

1월에 3개 기관과 모두 구체적인 계약체결 성과를 달성할 수 있었다. 계약기관은

공정 라이센스 보유 및 최고가의 교육과정으로 유명한 Honeywell UOP (Universal Oil

Product), 세계 3대 엔지니어링 교육기관중에 하나이면서 특히 해양교과목이 강점인

PetroSkills, 공정엔지니어링 SW분야에 독보적인 Aspen Technology. 3개 기관과의

주요 협력체결내용의 골자는 국내에 엔지니어링 강좌개설이 국내강사 부재로 인해

불가능하지만 국내 기업이 공통적으로 필요로 하는 고가의 교과목을 국내 개설을

통해 기업에 필요한 기술교육을 적시에 수혈이 가능해진다. 이외에도 이미 진행중인

사업의 하나로 미국 에너지산업의 메카 휴스턴 부근 College Station에 소재한 Texas

A&M 대학의 Energy Institute 및 세계 제일의 Safety Engineering Center 인 Mary Kay

O’connor Process Safety Center (MKOPSC)와 해외인턴쉽, 석사과정 장학생 파견

및 워크샵 개최 등 구체적인 협력사업 진행 중에 있다. 이외에 프랑스의 대표적인

엔지니어링 교육기관인 IFP (French Institute Petroleum), 해양분야에 독보적인

기술보유대학인 노르웨이 NTNU (Norwegian University of Science and Technology)와

MOU를 체결하였으며 실질적인 국내 강좌 및 워크샵 개최를 모색 중이다. 이러한

사업의 최종 목적은 가능한 한 빠른 시일내에 외국 선진강사를 국내강사로 대체하여

선진교과목의 내재화를 이루는 것이다. 아마도 이러한 선진교육 교과목을 기업수요에

기반 동시다발로 개설하는 경우는 국내 최초가 아닌가 싶다. 아울러 요즘 어려운 시기에

처해있는 한국기업에 이러한 선진교육기회를 적시에 제공하여 정부의 기업 및 학계

지원금의 적시성를 통한 효과의 극대화를 이룰 수 있다는 점에서 큰 의미를 갖는다고

하겠다. 인재 양성의 Control Tower 역할을 맡고있는 EDRC에서 국내 기술 전문가 pool

활용의 극대화와 동시에 부족한 부분은 해외선진 기관으로부터 수혈을 통해 궁극적으로

내재화의 목적을 달성하게되면 한국 엔지니어링 인재양성의 큰 틀을 짜는데는 어느정도

성과달성하지 않았나 싶다. 인재양성에 대한 기대효과는 장기적 안목이 요구되며 정치의

소용돌이부터 독립, 꾸준하면서 주도면밀한 투자, 관리를 통한 진화의 과정을 거쳐하만

인재양성의 가시화 시대가 도래할 것이다.

서울대학교 EDRC 조재현 교수

대통령 미국 순방 계기

020 01 EDRC 주요활동

온라인 교육 시스템

매년 수준 높은 글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램이 서울대학교 강의실에서 대학원생

및 재직자 대상으로 성황리에 진행되고 있다. 특히 현업에 있는 많은 재직자들이 오프라인

강의에 대한 교육니즈를 갖고 있으나 업무시간, 원거리 이동 등 현실적으로 어려움이

있어 상시온라인 학습체계 구축을 통해 교육기회를 제공하고 또한 이미 오프라인 교육

수강자에게도 반복학습을 제공함으로써 지속적으로 교육효과를 극대화하고 있다.

EDRC 원격교육원(http://edrcsnu.gabiaedu.kr)은 2015년 11월 30일 오픈하여 현재 110여

과목을 운영하고 있다.

오픈 2달여만에 현대중공업, 삼성엔지니어링, GS칼텍스, SK건설, 선테코, 이테크건설 등

대기업 및 중소기업 재직자가 약 5,000여 과목을 수강하고 있다.

3월 중순부터는 이용자 만족도 향상을 위해 이전부터 진행해 온 1)원격교육원 홈페이지

업데이트, 2) 다양한 콘텐츠 개설, 3) 학사관리 시스템 개선 등 New 온라인 교육시스템

구축을 완료하여 새롭게 오픈할 계획이다.

오픈시 주요과목으로는 기초과목(공정설계의 기초, 해양공정설계, 기기장치설계,

Utility&Offsite설계, Flare& Relief Systems 설계, Conceptual Design 등)과 고급과목(Dynamic

Simulation, Cost Estimation 등)이 있으며 Basic material selection, 공정 및 에너지최적화,

반응기고급설계, Process safety engineering등 과목도 신규과목으로 업데이트될 예정이다.

신규 온라인 교육 사이트 오픈을 통해 최적의 학습 환경을 제공함으로써 재직자 및

대학원생이 고급 엔지니어가 되는데 필요한 지식과 경험을 습득할 수 있도록 최선을

다하겠다.

첫째 국내 최초 엔지니어링 전문 교육과정을 기초, 고급, 특화 등 수준별로 개설하여

서비스하고 있다.

둘째 분야별 국·내외 최고 현업전문가, 교수가 강의에 참여하여 재직자들의 현장에서의

어려움을 해결해 주고 있다.

셋째 현장강의 그대로 동영상으로 제공되어 수강자의 학습에 대한 집중도를 높이고 있다.

또한 2016년 3월 중순부터는 스마트폰 등 모바일기기에서도 서비스가 가능하여

수강생의 학습 접근성 및 편의성을 강화하도록 시스템을 개선하고 있다.

EDRC 원격교육원 온라인 콘텐츠의 특징


·지금 EDRC원격교육원(http://edrcsnu.gabiaedu.kr)을 통해 수강하실 수 있습니다.

- 현재 개설된 과목은 114과목이며 추후 지속 업데이트 예정입니다. (전체과목리스트는 별첨 참조)

※ 교육비는 고객사의 수강규모와 과목수에 따라 달라질 수 있으며 문의주시면 바로 가격안을 제공해 드립니다

EDRC 온라인 교육은

제공방법

국내 최초 엔지니어링

전문 교육과정 개설(기초/고급/특화)

분야별 국·내외

최고 현업전문가 강의

생생한 현장강의

그대로 동영상 학습진행

인기과목 리스트

번호 인기과목(Full) 인기과목(차시)

1 공정설계 기초 Hydraulic 계산의 이해 - Pumphead, Line sizing, NPSH

2 기기장치설계 Fluid Handling Equipment - Compressors

3 Conceptual Design Process Systems

4 Flare& Relief Systems 설계 Relief and Flare System Overview

5 Utility&Offsite설계 Fuel Gas & Fuel Oil System

01

02

위탁교육

년간 콘텐츠 임대(지정된 인원이 계약된 과목을 년간 무제한 수강)

온라인 교육

022 01 EDRC 주요활동

기업 맞춤형 교육

EDRC에서는 플랜트 엔지니어링 관련 기업의 수요에 맞춰 국내 최고의 현업 경력 전문

강사진을 통한 ‘기업 맞춤형 교육’을 실시하고 있다. 이는 기업에서 실제 필요한 현장

중심 교육 프로그램으로, 시간과 공간의 제약 없이 과목, 수강생 수준, 이론 및 실습 비율

등을 고려한 맞춤형 교육을 진행하고 있다.

S-Oil에서는 지난해 9월과 10월 각 2일씩 공정설계의 기초, 기기장치설계(열교환기,

컬럼고급설계) 과목에 대한 맞춤형 교육을 진행하였다.

EDRC는 플랜트 엔지니어 인재양성에 기여할 수 있도록 기업 맞춤형 교육에 대하여

강의평가를 실시, 지속적으로 보완 및 확대할 예정이다.

S-Oil 수강생 후기

EDRC‘공정설계의 기초’과목은 열역학 이론을 통해 공정모사를 단순히 기계적으로

적용하는 것을 넘어 시뮬레이션 결과까지 알 수 있었고, 실습은 기본원리 이해와

적용방법을 습득하게 해주는 강의였다. 기기장치설계의 ‘열교환기’ 과목은 현업

경력이 많은 강사님의 강의로 인해 많은 궁금증이 해결되었고, 특히 열교환기 분류 및

설계, 압력손실 및 열전달, 평균 온도차 계산에 도움이 되었다. ‘컬럼고급설계’의 경우,

Distillation 원리와 이론적으로 적합한 Column 설계 기초를 배울 수 있었다. EDRC 맞춤형

교육은 다른 교육들과 달리 Design SW 실습으로 전체적인 이해도를 높일 수 있었다.


·기업들의 수요에 맞춘 EDRC 전문가를 통한 기업 맞춤형 교육

·기업에서 실제 필요한 현장 중심 교육 프로그램 (시간, 공간 제약 없음)

·EDRC 기존 교육 인프라와 선진교육기관의 교육 콘텐츠를 통섭, Needs에 부합하는 교육 기획

- UOP, IFP, PetroSkills, AspenTech 등

a기업 공정설계의 기초, 기기장치 설계, '15년 9월 22~23일, 10월 6~7일 실시, '16년 9월 교육 예정

B기업 '16년 7~8월 교육 예정

Refinery Process Design (2016년 2월 예정)

·공정기초교육 이수자 대상 정유공정 기본설계(FEED) 수행의 CDU, VDU 공정 심화 교육

기업이 필요한 교육 맞춤형 교육 서비스

맞춤형 교육 예시

교육 Customizing

엔지니어링 전문 교육

기업의 Needs에 최적화된

교육 커리큘럼 구성/제공

국내 최고의 엔지니어링

산업체 전문가 강의

현장 중심 교육

학습자 중심의 현장감

넘치는 교육서비스 제공

·대상 플랜트 엔지니어링 관련 대기업, 중견.중소기업

·맞춤형 교육 기획 과목, 수강생 Leveling, 교과과정의 이론 / 실습 비율 등

전문분야 엔지니어링, 정유, 석유화학, 오일/가스, 발전, 담수화, 환경 등의 분야에 필요한 요소기술 전문가

요소기술 기본설계, 상세설계, FEED, 해양플랜트, 기기/장치설계, Design HSE, Material Selection, Cost Estimation,

공정 모델링, 공정 시뮬레이션 및 최적화, PMC, 계약/협상 등

엔지니어링 관련 15년 이상 경력의 현업 전문가로 국내 최고의 강사진 구성

기업 맞춤형 교육


EDRC의 인재양성 사업 중 해외선진 기술 습득 및 교육의 국내도입의 일환으로 해외인턴

사업을 2년간 진행했다. 여타 다른 해외인턴쉽과 EDRC 인턴의 차별성은 기업연계

프로젝트 내용으로 구성된 6개월 이상의 인턴쉽이라는 점이다. 특히 기업 인턴쉽을 목표로

하였지만 현재가지의 성과로 보면 100%에 미달한 상태다. 하지만 질적 성과달성도 면에서

평가하자면 상당한 결과를 달성했다고 자찬하게된다. 1차년도에는 4명 (기업 재직자

1+대학원생 3)을 영국 Imperial College London에 3개월 (Pilot Plant 실습을 포함), 3명 (기업

재직자 1+대학원생 2)을 영국 Process Systems Enterprise (PSE)에 6개월 파견하였다. 각

파견기관의 한국 인턴에 대한 평가는 기대이상이었다. 한 예로 영국의 기업으로부터 job

offer도 받기도 했다. 현재는 영국기업에서 먼저 올해 한국인턴 파견계획을 문의할 정도다.

그만큼 한국인턴이 열심히 하여 파견기관에 만족할 만한 기여를 했음과 동시에 인턴들도

많은 것을 배우게 되는 win-win 인턴쉽을 검증하는 것이라 생각된다. 특히 Imperial

College London의 3개월 인턴은 다소 짧은 기간이었지만 인턴프로그램에 세계 제일의

교육용 Pilot Plant 실습을 경험했다는 점이 특이하다 하겠다. 2차년도에는 에너지 산업의

메카인 Texas A&M 대학의 Energy Institute에 6개월 인턴쉽에 5명을 파견, 현재 종료

2개월을 앞두고 있다. 인턴 프로그램 내용은 주로 Energy Systems Engineering분야이며

기업연계 연구프로젝트를 수행 중에 있다. Energy Institute는 대학총장이 1000만불을

투자하여 설립한 에너지 분야 연구소로서 EDRC와 비슷한 시기에 설립되었으며 양

기관이 장기간에 걸쳐 다방면으로 협력관계 유지에 동의하였다. 이의 일환으로 10개월의

석사과정 장학생을 파견 중에 있다. 3차년도에는 미국 Process Engineering SW 분야에

독보적인 미국의 Aspen Technology에 2월 및 4월 각각 1명 씩 파견예정이며 프랑스의

그랑제콜 INPT (Institut National Polytechnique De Toulouse) 에 2월말경 2명 파견하였다.

해외인턴은 질적으로 기업을 중심으로 미국, 유럽 등 골고루 점진적으로 확대할 계획인

바, 글로벌 경제 침체로 인한 선진 엔지니어링 기업의 침체기에 영향으로 선진기업 인턴쉽

성사가 그리 녹록치 않은 것이 현실이다. 그럼에도 불구하고 인턴 프로그램의 질적 성장을

위해서는 반드시 프로그램 종료 후, 인턴 및 인턴수행기관의 feedback에 기반, 면밀한

검토/분석이 뒤따라야 한다. 이러한 과정을 거친다면 현재의 산업침체기가 인재양성을

위해 정부의 공적 지원금을 투자할 적기가 아닌가 싶으며 5년~10년뒤 엔지니어링 산업의

재도약기를 맞아 인턴 투자에 대한 효과의 가시화가 되는 날아 올것으로 기대된다.

해외인턴 파견

서울대학교 EDRC 조재현 교수

가상현실플랜트교육관

EDRC에서는 실제 플랜트 운전과 유사한 가상현실 운전원 훈련 시스템(Operator

Training Simulator) 및 공정 소프트웨어 교육 시스템을 구축하고 수요맞춤형 교육

모듈을 개발, 플랜트 설계에서 운전까지 전 과정에 대한 교육을 강화하기 위하여

‘가상현실플랜트교육관’을 운영 중이다.

가상현실 운전원 훈련 시스템(OTS)에는 CDU(Crude Distillationit Unit) 모델을 활용한

고성능 프로세스 3D 시뮬레이션과 공장 환경의 가상 시연을 통해 제어룸, 훈련장,

유지보수 운전자를 모두 연결하는 Schneider Electric사의 Eyesim 제품과 Naphtha

Hydrodesulphurization Treating Unit 공정의 상용분산제어시스템(DCS) 연계, 데모 및

다양한 운전 조건에 대한 훈련이 가능한 Honeywell사의 Unisim Operation Suite가 있다.

이 외 SW로는 공정설계(Aspen One, ProⅡ, Promax, gPROMS, Unisim Design Suite,

CPLEX, GAMS 등), 안전설계(Safeti/Phast, FLACS, Pathfinder, Pyrosim, Detect3D 등),

배관설계(SmartPlant P&ID, AutoCAD 등), Offshore설계(OLGA 등), 기타(Simca, Origin,

Ansys - Fluent/CFX 등)가 있다.

OTS의 경우 EDRC에서 국내 최초로 단독 보유하고 있으며, 교육 수요자가 필요한 시기에

원하는 SW 체험/실습교육을 받을 수 있다는 점은 EDRC만의 차별화된 교육이라고 할

수 있다. 2차년도에는 시범운영 중임에도 불구하고 EPC사와 대학에서 공정시뮬레이션

SW 교육과 해양설계 실습을 진행하였고, 3차년도에도 EPC사 및 건설사들의 교육이

예정되어 있어 업계와 학내의 관심이 크다는 것을 알 수 있다.

참여방법은 EDRC로 참여신청서를 온라인(메일)으로 보내면 요구사항 파악 및 일정,

비용을 확정한 후 교육을 진행하게 된다. 연중 문의 및 상시접수가 가능하며, OTS 외의

SW들은 신청기업 사내교육장 및 별도 희망장소에서도 교육이 가능하다.(확인필요)

EDRC에서는 다양한 플랜트 운전 훈련과 SW 교육을 통해 고급 플랜트 엔지니어 인재

양성에 기여할 수 있도록 가상현실플랜트교육관 프로그램을 지속적으로 보완, 확대할

예정이다.

교육신청

EDRC 홈페이지 공지사항 > 가상현실

플랜트교육관 신청서 다운로드 및

이메일([email protected]) 제출


엔지니어링 지식공유 TF

“주요기업들이 인재양성을 위하여 교육자료도 공유하고, 경험도 공유하여, 경쟁력을

높이도록 우리 EDRC가 도와주면 좋겠습니다.” 시작은 그랬다. 소장님이 미국 출장길에

PetroSkills를 만나, BP, Shell 등의 세계적인 기업들의 교육을 전담한다는 설명을 듣고

구상한 국내 주요기업과의 협력구상은 이렇게 시작되었다. 각자 성장전략을 수립하고,

세계시장에서 치열하게 경쟁하는 기업간의 협력이 얼마나 어려운지 잘 아는 터에,

‘시작이나 할 수 있을까’라는 걱정이 앞섰지만, TF 참여에 대한 기업의 반응은 뜻밖에

꽤나 호의적이었고, ‘엔지니어링 지식공유 TF’가 출범하였다.

“엔지니어링 경쟁력을 높일 수 있도록 정부가 할 수 있는 것은 전부 할 것입니다.”,

“PetroSkills, IFP, UOP, AspenTech의 교육 프로그램을 국내로 도입하는 협상이 마무리

단계인데, 2016년부터 국내에서 개설토록 할 것입니다” TF 팀장을 맡은 산업통상자원부

이영호 팀장님과 총괄간사인 EDRC 조재현 교수님의 설명에 참석위원들이 호응을 하고,

분과조직까지 만들어지는데 1시간 남짓이 필요할 뿐이었고, 발주자와 계약자가 한데

모여 새로운 기술수요에 같이 대응하여 기술개발도 하고, 교육에도 활용하는 미국 CII의

성공사례를 활용하자는 의견부터, 노르웨이 NTNU가 Flow Assurance 과목을 국내에서

강의케 하자는 의견까지 일사천리로 진행되었다.

2015년 11월부터 지금까지 TF 활동을 이어오면서, 적지않은 회의와 의견개진, 자료

교환이 있었는데, 이런 가운데 다음에 서술하는 것과 같은 근본적 협력, 전향적 협력,

대협력의 기대와 의지를 확인한 것은 무엇보다 큰 소득이라 하겠다.

첫째, 엔지니어링 고급인재 부족에 대한 인식과 우수인재 양성에 대한 관심이 신규

프로젝트 수주가 줄어든 지금도 여전히 매우 크다는 점이다. 각 기업들이 최근 수익성

하락의 근본원인 중 하나로 기술인력의 하향평준화를 들고 있는데, 이는 매 프로젝트당

투입되는 기술인력중 고급인재의 비중이 물량증가로 인하여 줄어들면서 겪게 된 필연적인

것이긴 하지만, 인재양성에 대한 준비부족으로 어려움이 가중되었다며 보다 더 근본적인

인재양성이 필요하다는 것이다.

둘째, 주요기업들이 지금의 어려움을 극복하고 계속성장하기 위하여 Knowledge

Management의 관점에서 각자 경험자료의 체계적 정리와 재활용, 그리고 상호 협력을

적극적으로 원한다는 점이다. 즉, 기업들이 인력양성과 기술개발에 외부자원을 더욱

적극적으로 활용하겠다는 의사를 표시한 것이라 할 수 있는데, 축적된 경험자료의 단순

재활용을 넘어 동종 경쟁업체와도 최대한 공유하여 가치를 증폭시키는 Knowledge

Creation을 목표로 하는 것이다. 이런 과정에서, 인재양성도 협력하고, 기존의 기술향상은

물론, 미래 먹거리 준비를 위한 기술개발 및 신시장 공동개척도 마다하지 않는 전향적

협력을 기업 스스로 준비하고 있다는 것이다.

마지막으로, 인접 업종과의 지식공유로 업종간의 경계를 허물고, 같이 성장하는 대 협력을

기대한다는 점이다. 육상플랜트 기업의 엔지니어링 경험이 해양플랜트 기업이나 Operating

기업에게 전달하고, Operating 경험을 플랜트 기업에게 공유하고, 해양플랜트 기업의

경험도 업종을 넘어 활용함으로서, 육상플랜트 기업은 O&M 시장으로 확장하고, Operating

기업은 엔지니어링 기반을 보강하여 생산성 향상을 도모하고, 해양플랜트 기업은 약점을

보완하는 대협력을 통하여 새로운 미래를 개척할 수 있다는 것이다.

엔지니어링 지식공유 TF는 지속가능한 협력모델 도출을 이제 막 끝내고, 우리보다

선진국들이 100여년 앞서 걸어간 그 길을 가로지르려 준비하고 있다. 같은 길을 같은

보폭으로 넘어갈 수 없기에, 여럿히 힘을 모아 새로운 길을 만들고 헤쳐나가려 한다.

각자가 10년 동안 경험한 것을 10이 모이면 100년이 되고, 20이 모이면 200년이 되는

참 간단한 산수를 다시 하며 먼 길을 나서는 TF를 응원한다. 우리 기업들이 세계 플랜트

엔지니어링 시장의 최상위권을 모두 석권하는 그 날이 오리라는 발칙한 상상을 하며......

발칙한 상상: 지식공유로 글로벌 경쟁력 업그레이드 하라

엔지니어링 지식공유 체계(안) 구분 기업 eDRC 활용기업 (정부, eDRC)

Lessonslearned

상세 공유 수요 협의및 사례자료 제공

취합 및 전달후속 PJT에

참조(필요시, 교육내용에 반영)

교육

수요 제공

자료 제공

과목 개발

편집 또는 신규과목 개발에 참고

교육 수강(필요시, PetroSkills 등 글로벌 유명기관 활용)

기술개발(개선)

수요 제안취합 및 전문가 매칭(해외 포함)

결과공유및 활용

공동연구(필요시)

- EDRC 산학과제 지원- 정부 R&D 지원 등

PetroSkills 산학협력사례●‘01년부터 PetroSkills Alliance를 설립하고, 인재양성 협력 강화

- ‘01년 BP, Shell 등이 직원 교육훈련을 Outsourcing 하면서 설립

- (주요 내용) PetroSkills Alliance는 직원교육을 전담(important but not unique)하고,

기업은 교육관련 노하우 및 프로그램 제공·지원

- (참여기업) 글로벌 주요기업 40여개사(세계 오일 생산량의 40% 이상 차지)

* BP, Shell, Halliburton, ConocoPhillips, Chevron, Repsol, Sabic, Sasol 등


PetroSkills 산학협력사례● 협력체계

CII 지식공유사례

CII Knowledge Processes

●‘83년 설립된 Taxas at Austin 대학 공대 산하 연구소로 지식공유를 통한 교육, 연구 추진

* 철저한 참여기업 위주의 운영 및 의사결정과 참여기업간 지식공유 및 활용이 특징

● ExxonMobil 등 Onwer 기업 65개사와 Bechtel 등 Contractor 기업 76개사가 가입

하였으며, Onwe: Contractor 비율을 1:2 이내 유지

● Process

- (1단계, Knowledge Creation) 기업 수요기술 발굴, 연구수행, 결과 보고서(CII Practice) 제출

* 기업 수요 제출 → 참여기업간 협의로 과제 선정 → 과제 공동 수행 → 기업 활용

- (2단계, Knowledge Dissemination) 개발기술의 현장 적용, 교육 진행

* 1단계 결과를 바탕으로 교재 개발 → 기업 맞춤형 교육, 대학원생 교육 등 실시

- (3단계, Knowledge Management) 개발기술 확산, 경험지식 공유

- (4단계, Knowledge Assessment) 적용 사례조사를 통한 생산성향상 정량화

주요프로그램

- 집체교육

- 기업별 맞춤형교육

- Competency Maps(CP) 제공

- Tech Consulting

- 자문위원회가 산업동향 및 교육 방향 자문

- 요소기술전문가가 수요과목별 교재 개발 및 교육

역할- 참여기업의 재직자 교육 전담

- 애로기술 컨설팅 등

협력절차

- 수요 전달(기업)

- 자문위원회를 통한 개설방안 수립

- 전문가 섭외, 교육과목 개발

- 교육 참고자료 제공(기업)

- 강의 (필요시, 기업이 강사 제공)

- 기업: 참여기업

- P: PetroSkills

Management, organization, and assessment of the 600+ CII publications; oversight of Communities of Practice.

Research to define best practices, breakthroughs, and industry norms.

Dissemination through publications, implementation guides, educational materials, workshops, and conferences.

Assessment of the impact of CII practices through benchmarking.

Knowledge Management

Knowledge Creation

Knowledge Dissemination

Knowledge assessment

산업통상자원부(이하 산업부)와 엔지니어링개발연구센터(소장 한종훈, 이하 EDRC)는 2015

년 10월 21일 여의도 63빌딩에서 ‘2015 EDRC 포럼 개최’을 개최하였다. 본 행사는 산업

부가 엔지니어링 고급인재 양성을 위하여 설립한 EDRC의 인재양성 및 기업애로기술 지원

의 성과를 점검하고, 더욱 긴밀한 협력을 통한 성과 증대를 위하여 마련되었다.

한종훈 소장은 이날 개회사에서 EDRC는 엔지니어링 산업의 발전과 기업의 경쟁력 강화를

위해서 기업의 Needs를 정확히 파악하고, 고급인재 양성 등 엔지니어링 산업의 허브로 앞

으로도 다양한 노력을 기울이는데 매진할 것이라고 하였다.

SK건설 권숙형 전무는 ‘플랜트 산업의 변화 방향성 및 성공사례’의 기조연설에 “현재 엔

지니어링산업은 거시경제 불확실성 증폭과 전통적 EPC 업체의 저성장에 따른 도태 위기

에 직면하여 이 위기를 극복하기 위해 구조적이며 근본적인 전환의 국면이 필요하다”면서

“정부의 범국가적 차원의 산학 협력에 대한 재정지원 속에 기업의 창조적 아이디어와 학계/센

터의 지렛대 역할이 어우러진 삼위일체가 한국 플랜트 산업의 미래 성장의 핵심”이라고 밝혔다.

또한 EDRC 박창우 교수는 ‘고부가가치 엔지니어링 산업을 위한 프로젝트 생태계 역량과

더블엣지 전략’을 주제로한 발표에서 “이제는 계약부터 꼼꼼히 검토하고 수익이 나는 사

업으로 프로젝트를 이끌 수 있는 리더십을 갖춘 프로젝트 매니저가 양성에 주력해야한다.”

고 밝혔다.

국내·외 엔지니어링 업계 화합의 장 마련

2015 EDRC 포럼


또한 박근혜 대통령 방미 기간 중 체결한 MOU 2)를 소개하고, 미국 주요기업 인턴십 프로

그램, 유명 교과과정 도입 등의 후속 추진방안3)을 설명하였다.

2) MOU 체결

△ AspenTech, △ UOP, △ PetroSkills

3) 후속 추진 방안

400개 이상 엔지니어링 전문과목 도입 및 교육, 미국 주요기업 해외인턴 파견 등

한편 개막행사에서는 국내 엔지니어링 발전에 기여하여 정부포상을 수상한 현대건설 이석홍

본부장(산업포장), 연세대학교 문일 교수(대통령 표창) 외 국무총리 표창, 산업통상부장관 표창

자에게 공로패가 수여되었고 지난 2년간 EDRC 사업의 성장과 발전에 중추적인 역할을 수행한

교육부문, 산학과제협력부문, 그리고 해외인턴부문의 관계자 21명에게 우수 표창을 하였다.

EDRC 산학협력 성공사례 발표에서는 대기업과 공급 협의중인 세원공업, EDRC 뉴스레터

로 대기업이 관심을 표출한 TPT퍼시픽의 과제 등 4건의 성과4)를 발표하였다.

4) 중소기업(TPT퍼시픽) 개발기술의 대기업 공급협상 진행중 (영남대 이문용 교수 ‘4성분 액액-평형 실험 및

NRTL Parameter 구축’)

중소기업(세원공업) 개발기술의 대기업 관심 표명 (부경대 임도진 교수 ‘연료전지용 디젤 흡착탈황장치 설계 기술 개발’)

독일의 장비 및 전문 연구원을 활용한 기술 국산화(삼성중공업): (FAU-Busan Antonio Delgado 교수

‘Separator의 Resident Time에 따른 Water내 Oil Concentration 변화, Droplet Size 분포 예측 및 분석’)

기업 실측 데이터의 이론 모델 개발로 신기술 상용화에 기여(삼성엔지니어링): (고려대 이재상 교수 ‘전자산업

폐수 재이용을 위한 촉매 적용 고도산화공정 기술 개발’)

기조연설에 이어 한종훈 소장은 정부의 기업수요중심 EDRC 사업 소개와 지난 2년간의

사업성과1) 및 향후 계획을 발표하였다.

1) eDRC 주요 사업성과 (글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램)

EDRC 교육 1차(’15.1), 2차(’15.7~8) 모두 각각 1,000여명 이상 수강

S중공업 109명, H중공업 40명, S엔지니어링 35명, D조선해양 30여명, S에너지 90명, S건설 74명 등 국내 주요

기업 재직자 수강

산학협력과제

1차년도 29건 과제 진행, 2차년도 32건 과제 진행 중

연구비 절감, 연구기간 단축, 신공정 개발 등의 과제 결과 도출

해외인턴

1차: Centre for Process Systems Engineering, Process Systems Enterprise (영국) 7명 파견

2차: Texas A&M Energy Institute (미국) 5명 파견

행사명 2015 EDRC 포럼

일시 2015년 10월 21일(수), 09:30~12:30*

* 식전행사 09:00~, 산학협력과제 포스터 관람

장소 여의도 63빌딩 1층 세미나룸

주관 서울대학교 엔지니어링개발연구센터(EDRC)

후원 산업통상자원부, 한국산업기술진흥원

참석대상 엔지니어링관련기업, 후원·협력·유관기관, 대학 등 150여 명

프로그램

‘2015 eDRC 포럼’ 행사 개요

시간 주요행사

09:00~09:30 (‘30) VIP 환담(3층 CLOUD룸) / 식전 행사(성공사례 포스터 관람)

09:30~09:35 (‘05) 개 회 사 / 한종훈 소장

09:35~09:40 (‘05) 축 사 / 산업통상자원부

09:40~10:10 (‘30) 공로자 포상

10:20~10:35 (‘15) Coffee Break(장내 정리)

10:35~10:50 (‘15)기조강연Ⅰ/ SK건설 권숙형 전무

플랜트산업의 변화 방향성 및 성공사례

10:50~11:00 (‘10) 기조강연Ⅱ / EDRC 한종훈 소장

11:00~11:15 (‘15)기조강연Ⅲ / 서울대 박창우 교수

고부가가치 엔지니어링산업을 위한 프로젝트 생태계 역량과 더블엣지 전략

11:15~12:15 (‘60)산학협력연구과제 사례발표

- 영남대 이문용, 고려대 이재상, FAU-Busan Antonio Delgado, 부경대 임도진

12:15~12:25 (‘10)교육 성과사례 및 발전방안(2건) / 인턴 성공사례 발표(2건)

<해외인턴 기관장 동영상 및 학생 소감>

12:25~12:30 (‘05) 마무리


사례센터에서는 플랜트 엔지니어링 요소 및 프로젝트 관리 기술 전문가를 발굴하여 플랜트

산업 종사자들에게 전문기술 전수하고, 국내 플랜트 산업 기술력 및 경쟁력 제고에

기여하고자 전문가 풀을 운영하고 있다.

전문위원은 주로 플랜트 산업 은퇴자(은퇴예정자 포함), 현직 근무자로 전문분야 외부교육

가능한자, 플랜트 산업 주요설비 지식이 탁월한 전문가, 플랜트 산업에 경험 있는 대학

전문교수, 해외 요소기술 전문 경력자로서 플랜트 기업에서 20년 이상 근무하고 해당

요소기술 분야 10년이상 종사하신 분을 Specialist로 위촉하고 있다.

현재 50여명의 전문가들이 활동하고 있다.

전문가풀의 주요 경력으로는 1) Fluor, BP, UOP, AspenTech 등 해외 기업근무 9명, 2) 국내

Major 정유·석유화학 회사 근무 9명, 3) 국내 주요 EPC·엔지니어링회사 근무 28명, 4)

기타 (전문 연구기관 등)로 국내 연구기관 중에서 최고수준이다.

전문위원의 주요 역할은

첫째, 현업에서 발생하는 기업의 애로기술 해결

둘째, 기업의 프로젝트에 참여하여 축적된 경험과 전문기술 전수

셋째, 글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램의 교육개발 및 강의 참여

넷째, 전문분야에 대한 연구개발 및 사례발표 등을 수행

전문위원은 Process, Mechanical,Management, Piping, Electrical & Instrument, CSA,

Metallurgy, Operation & Maintenance, Offshore Plant Specials 등 다양한 분야에서 필요로

하는 기업에 전문기술을 전파하고 있다.

최근에는 코오롱 부식관련 컨설팅, SK건설의 Flare Study 등 다양한 기업, 다수의

프로젝트에 참여하여 기업의 애로기술을 해결하고 있고, 공정개선 (자일렌 촉매공급,

탈황설비, AGRU공정 등)및 기술국산화(Flow Assurance, Optimization, Dynamic Simulation

등) 부분에서도 많은 성과를 내고 있다.

또한 매년 오프라인으로 진행하고 있는 글로벌 엔지니어 양성 프로그램의 강의를

진행하여 재직자에게는 현업에서 즉시 적용할 수 있는 다양한 전문지식 및 기술을 전파,

대학원생에게는 생생한 경험지식을 전달하여 후진들을 양성하는데 매진하고 있다.

센터에서는 향후에도 지속적으로 각 분야의 전문가를 가능한 한 다수 확보하여 미래의

국가경쟁력을 강화하는데 노력하겠으며 각계의 전문가분들도 언제든지 EDRC 전문가풀에

지원해 주시길 바란다.

전문가 풀 구축 개요

EDRC flare system 전문가와 SKEC의 플랜트 엔지니어가 함께 SKI의 NEP 공정에 대한

flare system evaluation을 진행한다.

과제소개

보다 최적화 된 flare system의 설계를 위해서는 실제 플랜트를 시공하는 EPC 업체에서

flare system에 대한 전문 지식을 갖추고 flare load를 계산하는 과정이 필요하다. 하지만

국내 EPC 업체의 경우 FEED 단계에서 과장되어 계산되는 flare load를 그대로 활용하여

flare system을 설계하기 때문에 비용적인 측면에서 많은 손실이 있다. 본 과제에서는

SKI의 NEP 공정의 flare load 계산, flare valve sizing을 진행하여 flare system design에 대한

전문적인 지식을 확보하고, 설계되어 있는 flare system에 대한 평가가 이루어질 수 있도록

한다. 이를 통해 추후 플랜트 건설에 있어 최적화 된 flare system을 설계할 수 있게 된다.

내용 및 성과

Flare system은 공정의 비상 상황 및 start-up, shut-down 시 공정 내의 화학물질을 태워

대기 중으로 날려버리는 설비로써, 크게 pressure relief valve, flare header, flare stack

등으로 구성된다. 전체 공정 CAPEX의 20% 가량을 차지할 정도로 많은 비용을 차지하며,

비상 상황에서 공정 설비가 안전하게 보호되도록 유지시켜 주는 역할을 수행한다. Flare

system이 과도하게 설계될 경우 경제적 손실을 크게 입게 되고, 과소하게 설계될 경우엔

공정의 안전성에 큰 결함이 발생하기 때문에, 최적화 된 flare system을 설계하는 것은 전체

공정을 설계함에 있어서 매우 중요한 절차이다.

이렇듯 정확한 flare system의 설계를 위해서는 EPC 업체에서 이에 대한 전문적인 지식을

가지고 전반적인 design에 관여할 필요가 있는데, 이를 위해 SKEC와의 협력을 통해 flare

system design에 대한 전문 DB를 구축해 나갈 예정이다.

이번에 새롭게 선정된 SKI Flare Study 과제를 통해 SKI의 NEP 공정에 설치된 flare system

전반에 대한 통합적인 분석이 이루어질 예정이다. NEP 공정은 naphtha 및 C3 LPG, C4

LPG를 처리하기 위한 공정으로, 2010년에 증축되어 현재까지 운영되고 있다. 약 250

ton/hr의 feed를 처리하는 시설이기에 flare system의 규모도 상당히 크고, utility failure에

대한 case도 굉장히 다양하게 존재하기 때문에 이에 대한 전반적인 평가 과정이 이루어질

예정이다. 정해진 casualty 별로 relief load를 계산하고 이에 맞춰 현재 설계되어 있는 relief

system이 적정한지 평가하는 과정을 거칠 것이다.

SKI의 NEP 공정은 크게 Ethylene Unit, Acetylene Recovery Unit, Butadiene Extraction Unit,

Pyrolysis Gasoline Hydrotreater로 구성된다. 각각의 역할에 따라 분리탑이 설치되어 있고,

SKI Flare Study

기업명 SK E&C (SK 건설)

책임교수명 강긍식

추진기간 5개월

소요 비용 100,000,000원

SK건설 송영산 대리


이 외에도 각종 반응기, 드럼, 열 교환기, 펌프 및 압축기 등으로 구성되어 있다. 또한 NEP

구역에 3개의 elveated flare stack과 2개의 enclosed ground flare가 설치되어 있어 전체

공정을 통해 나오는 flare load를 감당하고 있다. 이에 각 unit에 대하여 total power failure,

partial power failure, cooling water failure 및 fire 등의 case 등을 적용하여, governing case에

대한 relief load 계산을 수행하고 기존의 relief valve rating과 비교하는 작업을 수행할 것이다.

기존에 2010년에 진행되었던 flare load 산정의 경우 cooling water failure를 governing

case로 보고 relief load 산정을 수행하였기 때문에, 이번 기회를 통해 보다 세분화 된 flare

system evaluation이 진행될 것으로 보인다.

전체 공정의 모사도 및 flare system의 configuration은 아래 그림과 같다.

그림 2

Flare System Configuration

그림 1

전체 공정 모사도

그림 1

부식발생형태 : 전면부식과 갈바닉부식

그림 2

틈부식, 공식의 메카니즘

사례 개요

본 과제는 당사 제조 공정중 발생하는 부식으로 인한 생산성 저하 문제를 개선하기

위한 활동으로 현상에 대해 이론적으로 완벽한 이론을 정립하고 부식 방지 대책에 대한

체계적인 기술정립을 통해 재질 선정의 Know-How를 갖추는 것을 목표로 한다.

과제소개

당사의 여러 제조 공정중 사용하는 원료 물질 또는 공정 특성등에 기인한 다양한 형태의

부식이 발생하여 생산성 저하 문제를 유발시키고 있다. 특히, 부식성 화학물질 취급으로

인해 발생하는 부식은 피할 수 없는 현상으로 나타나고 있으며 지속적인 운전비용과

유지보수비용을 증가시키는 원인이 되고 있다. 또한 공정에 필수적으로 사용되는 냉각수,

응축수등 배관의 부식으로 발생하는 공정 Trouble은 당사 사업 경쟁력 약화를 초래하는

주요 원인으로 자리잡고 있다.

이러한 부식문제를 완벽하게 해결하는 것이 당사 제조 경쟁력을 높이는데 중요한

요소중에 하나이고 반드시 해결해야 하는 과제이다.

따라서 각 공정별로 발생하는 현상에 대한 이론적 고찰 및 체계적 기술정립을 통해

재질 선정의 Know-How를 확보하고 소재 특성과 경제성을 고려한 최적 재질의 재료를

선정하는 것을 목표로 본 과제를 추진하고 있다. 향후, 신규 설비를 도입하거나 불합리한

공정의 개선이 필요한 경우에 공정특성 및 경제성을 고려한 최적 재질의 선정과

관리방향의 명확한 제시를 통해 올바른 설비를 도입하여 코오롱 Group제조부문의 Global

Top 설비 경쟁력을 확보해 나갈 것이다.

당사 제조 공정중 발생하는 부식 문제의 근원적 해결

KOLON 설비기술 박판호 팀장

EDRC Annual Review 037036 02 참여기업소개

회사 개요

SK건설은 인류의 행복한 삶과 더 나은 세상을 만들고자

하는 일념으로 다양한 분야에서 최고의 기술력과 시공능력,

친환경 경영실천을 통해 Global EPC 기업으로서의 명성을

쌓아오고 있다. SK건설은 글로벌 초 우량 기업으로의

성장과 기업 내부의 안정을 균형적으로 추구하며 효율적인

경영시스템 구축과 인재육성, 활기차고 역동적인 기업문화

구축 등 끊임없는 변화를 추구하고 있다. SK건설은

지속적인 역량개발과 더불어 SK그룹 시너지 극대화를

추진함으로써 ‘세계 일류 도시개발 및 Infra 구축 회사’라는

비전을 달성해나갈 것이다.

SK건설은 1977년 창립 이래 플랜트(화공, 발전), Infra,

건축/주택, u-사업 부문에서 세계적인 경쟁력을 갖추고

건설한국의 위상을 높여왔다. SK건설의 화공플랜트

분야는 중동, 남미, 동남아시아 등 전 세계 22여 개 국가에

진출하여 원유정제와 가스처리시설, 화학제품 생산시설

등 다양한 프로젝트를 수행하며 세계 최고의 기술력을

인정받고 있다. 발전플랜트 분야 역시 석탄/복합화력,

원자력발전 및 신 재생 에너지 플랜트 등 국내외 다양한

EPC 프로젝트를 수행하고 있다.

SK건설의 Infra분야는 완벽한 설계, 시공, 유지관리 역량을

바탕으로 도로와 고속철도, 지하철 등 사회간접자본시설,

단지조성, 매립, 항만, 수자원시설 등 전 분야에서

실적을 쌓고 있다. 특히, 석유 비축기지 등 지하저장

기술분야에서는 최고의 기술을 확보하고 있다.

건축/주택 분야는 최첨단 건축공법과 시스템을 토대로

새로운 주거 문화를 창조함은 물론 주거, 상업, 업무, 문화,

교육, 레저 등 시설을 한 단지 내에 구성하는 복합용도

주택개발에서 대한민국최고의 경쟁력을 자랑한다.

u-사업분야는 1995년 이동전화 AMPS (Advanced Mobile

SK건설SK eNGINeeRING & CONSTRUCTION

Phone Service) 구축사업을 통해 통신시장에 첫발을

내디딘 이래, 초고속 정보통신망 구축, 이동전화 기지국,

위성통신, 광전송 시스템 Plant 및 Infra IT 등 ICT (Information

Communication Technology) 사업 전반에 걸쳐 다양한

서비스를 제공하고 있다.

Mission/Vision 및 인재상

SK건설은 ‘훌륭한 기업’을 지향하고 있다. 훌륭한 기업

이란 그 시대에 맞는 경영의 새로운 방향성을 제시하고

어떠한 환경에서도 뛰어난 성과를 달성하는 기업이다. 이를

위해 SK건설은 기업의 존재 이유로서 공유되는 핵심가치인

Mission, 기업이 도달하고자 하는 목표인 Vision의 두 가지

축을 Vision 체계 Frame으로 가지고 있다.

Mission은 기업의 존재 이유이다. SK건설은 인류의 행복한

삶과 더 나은 세상을 만들기 위해 존재한다. SK건설 Mission

4가지 추구가치는 다음과 같다.

인재상

따뜻한 프로페셔널

SK건설 구성원들은 인류의 행복한 삶과 더 나은 세상을

만든다는 신념을 공유하고 행복과 성공에 대한 간절한

소망을 명확하게 그리며 모든 일을 열정을 가지고 즐겁게

실천하는 사람들이다.

주요사업 소개

1. 화공플랜트사업

SK건설의 화공플랜트 사업은 Refinery, 석유화학, LNG

Storage, Oil Sands 등 원유 정제 시설부터 화학제품을

생산하는 Petrochemical Plant까지 다양한 Product

Portfolio를 구축하고 있다. 국내외 대형 Project 수행을 통해

축적된 고도의 엔지니어링 기술, Project Management 역량

및 시공 능력을 바탕으로 TSP(Total Solution Provider)사업

Model을 구축하여, 최적화된 서비스를 제공하고 있다.

We Build the Great Great life, Great World우리는 인류의 행복한 삶과 더 나은 세상을 만듭니다.

Mission

Global 도시개발이 Main Business이면서 동시에 기획/개발,

복합 EPC, Solution 사업 등을 수행하는 회사가 되기 위한

노력을 경주하고 있다.

Global Top Tier City Developer & Infrastructure Builder세계 일류 도시개발 및 인프라 구축 회사

Vision


한국 표준형 원자력 신고리 1,2,3,4호기, 국내 최대 규모의

영흥 화력 3,4호기 공사 등 시공 위주 사업을 시작으로

LNG 833MW 규모의 오성 복합화력 Project등을 성공적으로

수행함으로써 발전 플랜트 EPC 사업으로 확장시켜 왔다.

이후 전략적으로 SK E&S와 글로벌 IPP 사업 개발의 주도적인

역할을 수행하고 있으며, 이를 통해 김천 Project, 위례 Project,

장문 복합화력 및 하남 열병합 발전소 등을 수행하며 국내

대형 발전 EPC 프로젝트를 성공적으로 진행하였다.

더 나아가 제 6차 전력 수급 계획의 고성그린파워 Project는

민간 최대 규모의 석탄화력 발전소 사업자로 선정된 것이

여서, 국내 IPP 사업자로의 입지를 공고히 하며 발전

강자로서의 명성을 쌓아 나가고 있다.

또한, 향후 빠른 성장이 예상되는 신재생 에너지 분야에서

고덕 연료전지 Project 및 원주 RDF Project 수행으로 신재생

에너지 기술을 축적하였으며, 특히 올해 준공한 고덕 연료전지

Project는 서울시가 유엔본부 신재생 에너지 포럼에서 해당

Project를 모델로 선정되며 기술력을 인증 받았다.

해외에서도 지속적으로 글로벌 신규 시장과 고객을

발굴하며 세계 최초 Lignite(저칼로리 갈탄) 화력발전소인

터키의 Tufanbeyli Thermal Power Project, 파나마의 PACO

Project, 칠레의 PIEM (Proyecto Infraestructura Energética

Mejillones) Project 등 해외 대형 발전 EPC Project를

성공적으로 수행하고 있다.

앞으로도 발전플랜트 부문은 글로벌 진출 지역 확대와

신사업 발굴을 통하여 수주 다각화에 총력을 기울일 것이다.

특히 첨단 기술개발에 대한 꾸준한 투자를 통해 세계최고

수준의 터널 발파 기술인 ‘수펙스 컷 (SUPEX-CUT)공법’

및 “전자/비전기뇌관 조합 발파시스템(SUPEX Blasting

Method)”을 개발하여 터널을 포함한 각종 프로젝트에서

뛰어난 기술과 우수한 품질로 높은 신뢰를 쌓아가고 있다.

더불어 세계 최초의 대규모 사장-현수교 복합형식인

터키의 보스포러스 제3대교와 국내 업계 최초로 이뤄낸

2건의 대형 해외 개발사업인 터키 유라시아 해저터널

및 라오스 수력발전 사업의 성공적인 사업수행역량은

SK건설이 명실상부한 Global Player임을 입증하였고,

해외시장으로 사업 영역을 확장해 나아가는 강력한

밑거름이 되고 있다.

Infra사업은 국가경쟁력 향상 및 국내 건설 산업을 선도하는

기업으로서의 위상을 강화하고, 동시에 해외 시장에서의

Market Coverage를 지속적으로 확대해 가며 해외 사업

분야의 입지 역시 강화해 나가고 있다.

4. 건축/주택사업

SK건설의 건축사업은 쾌적하고 창조적인 사무 공간을 갖춘

오피스빌딩, 최적의 교육환경을 제공하는 교육시설, 고품격

문화 상업시설, 고급 호텔, 자연·인간·기술이 조화를

이룬 스포츠 Complex, 리모델링 등 기능과 미학이 조화된

독창적인 건축을 선보이고 있다.

특히 대한민국 No.1 친환경빌딩인 ‘SK케미칼 ECO

Hub’는 2015년 미국 친환경 건축물 인증제도인 LEED에서

최고등급인 플래티넘 등급을 취득하였고, 영국 친환경

건축물 인증제도인 BREEAM에서 아시아 최초로 Very

Good 등급을 취득하였다.

앞으로도 건축 사업은 첨단 기술 축적과 고객 지향의

상품 개발을 통해 건축 전 분야를 선도하는 ‘Leading

Company’가 되도록 노력할 것이다.

또한, 주택 사업은 현재 SK VIEW를 통해 주거의 본질적인

가치인 ‘편안함’과 ‘편리함’을 전달하는 것에 초점을

맞추어 고객의 행복 가치를 실현하기 위해 Smart &

Caring의 브랜드 컨셉을 가지고 공간 창출의 모든 요소에

서로 다른 가치를 융합하여 새로운 플러스 알파(α)의

가치를 창조하고 있다.

디자인에서 서비스 분야에 이르기까지 고객만족을

위해 차별화된 노력을 한 결과, 2015년 대한민국

대표아파트 대상 고객만족 대상 (인천 SK Sky VIEW),

한경 주거문화대상 웰빙 아파트 대상(신동탄 SK VIEW

Park2차),등을 수상 하였으며, 새로운 주거문화를 선도하고

주택사업을 한 차원 높일 수 있는 계기를 마련하였다.

앞으로도 주택사업은 고객의 Needs를 정확히 파악하여

새로운 주거공간을 제공하고 삶의 질을 업그레이드하는

한편, 남보다 한 발 앞선 주택시장을 주도해 나갈 것이다.

지속가능경영

1. 사회공헌활동

SK건설 사회공헌 활동은 회사비전에 발맞추어 ‘Build a

Dream’ 이라는 슬로건 아래 사회의 지속발전가능성을

저해하는 환경문제, 양극화 해소에 집중하고 있다.

대표 프로그램으로 ‘희망메이커’와 ‘행복한 초록교실’을

전개하고 있다. 희망메이커는 SK건설 임직원들이 기부를

통해 저소득 가정 아동과 청소년 600여명을 후원하고

있으며, 지속적으로 경제적, 정서적 지원을 하고 있다.

3. Infra사업

Infra사업은 국내외 도급사업과 개발사업을 중심으로

도로, 교량, 터널, 철도, 지하철, 항만, 수자원 등의 Civil

Infrastructure를 건설하고 있으며, 다년간 쌓아온 전문화된

기술력과 시공경험을 바탕으로 Project 기획에서부터 시공,

운영에 이르기까지 Value Chain을 적극적으로 확대해

나가고 있다.

특히, 英 권위지 PFI (Project Finance Inter- national)로부터

“2011년 올해의 프로젝트”에 선정된 싱가포르의 Jurong

Aromatics Complex Project 와 같이 개발 형 사업모델까지

성공적으로 수행함으로써 세계 곳곳에 SK건설의 높은

기술력을 입증하였다.

사업구도 측면에서는 베트남의 NSRP Project, 쿠웨이트의

Clean Fuel Project, 이라크의 Karbala Project, 태국의 UHV

Project 등 동종업계와의 Joint Venture 설립을 통하여

대규모 Project 수행에 따르는 Risk를 최소화하고 수행

효율을 제고하였다.

최근에는 세계 최대 규모의 오일샌드(Oil Sand) 플랜트인

캐나다 Fort Hills Secondary Extraction Project를 수행하고

있으며, 호주 Gladstone LNG Project 경험을 바탕으로

국내 최초의 LNG EPC인 미국의 Magnolia LNG Project를

수주하는 등 북미를 포함한 신규 시장 확대 및 Product

Portfolio 다각화에 집중하고 있다.

또한, SK이노베이션이 독자적으로 License를 보유하고

있는 Nexlene Project를 세계 최초로 공장 완공 및 상업

생산에 성공하였고, SK Hynix의 설비투자 확장에 따라 신규

Product인 반도체 공종프로젝트까지 진출하는 등 SK Group

시너지를 활용하고 있다.

앞으로도 화공플랜트 부문은 기존의 강점분야 뿐만 아니라,

신규 시장 개척을 통해 수익성을 극대화해 나갈 것이다

2. 발전플랜트사업

SK건설의 발전플랜트 사업은 기존의 석탄, 복합화력,

원자력 분야 뿐만 아니라 IPP(민자발전)사업, 신재생 발전

플랜트에 이르는 신사업까지 모든 영역에서 고객에게

최적화된 품질과 최상의 서비스를 제공하고자 한다.


특히 임직원과 후원대상자가 함께하는 정기적인 만남

및 가정방문, 긴급필요 지원 및 재능개발 지원을 통해

후원대상자들이 건강한 사회구성원으로 성장할 수 있도록

하고 있다.

행복한 초록교실은 SK건설 임직원들이 환경강사로 직접

참여해 초등학교 학생들에게 환경문제에 대한 교육을

실시하는 친환경 사회공헌 프로그램이다. 강의는 ‘친환경

도시와 에너지’란 주제로 기후 변화 등 지구 환경의 위기를

보여주는 현상들과 그 원인에 대한 설명, 친환경 기술을

통해 이를 극복해나가는 다양한 사례로 이뤄져 있다.

더불어 사업영역이 해외 각지로 확장됨에 따라 SK건설은

진출국을 대상으로 다양한 해외 현장 사회공헌활동을

펼치고 있다.

2. 동반성장경영

SK건설은 ‘행복날개협의회’를 발족하며 동반성장경영을

활발히 펼쳐오고 있다.

행복날개협의회는 우수 Biz. Partner들과의 긴밀한 정보공유

및 신뢰구축을 위해 발족되었다. 행복날개협의회는

SK건설의 Biz. Partner 중 심의를 거쳐 선정되며 토목,

건축, 기전, 플랜트 등 4개 분과로 활동한다. 상하반기

현장 품질안전 관련 프로그램, 분과 간담회, 정기총회 등

정례적인 프로그램으로 진행되며, 회원사에 대해서는

금융(자금)지원 및 입찰참여기회 확대 등 SK건설이 Biz.

Partner에 지원하고 있는 각종 지원 프로그램 혜택에 대한

우선권이 부여된다.

SK건설은 행복날개협의뢰를 비롯해 금융(자금)지원,

대금지급조건 개선, 기술(개발)지원 및 보호, 교육훈련

지원, 기타 상생지원 등 5대 지원과제와 그에 따른 13개

중점추진사항을 적극실시하며 동방성장경영을 실천하고

있다.

이와 같이 SK건설은 기업 본연의 역할을 실천하고, 시대의

변화에 따라 그 역할을 계속 진화해가며 환경 문제와

사회적 격차 해결을 위해 꾸준히 노력해왔다.

SK건설은 지금까지의 활동을 더욱 강화하고 진화시켜,

자연과 마음을 치유하고 공생의 생태계를 만들어 감으로써

사회의 지속가능성에 기여하고자 한다. 이를 위해 우리가

삶에 대한 생각을 바꾸고, 사회구성원 모두가 우리의

생각에 공감하여 동참하도록 유도함으로써, 공생의

생태계가 지속가능하도록 만들어 나갈 것이다. SK건설은

경영환경의 변화와 내/외부 이해관계자의 요구에

부합하도록, 기존의 사내 시스템을 최적화하고, 부족한

부분은 지속적으로 보완하고 있다.

앞으로도 경제적, 환경적, 사회적 이슈를 통합한

경영체계를 보다 공고히 하고, 이해관계자의 가치를

지속적으로 제고할 수 있는 사업 포트폴리오를 구성하여

이를 철저하게 실천해 나갈 것이다.

회사 개요

㈜세원공업은 현재 현대중공업, 삼성중공업, 대우조선해양, STX조선해양, SPP조선,

성동조선해양 등 국내 중대형 조선소들과 일본, 중국등지의 조선소에 제품을 공급하면서

그 기술력과 품질을 인정받고 있다.

(주)세원공업은 1976년 창립이래 주로 수입품이었던 조선 기자재를 국산화하는데 이바지

하였고, 주요 제품군으로는 Air Vent Head, Coupling, Cargo Tank Venting Device 등이

있으며, 기타 선박에 사용되는 제품등도 개발하여 공급하고 있다.

㈜세원공업은 조선소 외 육상플랜트에서 사용하는 Breather valve, Emergency Cover,

Flame Arrester, Rupture Disk등의 제품을 개발하여 국내 화학플랜트 등에 공급을

하였으며, 현재 육상용 제품군은 별도 분사하였다.

제품 현황

1) aIR VeNT HeaD

㈜세원공업의 제품군 중 Air Vent Head는 모든 선박에 사용되어 지는 필수 품목으로서

선박의 Ballast tank와 각종 연료/윤활유등의 탱크 상부에 설치되어 탱크내의 압력을

해소시켜 줌과 동시에 외부의 해수가 탱크 내부로 인입되지 못하도록 하는 제품으로서

선박의 운항에 중요한 역할을 하는 제품이며, 해양플랜트에도 공급되는 제품이다. 현재

IACS (국제선급협회)에서 규정하는 기본규정을 만족하는 제품을 추가 개발하여 공급하고

있으며, 제품의 품질 향상을 위하여 제품 표준화를 실현하여 제품 생산에 자동용접로봇을

적용하여 제품을 생산하고 있다.

㈜세원공업SeWON INDUSTRIeS CO., lTD.

1 Air Vent Head

2 자동 용접 로봇

1 2


2) COUPlING

COUPLING이란 파이프와 파이프를 연결시켜 주는 제품으로서 플랜지나 다른 어떤 장치를

파이프에 부착하지 않고 파이프 끝단 형상 그대로를 사용하여 두 배관을 연결시켜주는

제품이다. 당사의 SLIDING type COUPLING은 파이프 자체를 연결시켜줌으로서 설치의

신속성과 배관의 열수축 팽창이나 모션에 의한 배관의 각도 변화에 대하여서도 배관

내부의 유체 이동을 유지해주며 최대 18bar까지의 압력을 유지해주는 기능을 가지고

있다.

근래들어, 본 제품은 조선소에서 블록 조립시 매우 유용한 기능을 제공해주며 이 제품

또한 IACS (국제선급협회)에서 규정하는 기본 규정을 만족하면서 Major 선급으로부터

선급 인증을 받은 제품이다.

Type으로는 대부분의 배관에 사용하는 SLIDING TYPE과 STEAM & CONDENSATE 라인에

사용하는 SLEEVE TYPE 두가지로 분류 된다.

3) CaRGO TaNK VeNTING DeVICe

CARGO TANK VENTING DEVICE는 주로 유조선, PC선(Product carrier) 등에 사용되는

제품으로서 CARGO TANK의 압력을 유지해줌과 동시에 화염으로부터의 안전을

지켜주는 기능을 제공해주는 제품들이다.

우선, CARGO TANK 상부에 설치되어 TANK의 압력을 조절해주고 유사시 외부의 화염이

TANK 내부로 인입되는 것을 막아주는 HIGH VELOCITY PRESSURE VACUUM VALVE가

있다.

이 제품은 탱크 내부의 유체를 고속으로 배출시킴으로서 물리적으로 화염의 침투를

막아주는 안전밸브이다. 이외에 외부의 화염 유입을 막아주는 FLAME SCREEN, 압력을

조절해주는 BREATHER VALVE등의 제품들이 생산되어 조선소에 공급되어 지고 있다.

3 SLIDING TYPE

4 SLEEVE TYPE

3 4

연구 개발

㈜세원공업은 지난 2009년~2012년 3년동안 대경광역권 선도산업 기술개발사업을 통해

평관지지체 및 단위 셀 개발 컨소시엄 사업의 참여업체로 수소연료전지용 단위 셀 개발을

수행하였다.

단위셀은 연료전지 스텍의 구성품으로서 단위셀을 조립하여 스텍 모듈을 구성하게 되고

이 스텍은 연료가스와 공기중의 산소를 이용하여 전기를 생산하는 연료전지의 심장부와

같다.

연료전지 관련하여 “평관형 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체 및 이를 이용한 스텍

구조” 및 “유기황화합물 제거용 흡착제 제조 방법 및 이를 이용한 연료가스 탈황 시스템”

에 대한 특허를 보유하고 있으며, 현재 엔지니어링 전문인력양성사업의 참여기관으로

EDRC의 지원을 받아 “연료전지용 디젤흡착탈황반응기 탈황/재생 통합 시스템 설계기술

개발”을 진행하고 있다.

이 개발은 2014년부터 부경대학교와 연계하여 액상의 연료로부터 수소연료 전지의

연료로 사용하기 위한 전처리 단계의 탈황기술 개발로서 액상의 디젤유가 함유하고 있는

5 HIGH VELOCITY P/V VALVE

6 FLAME SCREEN

7 BREATHER VALVE

8 완성된 평관형 단위 셀

5 6

8

7

02 참여기업소개 044


황 화합물 농도를 연료전지 사용에 적합한 1ppm 수준의 탈황 시스템을 개발을 목표로

하고 있다.

현재는 탈황 시스템의 최적화 설계기술 개발 단계로서 운용상의 주변 인자들의 특성을

도출 및 탈황 재생 최적화 시스템을 설계하고, 이후 제품 개발단계로 진행 될 것이다.

LNG 또는 LPG와 같은 기상 상태의 연료 탈황시스템 개발은 어느 정도 이루어진

단계이지만, 액상 상태의 연료유에서의 탈황 시스템 개발은 미비한 상황이다.

현재 개발하고 있는 디젤 흡착탈황시스템은 디젤유를 사용하려는 연료전지 시스템에

필요한 BOP로서 향후 개발 될 선박용 연료전지 시스템에 적용 될 수 있을 뿐만 아니라

액상 연료로부터 황 화합물을 추출할 수 있는 장치가 될 것이다.

이는 디젤유를 사용하는 장비에 대한 SOX 저감용으로도 적용 될 수 있는 기술이다.

9 모사 해석 예9

Schneider Eyesim OTS 교육, Honeywell OTS Instructor 교육

A기업 공정 시뮬레이션 교육, B대학 해양설계 실습 실시, C기업 OTS 교육 예정 등 실시

Schneidereyesim

CDU Unit 모델로 고성능 프로세스 3D 시뮬레이션과 공장 환경의 가상 시연을 통해

제어룸 운전자와 훈련장 운전자, 유지보수 운전자를 연결하는 종합적인 솔루션

·Field Training Missions

·DCS Training Missions

Naphtha Hydrodesulphurization Treating Unit 공정의 이해를 향상,

상용 분산 제어시스템(DCS) 연계로 이해 도모, 데모 및 다양한 운전 조건에 대한 훈련 가능

·Custom Process Upsets

·Generic Pump and Transmitter Upsets, Recycle Gas Flow Transmitter Low Failure,

Reactor Products Separator Pressure Transmitter Fails 등

구성

·가상현실 플랜트 운전시스템 OTS (Operator Training Simulator)

·공정설계 SW Aspen Plus, Aspen HYSYS, ProⅡ, Unisim Design Suite, Promax, gPROMS, CPLEX

·Offshore 설계 SW OLGA

·안전설계 SW Safeti/Phast, FLACS, Pathfinder, PyroSim, Detect 3D

·배관설계 SW Smart Plant P&ID

·기타 SW ANSYS 관련 SW(CFD), Simca, Origin Pro 등

HoneywellOTS

·신청방법 EDRC 홈페이지(www.edrc.or.kr) 신청양식 작성(다운로드) 및 이메일 신청 [email protected]

·장소 EDRC 가상현실플랜트교육관 또는 희망장소(사내교육장 등, OTS 제외)

참여방법

SW교육 신청SW교육/활용 요구사항 파악

및 일정 등 확정SW교육 진행

·신청방법 EDRC 홈페이지(www.edrc.or.kr) 신청양식 작성(다운로드) 및 이메일 신청 [email protected]

·장소 EDRC 가상현실플랜트교육관 또는 희망장소(사내교육장 등, OTS 제외)

참여방법

SW교육 신청SW교육/활용 요구사항 파악

및 일정 등 확정SW교육 진행

EDRC 가상현실플랜트 교육관 SW 교육/체험

플랜트 설계 교육부터 실제와 유사한 가상현실플랜트 운전교육(OTS)까지,

필요한 SW 교육을 원하는 시기에 맞춤형으로 제공! 차별화된 eDRC만의 SW 체험과 교육을 원하신다면 신청하세요!

EDRC Annual Review 047046 03 연구실탐방

원유 및 천연가스를 분리, 처리 및 가공하는 선박인 FPSO 또는 FLNG와 같은 해양플랜트

산업이 각광받고 있는 현황에서 화물을 운송하는 목적의 기존의 선박과는 다르게

FPSO나 FLNG는 원유의 복잡한 처리 공정이 목적이므로 공정의 역할이 중요하다.

이중에서도 불필요하게 생성된 가스를 처리하는 플레어 시스템은 공정의 전 범위에

연결되어 있어 중요한 설비라고 볼 수 있다.

플레어 시스템은 공정에서 사용되는 압력용기에서 나오는 유체를 tail pipe를 통해

배출하고 이들이 모인 header pipe를 지나 기액을 분리하는 KO drum을 거쳐서 높은

곳으로 연결된 flare stack의 끝인 flare tip에서 태워서 없애는 데 필요한 시스템을 말한다.

모듈단위로 모여서 작동하는 다른 설비와는 다르게 넓은 범위에서 이용되는 장비이므로

플레어 유량의 예측에 따라서 설비 비용에 큰 차이가 나서 특히 비용 면에서도 중요하다.

플레어 유량의 산정은 유량을 배출하는 압력용기에서의 감압 모사를 통해서

가능하다. 압력용기란 공정에서 사용되는 고압의 유체를 담고 있는 용기를

말한다. 탑사이드 공정에서는 유정으로부터 온 고압의 유체를 다루고 있어 설계

시 결정되는 최대 허용 운전 압력을 넘게 되면 큰 사고로 이어질 수 있다. 이렇듯

용기 내 압력이 MAWP(Maximum Allowable Working Pressure)를 초과하는 현상을

과압(overpressrue)이라고 부르며, 과압이 일어나는 원인에는 펌프와 같은 장비 고장으로

인한 유량의 변화, 정전, 센서 오작동 등으로 다양하다.

압력 용기는 MAWP를 초과하면 터지게 될 위험이 있으므로 유량을 배출하여 압력을

낮추는 작업이 필요하다. 설정된 압력을 초과하면 작동하는 relief valve를 통하여 유량을

배출하거나 운영자가 결정하여 blowdown valve를 열어 빠르게 유량을 배출하는 일을

블로우다운(blowdown)이라고 한다. API St 521에서 권장하는 감압속도는 15분내에

MAWP의 50% 이하로 감압하는 것이 일반적이다.

블로우다운이 시행되어 BDV(Blowdown Valve)를 통해 유체가 배출되는 양은 압력

용기 내의 온도 및 압력에 종속적이다. 따라서 앞서 설명한 flare system 설계에 필요한

배출량 정보를 얻기 위해서는 시간에 따른 압력 용기의 온도 및 압력 변화를 계산하는

시뮬레이션이 필요하다.

압력 용기에서 유체가 배출되면서 용기 내의 급격한 압력 감소가 온도 저하로 이어지게

되는데, 이는 용기의 크랙 형성과 내부 유체 유출 등의 운영 상 심각한 문제를 야기한다.

이를 사전에 방지하기 위해 용기의 재질 및 두께의 정확한 설계가 중요하며, 이를 위해

블로우다운 시 시간에 따른 온도 변화의 시뮬레이션 선행이 필수적이다.

시뮬레이션은 시간에 따라 각 단계마다 용기 내부의 압력, 유체의 배출량, 유체의 온도,

용기 내벽의 온도를 계산하도록 구성한다. 일정한 비율로 압력이 감소할 때, 단계마다

열역학적 물성들을 계산하게 되고 이를 바탕으로 그 단계에서의 온도를 계산한다.

온도와 압력, 그리고 용기 내부의 부피를 통해 유체의 양을 구할 수 있고, 단계 사이의

time step을 계산할 수 있다. 용기 내부 유체의 온도가 떨어지게 되면 외부로부터 열이

유입되는데, 용기 및 유체의 이동 물성으로부터 용기 자체의 온도를 계산하게 된다.

이 시뮬레이션은 선행 연구에서 실시했던 실험 데이터와 비교함으로써 결과를 검증할

수 있으며, 결과는 실험값의 범위 안으로 비교적 정확하게 예측이 되는 것을 확인할 수

있다. 실험 결과 질소로 채워진 압력 용기를 사용하여 온도 강하 시 액화가 되지 않는

결과를 보인다.

Figure 1

Methane Thermal Property Verification Graph

저온 현상이 가장 두드러지게 나타날 수 있는 부분은 기체가 응축되어 떨어진 액체가

벽면과 접촉하여 급격한 열 전달이 일어나는 경우이다. 다상계의 경우, 기체와 액체

사이에서 물질 교환이 이루어지며 이는 질량, 부피, 엔트로피 등이 지속적으로 변화한다는

것을 의미하므로 이러한 지속적인 변화를 고려한 알고리즘 개발을 수행 중에 있다.

Figure 2

Temperature Profile during Blowdown of N2 Filled Horizontal Vessel

Flare System

서울대학교 조선해양공학과임영섭 교수

해양 공정시스템연구실

Offshore ProcessSystems engineering lab


천연가스는 기존 화석연료보다 온실가스 배출이 적어 친환경적인 점 때문에 온실가스

배출로 인한 지구온난화 문제를 해결하려는 여러 나라들이 청정연료로써 천연가스

사용을 선호하고 있다. 이에 천연가스의 소비량은 점차적으로 증가하고 있으며 천연가스

수요 증가에 따른 LNG 생산 플랜트의 수요도 증가할 것이라고 전망된다. 그 중에서도

천연가스를 액화하는 역할을 하는 액화공정은 LNG를 생산하는 과정에서 사용되는

에너지의 대부분이 소비되는 핵심공정으로 LNG 생산 플랜트의 효율을 극대화 하기

위해서는 공정의 안전한 운전이 필수적이다.

액화공정의 안전한 운전을 위해서는 발생할 수 있는 여러 천이상황(transient condition)을

알고 이에 대응할 수 있는 설계를 해야한다. 특히 스타트업(start-up)상황은 액화공정에서

발생할 수 있는 대표적인 천이상황으로 이를 잘 대처하지 못한다면 장비의 효율이

떨어지거나 고장나 생산력저하와 생산불가를 야기할 수 있다. 알루미늄 재질의

PFHE(Plate-Fin Heat Exchanger)를 사용하는 액화공정의 경우, 재질 특성상 열적 충격에

매우 약하기 때문에 ALPEMA(Aluminum Plate-Fin Heat Exchanger Manufacturer’s

Association)에서는 열교환기의 온도변화율을 분당 2℃ 이하가 되도록 권장하고 있다.

이에 PFHE를 사용하는 액화공정에서 열교환기의 온도변화율이 2℃ 이하가 되도록하는

안전한 스타트업 방법론을 제시하고 이를 동적 시뮬레이션을 통해 검증한다.

제시된 액화공정 스타트업 방법론의 검증을 위해 공정 모사 도구로 Aspen HYSYS

V8.8을 사용하고 PFHE의 모델링에는 Aspen EDR V8.8을 사용하고 있다. 액화공정의

모델로는 효율이 좋다고 알려진 혼합냉매를 사용하는 여러 액화공정 중 중소규모

LNG 생산 플랜트에서 사용하는 액화공정인 LiMuM SMR 액화공정을 선정하였고,

액화공정에서 사용되는 여러 장비들은 널리 알려진 방법과 적절한 가정을 통하여

사이징되었다.

완성된 모델과 제시된 스타트업 방법론을 바탕으로 열교환기의 제약조건인

온도변화율이 분당 2℃를 넘지 않도록 동적 모사를 시작하였으며 그 결과 시작부터

종료까지 열교환기에서의 온도변화율이 분당 2℃를 넘지 않아 제시한 스타트업

방법론이 제약조건도 만족함을 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

Figure 3

Suggested Start-Up Method of SMR Liquefaction Process

동적 시뮬레이션을 이용한 혼합냉매 액화공정의 스타트업 방법론

일상생활에 사용되는 LNG를 생산해 내는 해양 플랜트의 프로세스 중에서 Natural

Gas(Mainly, C1) 액화 과정 전에 거쳐야 하는 과정이 NGL Recovery 과정이다. NGL

Recovery을 통하여 크게 Natural Gas와 NGL(Natural Gas Liquefied)가 생성되는데,

NGL은 필요에 따라 추가적인 Fractionation 과정을 통해서 세부 Component들로

분리되어 따로 판매되기도 한다.

NGL recovery의 가장 기본이 되는 형태는 ISS(Industry Standard Single stage) 이다.

Column을 이용하여 Natural Gas의 분리를 세밀하게 해낼 수 있고, Expander를 통해

회수한 에너지를 이용하여 전체 공정을 운용하는데 필요한 에너지를 최소화하는

것을 목적으로 한다. 그런데 최근에 발견, 개발되는 Reservoir Gas 성분은 기존과

다르게(Normal Gas) NGL을 구성하는 Heavy Hydrocarbon 성분이 굉장히 적은 Lean

Gas의 형태가 많다. 따라서 이러한 Lean Gas에 ISS나 ISS 보다 발전된 공정들에 그대로

적용하는 데에 있어 의문이 생기고 있다.

따라서 Lean Gas를 기존의 ISS 공정으로 처리하는 것이 충분한 경제적 가치가 있는지

살펴보고, ISS보다 더욱 경제적인 대안 공정으로 제시하는 것을 연구 목표로 하고 있다.

ISS의 경제성 평가를 위해 장치비(CAPEX)와 운영비(OPEX)의 산정이 필요하다. 경제성

평가의 초기 단계에서는 구체적인 정보를 얻을 수 없기 때문에 장치비를 기준으로 하여

운영비도 함께 계산할 수 있다. ISS를 구성하는 각각의 장비의 Size에 따라 장치비가

변하게 될 것이므로, 장비의 Size를 결정하는 Parameter를 변수로 하여 각각의 장치비를

계산한다. 여기에 일정한 Factor를 고려하여 운영비도 계산하여, 각 장비 별, Total Capital

Cost (TCC)를 계산한다. 이 TCC와 함께 NGL과 LNG 판매로 생기는 수익 등을 계산하여

최종적인 Economic Potential(EP)을 계산한다. 가장 높은 EP를 얻어내기 위해 각 장비를

NGl Recovery Process

C1 charging ethylene charging

Compressor start-upN2 charging

Sub-coolingJ-T valve open

Natural gas isolationvalve open slowly

Keep circulating C1until heat exchanger is

cooled down

Keep circulating MRuntil temperature ofsub-cooling zone is

under -158℃

C4 charging

liquefactionJ-T valve open slowly

C3 charging

Pre-coolingJ-T valve open slowly


HHC Removal By Separator 공정은 Lean Gas를 액화하는 과정에서 일부를 뽑아내어

주어진 Specification을 만족시키기 위한 최소한의 공정만을 추가하는 것이다. 기본적으로

Column 보다 훨씬 저렴한 Separator가 필요하다. 액화과정 중에 뽑아내는 Lean Gas의

Condition을 결정하고 필요한 Condition으로 바꾸는데 필요한 경제적 손실(장비 또는

에너지)를 최소화 하는데 그 목적이 있다.

Scrub Column Before Liquefaction은 기본적으로 HHC Removal By Separator와 같지만,

하나의 Column이 추가되는 차이점이 있다. 그러나 ISS에 들어가는 Column보다는 훨씬

소형이 될 것이므로 경제적인 이득이 있고, HHC Removal By Separator보다 Column을

통해서 더욱 정교하게 분리가 가능하다. 두 대안 공정 역시 입력변수의 최적화를 통하여

EP가 가장 높은 Condition을 찾고 앞선 연구결과와 비교해 보는 것을 목적으로 한다.

Lean Gas를 ISS에 이용했을 때의 경제성 평가를 통하여 기존의 ISS 공정을 Lean Gas에

그대로 이용하는 것이 경제적으로 충분한 가치가 있는지 판단할 수가 있게 될 것이다.

또한 경제적인 효과를 볼 수 없는 경우, 그 대안 공정을 제시함으로써 변화하는 Reservoir

Gas Condition에 따른 Impact를 최소화하는데 기여할 수 있다.

운전하는데 필요한 입력값 들의 최적화 과정을 거치게 된다. 최종적으로 Lean Gas의

EP을 계산하고 이것이 현실적으로 효용성이 있는지 판단한다.

주어진 Specification을 만족시키면서 ISS보다 더욱 간단하고 경제적으로도 좋은 공정은

현재 몇 가지가 제시되어 있지만 깊은 연구가 이루어지지는 않은 상태이다. 가장

가능성이 있을 것으로 예상되는 공정은 HHC(Heavy Hydrocarbon) Removal By Separator

와 Scrub Column Before Liquefaction 공정으로 보여진다.

이러한 Plate fin 열 교환기의 설계에 있어 기존 연구 및 상용 Software로는 열 교환기의 Size

(L,B,H) 및 Stream당 필요 Layer의 개수 정보를 얻어 낼 수는 있으나 Layer Stacking Pattern의

결정은 전문가의 경험과 Trial & Error를 통해 도출해내야 하는 상태이며, 근래에 들어서

Xi’an Jiaotong University, Indian Institute of Technology 등의 기관에서 Layer Stacking Pattern

최적화와 관련된 연구를 수행하고 있으나 설계 조건만이 고려되어 있는 상태이다.

Layer Stacking Pattern에 띠리 열 교환기의 수평단면의 온도 Profile이 결정되며, 유로를

분할하고 있는 평판 간의 온도 차가 없을 때 가장 이상적인 열 전달이 이루어 진다.

잘못된 Layer Stacking Pattern 결정으로 인해 발생된 평판 간 온도 차의 증가는 열

응력을 증가시켜 장비의 손상 위험을 높일 수 있다.

Layer Stacking Pattern에 따른 온도 Profile을 계산해 낼 수 있는 상용 Software인 Aspen-

EDR, PFIN의 Layer by Layer Mode를 통해 Plate Fin 열 교환기의 성능을 평가하고,

Genetic Algorithm을 기본으로 한 최적화 Code를 작성하여 수평단면의 Plate간 온도 차가

최소인 최적의 Layer Stacking Pattern을 도출할 수 있도록 한다. 이때 Fitness Function

에 비정상 운전모드에서의 결과값을 가중법 (Weight method) 을 적용하여 반영함으로써

설계 조건과 비정상 조건을 모두 고려한 최적의 Layer Stacking Pattern을 얻을 수 있다.

Figure 4

Alternative NGL Recovery Process with HHC Seprators

Figure 5

PFHE Core Assembly

Plate fin 열 교환기는 Multi-Stream 열 교환기 중 하나로 평판과 평판 사이에 특정 형상의

Fin을 깔아 유로를 형성하고, 이를 겹겹이 쌓아 Furnace에 넣고 Brazing하여 제작하며,

Brazed Aluminum Heat Exchanger (BAHX)라고 불리우기도 한다.

열 교환기 분석


Figure 6

최적화 모델 Structure

Figure 7

재액화 시스템 개요

Figure 8

FLNG Topside Deck의 안전 이격거리

현재 LNG선에서 발생하는 BOG를 별도의 냉매 없이 천연가스를 팽창시켜서 얻은 냉열을

이용한 재액화 시스템을 통해 효율적으로 이용이 가능하도록 하는 것에 대한 연구를

진행 중에 있다. ASPEN HYSYS의 Dynamic simulation을 이용하여 다양한 운전 조건에

따른 성능 변화를 test해보고, 최적의 운전 전략을 찾아내는 것을 목표로 한다.

이러한 2차 목표 달성을 위해서 최적화된 HYSYS 모델을 기반으로 Aspen EDR 및 API

코드를 활용하여 각 장비 및 파이프에 저장되어 있는 냉매 저장량을 계산하는 연구, 각

공정의 누출 시나리오 별 Leak rate, Leak frequency 및 Ignition frequency 계산을 비롯한

Risk frequency analysis 연구, 각 공정의 누출 시나리오 별 폭발 과압 계산을 통한 Risk

consequence analysis 연구 등 화공학적 연구 분야뿐만 아니라 안전공학과 관련된

분야의 연구도 함께 다루고 있다.

현재 건조 및 계획 중인 FLNG 프로젝트의 대다수가 LNG 액화공정으로서 DMR 공정을

선택/적용하고 있다. 현재 FLNG에 적용 가능한 DMR 액화공정에는 Shell DMR과 APCI

DMR 액화공정이 있는데, 라이선스 문제로 Shell사는 Shell DMR 액화공정을 타사는 APCI

DMR 액화공정을 선택/적용하고 있다. 현재 관련 업계에서는 액화공정 라이선스 선택 시,

라이선스 비용 및 공정 효율을 주요 인자로 고려하고 있다.

이에 따라 FLNG에 적용 가능한 DMR 공정의 라이선스 별 공정 효율뿐만 아니라 해양

구조물에서 효율만큼 중요하게 생각되는 Safety 측면에서 각 공정의 폭발 위험성을 비교

평가할 필요가 있다.

연구대상으로 선정된 DMR 공정의 PFD를 기반으로 HYSYS 모델링 작업을 수행하고

Generic algorithm을 활용한 최적화 과정을 통해 각 공정의 운전압력 및 냉매조성을

최적화하여 대상 공정의 효율을 비교/분석하는 것을 1차 목표로 한다. 그 뒤, 각 공정

별 폭발 과압과 요구되는 안전 이격거리를 분석하여 대상 공정의 폭발 위험성을 비교/

분석하는 것을 2차 목표로 한다.

액화 공정의 폭발 위험성 분석

천연가스를 액체 상태로 유지하기 위해서는 1기압에서 -160도 이하의 초저온 상태를

유지해야 한다. 하지만 이는 평균적인 대기의 온도보다 매우 낮은 상태로, LNG

저장탱크가 여러 겹의 단열재로 둘러싸여 있어도 열 흡수를 하여 지속적으로 기화된다.

이러한 기화된 가스를 Boil-Off Gas라고 통칭하며, 보통 하루에 발생하는 BOG 양은 전체

저장량의 0.1~0.15% 정도이다. 이러한 BOG 발생 현상은 액화를 통해 제품화한 상품이

손실되는 것을 의미하여, 이를 연료 등 다른 용도로 사용하거나 재액화하여 저장탱크로

회수하고자 하는 다양한 기술이 개발되고 있다. 특히 최근에는 만디젤(MAN D&T)이

개발한 ME-GI 엔진과 바칠라(Wartsila)의 X-DF 엔진과 같이 고압의 천연가스를 직접

연료로 이용할 수 있는 엔진이 개발됨에 따라, LNG자체를 연료로 하는 LNG 추진선의

개발이 가속화 되고 있다.

lNG re-liquefaction

Safety gap Safety gap

ProcessModule

LiquefactionModule

ProcessModule

SG SG


Figure 9

폭발 과압의 Exceedance Curve

최종적인 결과로 frequency와 폭발 과압을 연계하여 평가하는 Exceedance curve와

같은 방식을 통해 대상 공정의 폭발 위험성을 비교하고 정리하며 이를 통해 액화공정

모듈과 인접한 모듈 사이에 필요한 안전 이격거리 또한 평가할 수 있을 것이다. 따라서

FLNG의 Topside 모듈 초기 배치 시 적절한 가이드라인을 제공할 수 있을 뿐만 아니라,

요구되는 안전 이격거리를 최적화하여 FLNG의 제원 최적화에도 기여할 수 있다.

않고 존재하는 위험 요인 및 그 위험도를 분석하여 보호 및 완화 방법을 선택하고

적용하는 설계 해법이다. 최악의 경우(worst case condition)에 기반한 설계가 비용

측면에서 현실적으로 불가능하기 때문에 대안적 방법론으로 확률론적 방법론으로

변해가는 추세이며 대표적인 적용 대상으로 안전 시스템이 있다.

해양플랜트의 대표적인 안전 시스템으로 SIS(Safety Instrumented System)가 있다. SIS는

허용 수준을 벗어나거나 위험한 공정 상태가 감지되었을 경우 공정의 안전한 상태를

달성 또는 유지하기 위한 독립적인 제어 시스템이다. 이 SIS의 안전성은 곧 해양플랜트의

안전성에 귀결되며, 이에 따라 이 SIS에 대한 정확한 안전성 및 신뢰성 입증 방법에 대한

연구가 수행 중이다. 기존의 SIS를 평가하는 SIL(Safety Integrity Level)을 바탕으로 평가

방법을 추가/보완함으로써 보다 엄밀한 SIS에 대한 평가를 목표로 하고 있다.

Figure 10

Basic Process Control System Vs. Safety Instrumented System (※www.GlobalSpec.com)

해양플랜트 탑사이드(topside) 오일 및 가스 생산 설비들은 다수의 공정이 연결된 플랜트

시스템으로 구성되어 있다. 육상플랜트의 경우 상대적으로 장치의 무게나 부피 등

공간적 제약이 심하지 않은 편이나, 해양플랜트의 경우 제한된 플랫폼 상단에 원하는

설비를 모두 배치하는 동시에 그 무게 또한 일정 범위를 벗어나서는 안 된다. 사고나

재난 발생 시 대피 및 피난이 어려운 해양의 성격상 공정의 안전성 및 플랜트의 안정성이

매우 중요하며 이는 신규 업체가 해당 사업에 진입하는데 큰 장벽이 되고 있다. 이러한

어려움들로 인하여 해양플랜트 탑사이드 핵심공정설계 및 기본설계 기술은 소수의 해외

선진 엔지니어링 업체(Technip, KBR 등)들이 독점하고 있는 현황으로 이를 극복하기

위한 하나의 방안으로 선진 기술로 분류할 수 있는 해양플랜트 관련 기술의 안전성 및

신뢰성을 입증할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.

해양플랜트의 안전성 및 신뢰성을 입증할 수 있는 방안으로 위험도 기반 설계(Risk

Based Design)와 같은 방법을 고려해 볼 수 있다. 위험도 기반 설계란 권위자의 요구

사항이나 표준, 이전 프로젝트에서의 경험 등을 통한 결정론적 설계 해법을 적용하지

Offshore Safety


한양대학교 에너지 및 환경 시스템 공학 연구실(LEESE: Laboratory for Energy and

Environmental Systems Engineering)은 화학공정에서의 에너지 효율 및 경제성 향상을

위한 연구와 더불어 이산화탄소와 같은 환경오염물질 감축 방안에 대한 연구를 진행하고

있다. 이를 위해 공정에 대한 수학적 모델링과 전산 모사를 수행하고 도출된 결과를

해석하여 공정의 효율성과 경제성을 평가하고, 공정 설계 및 최적화를 통해 최적의 설계

조건 또는 기존 공정의 개선 가능한 방향을 제시한다.

본 연구실에서는 화학공학을 기반으로 공정의 개념 및 기본 설계에 대한 연구를 통해

정유, 석유화학, 천연가스, 해양 플랜트, 발전, 환경 분야 등의 플랜트 산업에 적용하기

위한 연구를 수행하고 있다. 단위 설비에 대한 최적 설계 뿐만이 아니라 공정 전체의

통합(integration)과 최적화(optimization)을 위하여, 다양한 시스템적인 분석 기법과 최적화

기법을 적극 활용하고 있다. [그림 1]. 공정 모델링과 전산모사를 위해 여러가지 화학공정

전산모사 프로그램을 보유하고 있고, 공정 설계에 적용할 수 있는 열역학적 분석 기법,

경제성 평가 및 최적화 프로그래밍 등에 대한 경험지식을 보유하고 있다.

그림 1

에너지 및 환경 시스템 공학 연구실 연구 주제 및 적용 분야

화학공정에서의 설계는 원하는 목적을 달성함과 동시에 에너지 효율성, 경제성,

환경친화성 및 안정성을 높이는 것을 목표로 한다. 이를 위해 공정에 사용할

적절한 기술을 선정하고, 필요한 장치들의 효율적인 설계를 하는 것도 중요하지만,

화학공정에서는 다양한 종류의 장치들이 통합적으로 운전되기 때문에 각 장치들의 배열

구조와 연결된 순서들에 의한 영향도 고려해야 한다.

이처럼 화학공정의 설계는 여러 장치들과 이들의 조합으로 인해 생기는 다양한 경우의

수에 대해 분석, 평가를 진행하여야 하기 때문에 기존의 trial-and-error나 민감도

분석(sensitivity analysis) 방식을 적용하는 것은 효율적이지 않다. 따라서 화학공정에 대한

보다 통합적인 분석을 할 수 있는 공정 합성(process integration) 방법론이 개발되었고,

현재까지도 화학공정 설계에 널리 사용되고 있다.

공정 합성 기법의 대표적 예로는 열교환망 (HEN: heat exchanger network) 최적설계를

위한 핀치(pinch) 분석기법이 있다. 핀치 분석기법은 모든 화학공정의 목표인 에너지

효율성을 높이기 위한 방법으로서 전공정의 열에너지 출입을 그래프로 표현한

총괄곡선(composite curve)의 분석을 통해 공정 내에서의 효율적인 열교환을 가능하게

한다[그림 2]. 또한 기존에 운전되고 있던 공정의 효율성을 파악하고 에너지 절감을 위한

개선방안을 제시할 수 있다. 이와 같은 핀치 개념을 활용한 분석법들이 점차 개발되어

현재는 반응 공정, 분리 공정, 유틸리티 시스템, 냉각 공정 등의 에너지 효율향상을 위해

사용되고 있으며, 그 밖에도 수처리 공정에서의 오염도 관리, 정유 공정의 수소 관리

시스템에도 적용되고 있다.

공정 합성 (Process Integration)과 설계(Design)

그림 2

핀치 분석(pinch analysis)을 활용한 열 공정 합성 기법(heat integration)

연구 분야

한양대학교 화학공학과김진국 교수

leeSe

1. 공정 합성

- Pinch analysis- Site analysis- Design of heat recovery systems- Design of refrigeration cycles- Distillation systems sequencing- Reactor systems design

2. 공정 모델링, 전산모사

- Steady-state process modeling- Dynamic simulation

3. 공정 최적화

- Deterministic/stochastic optimization- Techno-economics analysis- Thermodynamic analysis (exergy analysis)

4. 공정설계

- Conceptual process design- Front-End Engineering Design

1. 천연가스 플랜트

- 산성가스 제거 공정- 천연가스 액화 공정- NGL 분리 공정- 질소 분리 공정

2. 해양플랜트 Topside

- 가스추진선박용 BOG 재액화 공정- NGL 회수 공정- MEG 재생 공정

3. CO₂포집 기술 개발

- 습식 공정- 분리막 공정- CCS기술 경제성 평가

4. 정유, 석유 화학 플랜트

- Design of heat recovery systems- Hydrogen network optimization- Site utility systems optimization- Heat-integrated distillation systems design

연구 주제 적용 분야

에너지 및 환경 시스템 공학 연구실

laboratory for energy and environmental Systems engineering


본 연구실에서는 화학공학적 지식을 바탕으로 단위 설비 및 공정 시스템의 성능과

거동을 예측하기 위해 수학적 모델을 수립하고 적절한 수치해석적 기법을 효과적으로

활용하여 화학공정의 전산 모사를 수행하고 있다. 효율적인 공정 모델의 수립과

전산모사를 위해, 상용 공정 모사기 (Aspen Plus, HYSYS, UniSim Design, PROII, ProMax

등)를 주로 이용하고 있으며, 필요한 경우 자체적으로 프로그래밍을 통해 전산모사를

진행한다. 이러한 전산모사 결과를 통해 전 공정 시스템의 특성을 이해하고, 주요 설계

요소들의 영향력을 분석하고 있다. 그리고 공정 산업에서의 에너지 효율 및 경제성

향상 그리고 친환경적인 공정 시스템을 개발하기 위해서 공정 개선 및 scale-up 연구와

더불어, 효과적인 최적화 방법론을 연구하는 데에 중점을 두고 있다. 특히, 공정 최적화를

위해 결정론적(deterministic) 또는 확률론적(stochastic) 최적화 기법을 적용할 수 있으며,

이를 통해 운전 조건 등과 같은 설계 요소들을 최적화하고 효율적인 공정을 제시할 수

있다. 최적화 기법을 효율적으로 적용하기 위하여, 공정 모사 프로그램과 MATLAB을

연동하여 최적화를 수행하거나, Excel 기반 소프트웨어(What’s best)를 활용하기도 한다.

공정 합성(Process Integration) 설계 방법을 적용하여 에너지 절감뿐 아니라 최적의

공정도와 설계 조건을 도출하는 데에 많은 노력을 기울이고 있다.

1) 산성가스 제거공정

천연가스에서 불순물을 미리 제거하는 전처리 공정 중, 이산화탄소와 황화수소 등을

제거하는 산성가스 제거공정이 대표적이다. 산성가스 제거공정은 아민 흡수제를 사용한

가스흡수공정을 사용하는 것이 일반적이며, 산성가스를 흡수하는 흡수탑과 사용한

흡수제를 재생하는 재생탑으로 이루어져 있다. 이 공정은 흡수제를 재생하기 위해

재생탑의 재비기에서 많은 열 에너지를 요구하며, 에너지 효율 향상을 위하여 여러

가지 구조적 변경을 고려하는 방법들이 제시되고 있다. 공정의 특성이나 천연가스

하단공정에서 요구되는 산성가스 농도에 따라 다양한 선택이 가능하며, 이를 위해

공정합성기법을 활용한 모든 가능성을 포함하고 있는 초구조(superstructure) 모델을

구성하고 공정 최적화를 통해 공정의 전체적인 경제성 향상 방안을 도출 할 수 있다.

2) 천연가스 액화 공정 및 NGl (natural gas liquid) 분리 공정

천연가스에서 에탄, 프로판, 컨덴세이트 등 메탄보다 중질인 물질들은 석유화학 산업에서

원료 및 난방, 취사용, 수송용 연료 등으로 사용되기 때문에 천연가스에서 일부를

분리하여 생산하는 NGL회수 공정을 운용한다. 이러한 NGL 성분들은 천연가스에 비해

먼저 액화가 되기 때문에, 액화천연가스(LNG: Liquefied natural gas)를 만들기 위한

액화공정과 연계되어 함께 운전되는 것이 일반적이다. 이때, 분리된 NGL의 순도 및

생산량을 변화시킬 경우 액화공정의 에너지 소모량이 이와 연계되어 변화가 나타나며,

이후 NGL의 순물질 분리(fractionation)를 위한 공정에서의 에너지 소모량 또한 변하게

된다. 게다가 NGL에 천연가스 성분이 많이 포함된 경우 다시 재활용(recycle)하여

천연가스를 회수하는 방안도 고려해 볼 수 있다. 이처럼 천연가스 액화공정과 NGL

분리공정은 서로 유기적으로 연결되어있기 때문에 단일공정의 에너지 최적화보다

공정 모델링, 전산 모사 및 최적화 그림 3

천연가스 전처리 플랜트의 Schematic diagram (APCI LNG Production process)

원유와 함께 존재했던 전통(conventional) 천연가스 외에도 최근 셰일가스, 샌드가스와

같은 비전통(non-conventional) 천연가스의 추출기술이 발달함에 따라 천연가스의

생산성과 경제성이 증가하고 있고, 이에 따라 2040년경에는 전체 에너지원의 30%를

담당할 것으로 전망하고 있다. 이는 석유의 30%와 함께 최대 에너지원이며, 석유보다

에너지 발생시 공해물질이 적기 때문에 차세대 청정에너지원 개발까지 중간 대체

에너지원으로 활약할 것으로 기대하고 있다.

지하에 저장되어 있던 천연가스는 다양한 불순물들이 함께 존재하는데, 황화수소 같이

유독한 가스나 당장은 유해하지 않지만 연소 시에 유해한 물질을 발생시키고 발열량을

저하시키는 물질도 존재하므로 이들을 주요 연료인 메탄으로부터 분리해야만 한다 [그림

3]. 본 연구실에서는 추출된 천연가스를 상품으로 만들기 위한 다양한 분리공정에 대한

연구를 진행하고 있다.

천연가스 플랜트

적용 분야

Feed Gas LNGLNG Storage

N2 Rejection

Liquefaction

Refrigeration

Acid GasRemoval

Dehydration

MercuryRemoval

Fuel Gas

NGLExtraction

C 2 C 3 C 4 C 5+

Fractionation


통합하여 설계하는 것이 효과적이다. 따라서 본 연구실에서는 천연가스 액화공정과 NGL

분리공정을 통합 설계 및 최적화를 통해 전체 공정의 효율성을 최대화하기 위한 연구를

진행 중이다.

3) 천연가스 질소분리공정

비전통 천연가스에 포함되어 있는 불순물은 전통가스에 포함되어 있는 불순물과는

종류가 서로 다르기 때문에 천연가스를 위한 다양한 분리 공정개발이 필요해지고

있는데, 특히 고함량의 질소를 동반한 가스 생산 및 처리 플랜트에 대한 시장에 수요가

증가하고 있다.

질소 분리를 위해 사용되는 대표적인 공정으로는 저온분리공정이 있다. 저온분리공정은

증류탑을 활용하는 데, 이때 증류탑의 응축기에서 메탄을 응축하기 때문에 -160℃

정도의 극저온을 필요로 하고, 이런 이유로 저온분리공정은 LNG의 경우 천연가스

액화공정 후단에 존재하거나 PNG의 경우 응축기를 위한 새로운 액화공정을 요구하게

된다. 이런 문제를 회피하기 위한 방안으로 분리막공정이 제시되고 있지만 분리막공정의

경우 효율적인 성분분리를 위해 가스를 고압으로 압축해야 한다. 따라서 이렇게 서로

다른 장단점을 가지는 저온분리공정과 분리막공정을 모델링 및 전산모사하고 도출된

결과를 비교하여 효율적인 천연가스 질소 분리 공정을 설계하는 과제를 진행하고 있다.

기존 지하자원 고갈로 인해 이를 대체할 수 있는 해저자원을 사용하기 위한 해양플랜트

공정에 대한 관심이 꾸준히 증가하고 있다. 지상 공정에서는 필요하지 않았으나

해양플랜트 환경에 따라 요구되는 불순물 처리 공정, 부식 등을 막기 위한 전처리

공정, 저장·운송 등의 공정등에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 해상 공정의 경우

선체의 유동으로 인해 공정이 불안정하고 효율이 감소하게 되며 공간적·중량적 제한이

존재하므로, 이를 위해 공정의 압축성(Compactness)을 고려해야 하며 기울기 변화에 따른

증류탑 분리 효율 감소 등 선체 유동에 따른 공정 성능 변화 등에 대해 고려해야 한다.

1) 가스추진 선박용 BOG (Boil-Off Gas) 재액화 공정 설계

최근 선박에서 배출되는 SOx, NOx 등에 대한 규제가 강화되어, 기존 연료를

사용하던 선박들은 배기가스 후처리 설비를 설치하거나 오염물질 발생하지 않는

LNG(Liquefied Natural Gas)로 연료를 대체하고 있다. LNG는 일반적으로 -160℃ 이하의

초저온탱크에서 보관되므로 주변 열에 의해 일정량의 BOG가 발생하게 되며, 이것이

누적되면 탱크의 압력이 높아져 폭발의 위험이 있기 때문에 재액화 공정을 통해 BOG를

다시 회수하고 있다.

해양플랜트 Topside

기존에 연구된 BOG 재액화 공정들은 주로 LNG carrier 혹은 LNG terminal과 같은 대규모

LNG 저장장치에 적용하기 위한 것들이었으나 가스추진선박은 이들에 비해 규모가 작기

때문에 소형 공정들이 가지는 특성에 준하여 설계되어야 한다. 또한 선박에 설치되는

공정이기 때문에 공간적 제약과 안정성, 선박 움직임에 의한 공정조건 변화를 고려하여

공정을 설계해야 한다. 본 연구는 이러한 공정 운전 조건에 부합하는 액화공정을 최적

설계하고, 동적 모사를 통해 운전조건 변화에 의한 대처 방안을 제시하며, 이후 시제품

개발단계에서 성능평가 결과에 대한 열역학적 검증 및 개선방안을 제공해 높은 성능을

보이는 소형 액화공정을 제작하는 것을 목표로 하고 있다.

2) NGl (Natural Gas liquids) 회수 공정 개발

NGL 회수 공정은 천연가스의 가치를 향상시킬 수 있는 중요한 공정이며, 최근에는

해저자원을 개발함에 따라 해상 환경에서 운전되는 NGL 회수 공정에 대한 연구가

증가하고 있다. 이러한 해상용 NGL 회수공정은 육상용 NGL 회수공정과 달리 공간적

제약이 있기 때문에 공정의 압축성이 뛰어난 터보팽창기 기반 공정이 주로 연구되고

있다.

본 과제는 에탄 및 프로판을 효율적으로 분리할 수 있는 터보팽창기 기반 해상용 NGL

회수 공정을 개발하는 것이 목표이며, 이를 위해 기존의 NGL 회수 공정을 모사하고

단위 장치 추가, 열 교환망 조정, 유체 흐름 분할 및 통합 등을 통해 기존 공정들보다 더

효율적으로 NGL을 회수할 수 있는 새로운 공정을 개발하는 연구를 수행하고 있다.

3) MeG (Monoethyleneglycol) 재생 공정

해저 유전에서 석유 또는 천연가스를 추출할 때, 작은 분자량의 탄화수소 (C1, C2)가 물

분자와의 결합을 통해 수화물(hydrate)이 형성되면서 수송관을 막는 현상이 발생하게

된다. MEG는 수화물이 생성되는 조건(온도, 압력)을 변화시킴으로써 수화를 저해하는

대표적인 열역학적 저해제이며, 다른 저해제들에 비해 탄화수소에 대한 용해도가 낮고

사용 후 재생이 가능하여 많은 연구가 진행되고 있다. 본 과제에서는 MEG 재생공정의

경제성을 향상시키기 위해 공정모사를 통하여 물질의 분리 거동을 예측하며, MEG

손실률과 에너지 소모량 등 다양한 성능 지표를 활용한 민감도 분석을 통해 분리성능 및

경제성에 영향을 미치는 가열기, 증류탑 설계 및 기타 설계 매개변수를 분석한다. 그리고

이러한 분석결과를 바탕으로 공정 최적화를 수행하여, 최적의 운전 조건을 도출하고

공정의 경제성 및 분리성능을 발전시키는 것을 목표로 한다.


전 세계국가들은 온실가스 배출에 의한 기후 변화 문제의 심각성을 인지하고 있으며,

교토, 파리 기후변화 협약을 거치면서, 많은 연구기관들은 온실가스 배출량 절감을 위한

기술개발 연구에 매진하고 있다. 화석연료 연소에 의한 생성되는 CO2는 기후변화에 가장

큰 기여를 하는 온실가스로 CO2를 처리하기 위한 CCS(Carbon Capture Sequestration)

기술개발이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구실에서는 CO2 포집을 위한 습식,

분리막 공정 모사 및 최적화 연구와 다양한 CCS 기술을 평가할 수 있는 경제성 분석

패키지(TEA: Technical Economic Analysis) 개발 연구를 수행하고 있다.

1) 습식 공정 모사 및 최적화 연구

온실가스의 주범인 이산화탄소 감축 정책을 위한 CCS(Carbon Capture and Storage)

기술 중의 하나로, 화학적 흡수를 이용한 연소 후 이산화탄소 포집 기술이 폭넓게

이용되고 있다. 이산화탄소 포집 단계는 CCS 공정의 전체 비용의 75-80%를 차지하므로

효율적인 분리 기술을 요구한다. 아민 계열 흡수제를 이용한 CO2 습식 포집 공정은

CO2에 대한 선택도가 높고 상대적으로 제거 효율이 매우 높기 때문에 가장 적합한

기술로 평가 받고 있으나, 흡수제를 재생시키는 데 있어 상당한 양의 에너지를 소모하는

한계점을 지니고 있다. 따라서 에너지 및 비용 효율을 향상시키기 위한 CO2 습식 포집

공정을 설계하고, 최적화 방법론 및 적용 기술에 대하여 연구를 진행하고 있다.

상용 모사기를 이용해 이산화탄소 분리를 위한 공정을 모델링하였고 보다 정교한

모델 구현을 위하여 수학적 모델링 기법을 활용한 자체 개발 설계 모듈을 개발하고,

이산화탄소 제거 효율 및 경제성에 미치는 영향에 대한 분석 및 검토를 통하여 모델

예측의 정확성과 사용자의 활용성을 높이고자 하였다 [그림 4]. 에너지 비용 최적화와

여러 가지 사례 연구를 수행하여 제안된 공정 최적화 방법론이 아민 기반 CO2 습식 포집

공정의 에너지 효율과 경제성 향상에 효과적임을 입증하였으며, 더 나아가 이산화탄소

주 배출원인 발전소와 포집 공정의 열 통합을 통하여 발전소 에너지 효율 저감을

최소화하는데 기여하였다.

2) 분리막 공정 모델링 및 최적화 연구

연소 후 배 가스에서 CO2를 처리하기 위한 포집공정 중의 하나로 많은 연구 그룹에서

분리막 공정설계를 연구하고 있다. 비약적으로 향상되고 있는 분리막 소재의 성능과

함께, 분리막 공정은 CO2 포집 공정 과정에서 다른 공정과 달리 스팀을 사용하지 않고,

기존 발전소의 주요 설비(보일러 및 터빈)를 변형하지 않아도 되며, 모듈의 설비 크기가

작고, 설치가 용이하며, 환경오염 문제를 발생시킬 수 있는 용매나 물질을 배출하지 않는

장점을 갖고 있다. 하지만 배 가스의 낮은 CO2 농도 문제와 모듈에서의 압력 강하 등의

단점을 보완하고, 효율적인 분리막 공정 설계를 위해, 본 연구실에서는 분리막 공정 모듈

모델링 및 최적화 공정 설계 연구를 수행하고 있다.

연소 후 배 가스에서 CO2 포집을 위한 다양한 분리막 모듈을 테스트한 실험결과를

바탕으로 분리막 공정 모사가 가능한 모델을 자체적으로 구축하였다. 경제성을 동반한

분리막 공정 설계를 위하여 초구조(superstructure)를 구성하고, 최적화 기법을 적용,

가장 경제적인 분리막 구조와 주요 장치들의 운전조건을 도출하는 연구를 수행하고

있다. bench-scale/pilot plant 규모의 실증 설비에 설계된 분리막 공정을 적용, 실제 측정

결과와의 비교를 통해 모델성능을 향상시킬 수 있는 추가적인 설계 인자를 도출하고,

공정 시스템 성능 및 운영 기술 향상 방안을 제시함으로써, 분리막 공정 설비 최적화에

기여하는 연구를 수행하고 있다.

3) CCS(Carbon Capture Sequestration) 기술 경제성 평가 패키지 개발

본 연구실에서는 발전소 배 가스의 이산화탄소 포집을 위한 습식, 건식, 분리막 공정

등의 이산화탄소 포집 기술 경쟁력 평가를 위한 경제성 평가를 연구하고 있다. 경제성

평가는 각 기술 수준 및 기술 상용화의 평가 척도가 때문에, 공정한 평가를 위하여

일정한 기준으로 기술을 평가하고 있다. AACEI(Association for the Advancement of

Cost Engineering International) 평가기준에 근거하여 경제성 평가를 진행하고 있으며,

관계식이나 증가인자(scale-up factor), 관련 사례 등은 기존 문헌자료들과, 해외 연구

보고서 등을 활용하고 있다. 평가요소는 크게 CAPEX 와 OPEX 로 구분되어 있으며

CAPEX는 장치비용과 재료비, 기타 수임료 등의 항목들을 포함하고, OPEX는 운전비용,

인건비, 유지비 등을 포함하고 있다. 개발된 경제성 평가 패키지는 민감도 분석, 최적화,

다양한 공정 비교 분석 등에 유용하게 사용될 것으로 전망된다.그림 4

CO2 포집 습식 공정 모사도

이산화탄소(CO2) 포집 기술 개발


청정에너지 공정연구실Clean energy Process Integration laboratory

인하대학교의 청정에너지 공정연구실(CEPI: Clean Energy Process Integration

Laboratory)은 산업이 현재와 미래에 직면할 수 있는 다양한 문제점을 해결하며, 동시에

공정관련 전문기술을 갖춘 유능한 전문가를 양성하는데 목표를 두고 있다. 연구분야로는

수학적 모델링 및 최적화 기법을 적용한 (1) 신 공정개발과 상용화를 위한 scale-up

및 경제성평가, (2) 공정 설계 및 운전의 최적화, (3) 안전과 환경을 고려한 공정시스템

개발에 초점을 맞추어 연구를 진행하고 있다. 사업분야로는 주로 정유 및 석유화학,

엔지니어링 및 건설, 해양 플랜트를 포함한 석유 및 가스 시추사업을 위주로 현재 연구가

진행 중이다.

주요 과제로는 (1) 교육사업, (2) 신 공정개발, (3) 공정설계 및 운전의 최적화, (4) 환경과

안전을 감안한 공정시스템 개발로 나누어 다양한 교육 및 연구활동을 진행하고 있다.

본 연구실은 해양플랜트 설계 기술능력을 갖춘 전문인력 배출을 통하여 국내의

엔지니어링 역량확충 및 핵심 원천기술 확보라는 목표 하에 2013년부터 지식경제부가

지원한 해양플랜트 특성화 대학사업에 참여하여 다양한 활동을 하고 있다.

세부내용으로는 (1) 해양플랜트 교과과정 개발, (2) 교육 인프라 구축, (3) 국내 및 국외

산업체와 연계한 교육 프로그램 활성화와 관련된 활동을 전개하고 있으며, 이를 위해 본

연구실은 조선해양공학과를 비롯하여, 에너지자원공학과, 전기공학과, 신소재공학과의

교수진과 공동으로 교육활동을 진행하고 있다.

또한, 국내의 엔지니어링 산업과 고급인재 양성을 위해서 2014년부터 시행된 EDRC

(Engineering Design Research Center) 사업에 참여하여 (1) 산업체와 공동연구 프로젝트

진행, (2) 대학원생들의 산업체 및 외국대학 인턴프로그램 수행, (3) EDRC 교육참가, 등

다양한 교육 및 연구활동을 수행하고 있다.

교육사업

B. 부타디엔 생산을 위한 촉매 및 공정개발

현재까지 시장에 공급된 n-부텐, 1,3-부타디엔 및 이소부텐의 약 90% 이상이 나프타

크래킹 공정에 의해 공급되고 있다. 그러나, 나프타 크래킹 공정의 경우 에틸렌, 프로필렌

등의 기초 유분을 목적으로 생산하는 공정의 특성상, 1,3-부타디엔을 생산하기 위한

단독 공정이 아닌 관계로 부타디엔의 생산 확대에 상당한 어려움이 따른다. 따라서,

본 연구실은 2015년부터 산화적 탈수소화 반응을 이용한 부타디엔 합성 촉매 개발과

이를 이용한 반응기 설계 및 공정 개발을 목표로 산업체의 연구소와 공동으로 연구를

진행하고 있다. 연구의 첫 단계로 부타디엔 합성에 뛰어난 효율을 지닌 촉매를 제조하고,

실험결과를 토대로 반응 메커니즘과 속도식을 규명한다. 그리고, 구현된 반응 시스템을

다양한 반응기 모델에 적용한 후에, 반응기의 설계 및 운전조건을 최적화 함으로써

반응의 수율을 높인다. 마지막으로 반응기 모델을 공정모사 프로그램과 연결하여 공정의

개념설계를 진행하고, 상용화에 필요한 경제성 평가를 수행한다.

본 연구실은 2013년부터 국내의 산업체, 타 대학 연구실 및 국가연구기관과 공동으로

GTL (Gas to Liquid) - FPSO (Floating production storage and offloading) 상용화 연구를

진행하고 있다. 즉 천연가스를 이용하여 수송연료인 가솔린, 디젤, 등 20,000 BPSD의

합성 연료를 생산할 수 있는 해양플랜트 개념설계 개발을 목표로 연구를 진행 중이다.

이러한 에너지원은 기존 화석연료로부터 얻어진 연료에 비해 황이나 중금속 등의

불순물이 적고, 방향족화합물이 적게 생성되는 장점이 있다. GTL 공정은 주로 reforming,

Fischer-Tropsch (F-T)와 upgrading 공정으로 구성된다. 본 연구실은 해양 플랜트의

topside공정개발을 위해 (1) 촉매반응 실험결과를 토대로 한 반응 메커니즘 및 속도식의

구현, (2) 반응기의 최적설계, (3) CO2 제거를 위한 분리시스템 설계, (4) 통합 GTL 공정의

개념설계, (5) 핀치기술을 이용한 공정의 에너지효율 최적화를 진행하고 있다.

a. GTl-FPSO Topside 공정개발

전통오일 매장량의 한계로 셰일가스 및 해상 가스전의 개발이 확대되고, 가스를

액화하여 저장 및 운반하는 기술이 발전함에 따라 가스를 활용한 연구가 더욱 활발히

진행되어왔다. 따라서 많은 연구자들은 원유에 비해 매장량이 풍부하며 단가가 저렴한

천연가스를 이용한 에너지원의 개발을 위한 연구에 관심을 돌리고 있다. 이러한 가운데

신 공정개발

연구내용

인하대학교 화학공학과 황성원 교수

그림 1

GTL-FPSO topside 공정의 개략도


그림 2

(A) 반응 시스템의 개략도와 (B) 촉매반응 실험장치

그림 3

공정의 에너지 효율향상을 위한 연구분야

그림 4

통합 모델 개념도

a B

a. 공정의 에너지효율 향상을 위한 시스템 구축

2015년에 국제사회가 파리기후협정을 합의함으로써 우리나라도 국제기준에 부합하는

이산화탄소 저감을 실천해야 되는 부담을 안고 있다. 이를 위한 대책의 하나로써 기존

화학공정이나 신 공정의 에너지 효율 향상과 이를 통한 이산화탄소 배출의 저감기술이

부각되고 있는 실정이다. 본 연구실은 이를 위해 아래의 그림과 같이 (1) 공정설계 및

운전의 최적화, (2) 화공장치의 열 효율 증가, (3) 신 기술개발로 나누어 다양한 연구를

진행하고 있다. 더불어 기존에 황성원 교수가 AspenTech사와 UOP사에서 진행했던

프로젝트와 연계하여 유사한 연구를 계속해서 진행하고자 한다.

B. 해양플랜트 해저-해상 통합 기본모델 개발

최근 겪고 있는 저유가 시대에서는 해양플랜트 설계의 정확성 및 효율의 향상이 보다

중요하게 부각된다. 따라서 해저 생산시스템과 해상 공정시스템의 설계를 개별적으로

진행했던 기존의 방법과는 달리, 설계 초기단계에서 해저와 해상 시스템의 통합 모델을

개발하여 설계의 정확성 향상과 운전의 고 효율화를 추구할 필요가 있다. 이를 위해, 본

연구는 해저 시스템의 모델과 해상 공정시스템의 정상상태 수학적 모델을 개별적으로

개발한 뒤에 두 개의 시스템을 통합하고자 한다, 이를 바탕으로 well의 운전시간에 따른

피드의 조성변화, 운전 시 발생할 수 있는 다양한 천이조건을 토대로 통합 시스템의

동적모사를 구현하여 결과를 분석한 뒤에 이를 상세설계 및 운전을 위한 제어시스템에

반영함으로써 보다 효율적이고 경제성이 높은 해양 플랜트를 설계하고자 한다.

공정 설계 및 운전의 최적화

a. Dynamic modeling을 이용한 offshore plant의 blowdown analysis 검증 기술 개발

산업의 안전과 극한 환경의 NORSOK 적용, 등 blowdown 시스템 설비에 대한 최적설계의

중요성이 점차 중요시됨에 따라, 육상 플랜트뿐만 아니라 해상플랜트에서도 blowdown

system의 설계 역량 확보에 대한 중요성이 부각되고 있다. 이를 위하여 본 연구는 기존

국내 기업 및 기관에서 활용하던 steady-state 기반 모델 대비 정확도가 높은 dynamic

model을 개발함으로써, 더욱 세밀한 설계능력을 갖추고자 한다. 또한 Dynamic model

개발을 통해 외국에 기술 위탁비용 및 설계 비용을 절감하고, 자체 설계 역량 보유를 통하여

주문주의 설계 변경 요구에 대한 빠른 대처 능력을 보유하는데 연구의 목표를 둔다. 기존의

국내 유수의 기업에서는 blowdown 설계 시 steady-state 기반 시뮬레이션을 이용하였다.

그러나, steady-state 기반 모델은 정확도가 dynamic 모델에 비해 낮고 또한 낮은 정확성을

보완하기 위하여, 실제보다 더 큰 design margin을 적용함으로써 재료의 단가가 상승하는

것을 감안한다면, 비용적으로 비 효율적인 설계가 진행되어 왔다. 따라서 본 연구에서는

환경과 안전을 감안한 공정시스템 개발

열 교환기 네트워크합성

스팀과 터바인 시스템의 최적화

산업 용수와 폐수의 네트워크

최적화

수소 핀치, 등

유틸리티 시스템의 모델링 및 최적화

열 교환기의 fouling제거를 위한

scheduling

스팀 시스템 management

증류탑의 열분석

고효율 열 교환기의 대체, 등 Reactive Distillation

Divided Wall Column

공정설계 최적화

화공장치 열효율 개선

운전 최적화

신기술 개발


자체적인 dynamic 모델을 개발함으로써 blowdown 시 발생하는 열 전달 및 기체의 배출속도

등을 계산함으로써 기체의 압력 및 온도 변화 그리고 vessel의 온도 변화를 보다 정확히

예측하였다. 이를 위하여 기존에 개발된 모델에 적용된 방법과 관련 모델의 장, 단점을

분석한 후에 기존 모델의 단점을 보완하기 위한 계산 알고리즘을 추가하였다.

그림 5

(A) Blowdown 이후 vessel에 작용하는 열 스트레스 및

(B) blowdown 시 시간에 따른 온도 변화예측

a B

B. 고농도 폐수 전처리 기술개발

정유나 석유화학공장에서 유지 보수기간에 발생하는 고농도의 폐수는 일반적인 운전

시에 발생하는 폐수에 비해 훨씬 높은 COD (Chemical Oxygen Demand)와 T-N (Total

Nitrogen) 지수를 보여주며 toxicity 또한 상당히 높아서 기존의 폐수처리 시설을 적용하기

어려운 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구는 이 기간에 발생하는 고농도 폐수를

전처리 할 수 있는 공정을 개발함으로써, 위탁처리 비용을 절감하고 기존의 폐수처리

시설을 지속적으로 이용하는 것에 목표를 두었다. 이를 위해 본 연구진은 전기분해

공정을 개발하였으며, 특히 전기분해 설비의 효율을 높일 수 있는 다양한 anode 및

cathode 전극 촉매를 검토 및 개발하고, 모델링을 통한 설계 및 운전조건의 최적화와

scale-up 시 경제성 평가, 등의 다양한 연구 활동을 진행하였다. 실용적인 연구를 위해

고 농도의 폐수를 정유공장으로부터 직접 조달하고, 전극을 직접 개발하는 태극 IBA 사와

첨가제를 개발하는 KhaiEL 사와 협력하여 연구를 진행하였다. 최종적으로 전극 촉매의

타입, 전류밀도, 반응온도, 반응시간, 등 설계인자와 운전조건의 최적화된 솔루션을

제공하였고, 이를 통해 고 농도의 폐수의 COD를 약 70% 제거하는 전기분해 공정을

현장에 설치하기 위한 payback 기간이 약 3-4년에 이르는 것으로 확인되었다.

C. 연소식기화기 배출가스 질소산화물(NOx) 저감기술 개발 및 현장 적용연구

현대의 산업사회에서 사용되는 막대한 에너지는 주로 열에너지로서 화석연료를 연소시켜

얻고 있다. 이 연소과정에서는 질소 및 황산화물과 같은 대기오염 물질이 다량으로 배출되며,

이 중에서 질소산화물은 SOx나 CO 등과 다르게 연료 중에 포함되어 있지 않더라도 고온

연소 중에 발생된다. 연소에 의해 배출되는 질소산화물의 대부분은 NO성분이며 이들은

공기 중에서 바로 자연 산화되어 NO2로 전환된다. 국내에서는 2005년부터 질소산화물의

배출기준을 강화하여 규제하고 있으며, 유럽에서는 현재 EURO-6와 같이 자동차의

배기가스를 강력히 규제하는 상황이다. 따라서 배출시설에서의 배출 농도를 저감시켜야

할 필요성이 점차 높아지고 있으며 그 방안으로 배출원에서의 질소산화물의 제어방안을

강구해야만 한다. 이러한 추세에 맞추어 천연가스를 제공하는 LNG기지에서는 기화기에서

발생하는 NOx의 양을 줄이기 위해 많은 연구를 진행 중이다. 따라서, 본 연구에서는 비교적

낮은 온도의 연소가스에서 NOx 양을 저감할 수 있는 다양한 기술을 검토하고, 적용 가능한

기술의 현장적용 가능성을 실험 및 모델링을 통하여 검증한다.

그림 6

고농도 폐수 전처리 기술개발 흐름도

그림 7

태극 IBA사 (A)와 인하대 (B)의 전기분해 실험장치

a B

앞서 살펴본 바와 같이 청정에너지 공정연구실은 정유 및 석유화학, 해양플랜트를 포함한

가스 & 오일 시추 사업분야에서 신 공정개발, 공정설계 및 운전의 최적화, 환경과 안전을

감안한 공정시스템 개발과 관련된 다양한 연구를 진행하고 있다. 향후에도 계속해서 국내의

산업과 국가기관의 수요에 맞는 다양한 연구를 산업체, 학계 및 국가연구기관과 공동으로

진행할 예정이다.

반면에 사업 분야를 더욱 넓혀 향후에는 모델링과 최적화 기법을 적용한 바이오

에너지, 의약품 및 정밀화학 분야로 연구를 확장하고자 하며, 이를 위해 관련 사업에

이미 진출하여 연구를 진행하고 있으며 연구교류 협약을 맺고 있는 영국의 Manchester

University와 Imperial College, 등 국내 및 외국의 학교와 협력하여 연구 및 교육활동을

진행하고자 한다. 또한, 현재 미국의 Texas A&M 대학에서 수행 중인 인턴프로그램과

같은 다양한 기회를 적극 활용하여 국제적인 공정전문가를 육성하고자 한다.

향후 교육 및 연구 방향

EDRC Annual Review 071070 04 인턴체험기(국외)

현대오일뱅크 대리 석예라

연세대학교 박사과정 유병길

2015년 3월, 영국 런던에 위치한 PSE (Process Systems Enterprise) 에서 인턴으로서, 약 6개월 간의

파견 근무를 수행하였다. 공정 모사 프로그램 중 하나인 gPROMS를 개발하고 플랜트 업체에 컨설팅

서비스를 제공하는 업무를 수행하는 부서에 배치 받아, 정유 공장의 출발점인 CDU 및 VDU공정

모사를 과제로 수행하게 되었다.

CDU공정은 가공하지 않은 원유를 정제하는 가장 첫 단계로서 그 공장의 원유 정제 능력을 나타낸다. 실제

많이 도입되는 아라비안 원유를 이용, 가상 플랜트의 설계 자료를 적용하여 약 16만 배럴/일의 원유를

처리하는 공정 모사를 수행하였다. 실제 공정 흐름과 동일한 모델링을 구성하였으며, 생산되는 제품 별

스펙을 분석하여, 모델링 결과의 신뢰도를 개선시킬 수 있었다. 실제 플랜트를 가지고 있는 공장에서는 공정

별 운전 비용을 항상 모니터링 하고 있으며, 이를 절감할 수 있는 방안을 고민하게 되는데 최적화 모델링을

통해 이를 수행할 수 있다. 과제 목표를 연간 수익 최대화로 설정하고, 관련된 운전 변수를 조절하여 연간

수익을 최대화할 수 있는 방안을 도출하였다.

인턴 사원으로 근무하면서 업무에 적용 가능한 실습 위주로 수행하였고 규격화된 커리큘럼 없이 주간

회의를 통해 원하는 내용으로 학습이 가능하여 실질적인 도움이 되는 시간이었다. 다만, 자체적인 실습

위주로 수행하여, 시행착오로 인한 시간 소모가 많은 아쉬움이 있지만, 앞으로 과제로서 배운 것을 심화된

단계까지 발전시켜 보고 싶다. 또한 외국이라는 새로운 환경에서 새로운 사람들과 일하면서 배운 그들의

문화나 사고방식, 그리고 경험은 무엇보다 값진 시간이었다.

대학원 생활의 남은 학위기간을 설계하던 중 EDRC의 해외 파견 프로그램에 대해 알게 되었고,

좋은 기회를 얻어 영국 Process Systems Enterprise(PSE) 사에서 생활하게 되었다. PSE에서는

공정의 모델링, 시뮬레이션 및 최적화를 위한 소프트웨어 플랫폼인 gPROMS를 개발하였으며, 이를

기반으로 한 다양한 소프트 웨어 패키지를 공급하고 있다.

또한 PSE에서는 국제 인턴프로그램을 운영하고 있는데, 학위과정중인 학생들이 각자의 프로젝트를

수행하는 형식으로 운영된다. PSE에 파견된 3명의 참가자들 역시 각자 프로젝트를 배정받아

수행하는 형식이었으며, 내가 배정받은 프로젝트는 ‘simulation and optimization of on purpose

propylene production process’였다. 프로필렌의 수급불균형을 해소하기 위하여 여러가지 방법의

프로필렌 생산공정이 제안되고 있는데, 본 프로젝트에서는 탈수소화 반응을 이용한 공정을

선정하여 이에 대한 시뮬레이션과 최적화를 수행하였다. 이를 통해 실제공정 운영의 조건설정에 큰

도움이 될 것으로 예상된다.

무엇보다 대학원이 아닌 회사 내 다양한 전공의 사람들이 함께 일을 진행하는 과정과 분위기를 느낄

수 있어 좋았고, 외국의 기업문화를 경험 할 수 있었던 점은 개인적으로 가장 큰 성과였다. 많은

것을 보고 느끼며 앞으로 남은 대학원생활과 이후의 시간에 대해 많은 생각을 할 수 있었던 좋은

기회였다. 잊지 못할 런던에서의 시간을 함께해 준 재흠이형과 예라누나, 그리고 Imperial college

파견 프로그램에 참여하여 3개월간 함께했던 송재형, 정우형, 동휘와 서영이에게 감사드리며, 좋은

기회를 주신 EDRC에 감사드린다.

Process Systems Enterprise2015년 3월 ~ 8월

서울대학교 석박사통합과정 졸업(인턴 수행 후 취업) 정재흠

대학원에서 나는 화학 공정 설계, 모사 및 최적화에 대한 연구를 수행하고 있으며 필요에 따라

다양한 공정 모사 프로그램을 사용해 왔다. 기존 공정 모사 프로그램이 가지고 있는 태생적인

한계를 극복하고자 다양한 방법을 시도하던 중 PSE 社의 선진 프로그램 gPROMS을 활용하여 기존

한계를 극복할 수 있는 가능성을 확인하였고 EDRC의 해외 인턴 파견 프로그램에 지원하게 되었다.

PSE 社 에서 공식 배정된 프로젝트는 “Modelling and Optimizations of Claus Sulfur Recovery

Unit”으로 Claus 공정에 대한 모델링 및 시나리오 별 공정 최적화를 수행하였고 이와 동시에 다양한

습식 아민 공정 개선안을 하나의 superstructure로 구성하고 운전 변수 및 장치 변수를 포함한

다변수 최적화를 수행하였고 이 결과 최적구조에서 에너지 소비가 10% 이상, 이산화탄소 포집

비용이 10% 이상 절감됨을 확인하였다.

gPROMS는 Equation Oriented Approach(이하 EO) 기반의 솔버와 사용자 맞춤형(User

customized) 플랫폼을 가지고 있다. 또한 사용자의 목적에 따라 자유롭게 시스템을 정의하고

지배방정식(governing equation)을 추가할 수 있으며 모델링 수준을 결정할 수 있어 사용자 맞춤형

모델링이 가능하다. 사용자 맞춤형 플랫폼은 높은 자유도를 제공하지만 비 숙련자가 사용하기에는

진입 장벽이 높다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 PSE 社 에서는 제품별로 다양한

시스템에 대한 기본 유닛을 Library 형태로 제공하고 있으며 기존 공정 모사프로그램들과 동일한

수준의 사용자 친화적 인터페이스를 갖추고 있다.

기존에 널리 쓰이는 Sequential modular approach(SM) 기반의 공정 모사 프로그램은 초기화 계산이

쉽고 과정이 직관적이며 트러블 슈팅이 용이하다는 장점이 있으나 재순환 구조나 공정 제약 조건이

많은 경우 과도하게 많은 반복계산을 야기할 수 있어 다변수 최적화를 수행하기에는 구조적인

한계를 가지고 있다. 반면 Equation oriented approach(EO) 기반의 공정 모사 프로그램은 전체

문제를 동시에 풀어낼 수 있어 다변수 최적화에 적합하나 전체 문제를 동시에 푸는 구조는 초기화

계산이 매우 어렵고 계산 과정이 난해하며 트러블 슈팅이 어렵다는 단점이 있다. 단, 재순환 구조나

공정 제약 조건이 많은 복잡한 공정에 대해서도 빠른 계산을 수행할 수 있었다.

초구조 최적화의 경우 장치 혹은 라인의 사용 여부를 결정해야하기 때문에 많은 경우 비선형정수

조합문제(Mixed Integer & Nonlinear Programming, MINLP)를 풀 수 있는 솔버가 필요한데,

gPROMS의 경우 적절한 솔버를 선택하면 이산변수(discrete variable)를 연속변수(continuous

variable)로 완화(relaxation)하여 NLP문제를 풀고 완화문제에서 얻어진 최적해 에서 다시

이산변수로 전환하여 가용해(feasible solution)를 찾는 것을 확인할 수 있었다.

EDRC를 통해 경험할 수 있었던 PSE 社의 인턴 프로그램은 해외 선진 기업에서의 실무 프로젝트

경험 뿐만 아니라 커뮤니케이션 및 해외 선진 기업의 기업 문화까지 경험할 수 있는 값진 시간이었다.


Centre for Process Systems Engineering(CPSE)는 플랜트 엔지니어링의 핵심기술인 공정시스템

엔지니어링 연구 개발을 위해 설립된 기관이다. 인턴십 기간 동안 CPSE 내 CCS(Carbon Capture

and Storage) Pilot Plant가 있어 직접 공장을 시운전 해볼 수 있는 교육 프로그램이 있어 참여하였다.

CCS는 발전소나 제철소에서 발생하는 이산화탄소를 대기로 배출하기 전 포집한 다음 압력을 가하여

액체 상태로 만들어 해저나 지하에 저장하는 기술이다. 특히 Pilot Plant는 CCS의 포집 공정을 구축해

놓은 것으로 운전조건에 따른 효율 측정 및 스타트 업, 셧타운 과정의 안전 및 효과적 방법을 준비하며,

열전달, 물질 전달을 고려해 운전해 볼 교육적 목적도 가지고 있다.

Pilot Plant 교육을 통해서 P&ID 도면을 해석하고, 라인 워킹을 해보면서 각각의 기기위치를 파악해

보았으며, 스타트 업과 셧다운에 대한 프로세스를 직접 작동해 봄으로 논문에서 보았던 장치들이 하나

하나 눈에 익숙해 지면서 유기적으로 공정을 바라볼 수 있게 되었다. 또한 이후 연구실에 소속되어

저장과정에 대해 기술추적을 함으로 CCS에 대해 통합적으로 바라볼 수 있는 기회가 되었다.

CCS가 최근 각광받는 이유는 에너지 발전 과정에서 배출되는 이산화탄소의 양을 직접적으로 줄일

수 있는 유일무이한 기술이기 때문이다. 익숙하지 않은 환경에서 당황하기도 하고 여권도난으로

인해 고생도 했지만, 이번 인턴십 프로그램을 통해 CCS 플랜트를 직접 운전하면서 체험하며 많은

것을 배우고 느낄 수 있었던 소중한 경험이었다.

Centre for Process Systems Engineering(CPSE), Imperial College London2015년 3월 ~ 8월

포항공과대학교석박사통합과정 이서영

영국 Centre for Process Systems Engineering(CPSE)는 화학 공정 최적화를 위해 알고리즘 개발,

분자 스케일에서 거시적 스케일까지의 다양한 분야에서 활발한 연구를 수행하고 있다. CPSE

인턴의 활동은 pilot plant 교육과, 개인별 연구 진행 두 가지로 나누어 진행되었다.

CPSE의 최첨단 시설의 이산화탄소 포집 공정 파일럿 플랜트에서 1주일 간의 집중 교육을 통해

CCS(Carbon Capture and Storage)의 배경 이론, 각종 공정 장치의 작동 원리, 공정의 구성과 제어

시스템의 구성 등에 대한 지식을 습득한 후, 실제 시운전 및 제어까지 직접 수행하였다. 이는 실제

산업 현장에 바로 적용할 수 있는 산지식을 습득한 소중한 경험이었다.

이후에는 포집 이산화탄소의 활용 방안에 관한 연구를 진행하였다. 포집된 이산화탄소를 지중이나

해저에 저장하지 않고 원료 물질로 이용해, 다른 화학물질을 생산하면 부가가치를 창출할 수 있다. 포집

이산화탄소의 활용방안에는 메탄올, DME(Dimethyl Ether), 포름산(Formic Acid) 생산 등이 있는데, 인턴

수행 기간 동안 메탄올 생산과 포름산 생산의 두 가지 방법에 대한 연구를 수행하였다. 각각의 공정에

대한 모델을 만든 후, 경제성과 에너지 및 이산화탄소 효율 분석을 수행한 결과, 포집 이산화탄소로

포름산을 만드는 공정이 메탄올을 만드는 공정에 비해 효율적이라는 결과를 도출할 수 있었다.

EDRC 해외 인턴 프로그램은 세계 최고 수준의 기관에서의 연구 수행, 활발한 의견 교류가 이루어지는

연구 문화, 그리고 선진 엔지니어링 교육을 경험할 수 있는 값진 시간이었다. 소중한 기회를 제공해 준

EDRC와 CPSE에 무한한 감사를 표한다.

서울대학교 박사과정 전정우

1년 전 이맘때를 기억한다. 난 당시 굉장히 들뜬 마음으로 2015년 새해를 보내고 있었다. 3월부터

EDRC의 해외 인턴쉽 프로그램을 통하여 영국 임페리얼 컬리지에 갈 기회를 얻었기 때문이었다.

해외에서의 첫 대학원 생활에 대한 기대감과 낯선 환경에 대한 불안함이 뒤섞여서 연초가 어떻게

지나갔는지도 모를 정도로 빠르게 흘러갔다. 마침내 출국. 비록 완벽하게 준비되지 않은 상태에서

도착한 영국이었지만, 함께 간 동료들이 있었기에 3개월의 시간은 큰 탈도 없고 외롭지 않게 지낼

수 있었다. 오히려 한국에서 누릴 수 없었던 시간과 사고의 자유를 충분히 누릴 수 있는 기회였다.

임페리얼 컬리지의 대학원생으로서 얻은 가장 큰 소득은 나에게 주어진 자유를 최대한 실용적으로

활용하는 방법과 그에 대한 책임을 지는 법이었다. 학생에 대한 일방적인 지도가 아닌 스스로 연구

주제와 문제에 대한 해결법을 고민하도록 유도하는 시스템이 비단 대학원 과정뿐만 아니라 학부

수준까지 매우 자연스럽게 정착되어 있는 것이 내심 부럽기까지 했다. 그리고 대한민국의 교육,

연구 시스템도 언젠가는 이런 방향으로 발전했으면 좋겠다는 희망을 품고 앞으로의 내 남은 대학원

생활도 이러한 방향으로 나아가야겠다고 다짐했다.

한국으로 돌아 온지도 벌써 8개월이 흘렀다. 다시 한국의 시스템에 적응하고 열심히 졸업을 위해 눈코

뜰 새 없이 하루하루 살아가고 있지만, 그곳에서 세운 자유의 활용과 책임의 원칙에 대해 방향성을

잃지 않으려고 노력 중이다. 앞으로도 많은 사람들이 EDRC의 해외 인턴쉽 프로그램을 통해 수많은

기회를 얻을 것이다. 그 분들도 나와 같이 인생에서 남을 만한 큰 방향 하나를 잡고 오길 기대한다.

2015년 영국 CPSE 인턴 프로그램에 참여할 수 있는 기회를 얻었다. 해외를 나간 것은 이번이

처음이 아니었으나, 순수 배움을 목적으로 출국을 한 것은 이번이 처음이었으니 배움의 기회에 대한

큰 기대와 미지의 분야에 대한 약간의 걱정이 교차하는 심정이었다.

인턴 프로그램은 크게 두 파트로 나뉘어져 있었는데, 1주 간의 Carbon Capture Pilot Plant

교육이수와 DME 프로세스에 관한 리서치 프로그램 참여였다.

가장 인상적이었던 부분은 건물 내에 설치되어 있던 Pilot Plant 그 자체였는데, 이는 현장에서의

실습과 이론을 한 번에 배울 수 있도록 학습 모듈이 설계되어 있었다. 신입사원 시절 해양설비

공정설계 분야에 근무하면서 생소한 설계/현장 용어와 설계이론을 습득하기 위해 힘들어 했던 지난

날들이 떠오르는 순간이었다. 이런 곳에서 실제 설비를 만지고 구동시켜보면서 용어와 이론에 졸업

전부터 익숙해질 현지 학생들이 매우 부러워지는 순간이기도 했다. 이후 나머지 12주는 리서치

프로그램이었다. 현지 기관의 사정상 DME 생산공정의 새로운 모델을 개발하는 작업을 돕게 되었다.

연구는 Syngas에서 단일 Reactor를 통해 DME를 생산하고자 했던 내용이었고, 공정 모델링을

담당하여 업무를 진행하던 중 해당 공정의 큰 단점을 발견하게 되었다. 결국 기존 Multi-Reactor

모델 대비하여 Operability가 부족할 수 밖에 없는 구조임을 어필하게 됐고, 단일 Reactor 구성은

실용적이지 않을 것으로 결론이 나게 되었다.

비록 직장 내 업무와 큰 연관성이 없는 연구에 배치 받게 되어 매우 아쉬웠으나 현지 연구원 및 지도

교수와의 교류를 통해 연구개발이 이루어지는 방식을 알 수 있는 좋은 기회가 되었다.

서울대학교석박사통합과정 정동휘

삼성중공업 대리 이송재


Texas A&M University, Energy Institute- 2015년 10월 ~

2016년 4월

서울대학교 석박사통합과정 양시엽

텍사스 A&M 대학교는 공학 분야, 특히 석유 공학 분야에서 미국 내 학부 및 대학원

랭킹에서 최상위권을 다툰다. Energy Institute는 현재 인류가 직면한 에너지와 관련된

시급한 문제들을 다루기 위하여 다 학문적 접근을 목적으로 설립된 기관이다.

이 곳에서 다섯 명의 학생 인턴은 인턴을 시작하면서 한국에서 기존에 하고 있던

연구 및 관심 분야를 프리젠테이션하여 에너지 인스티튜트에 소속된 다섯 분의 지도

교수님과 1:1 매치되었다. 각 인턴은 지도 교수님 연구실 소속의 대학원생들과 함께

공동연구의 기회를 통하여 각자 본인의 관심 연구를 충실하게 수행하고 있다.

현재 이 곳에서 수행 중인 연구는 수압파쇄 제어에 관한 연구이다. 수압 파쇄법은 셰일

가스나 셰일 오일과 같이 셰일 층에 있는 에너지원을 생산해 내기 위한 필수적인 방법으로

미국 내에서 현재 활발하게 연구 중인 분야의 하나이다. 투과도가 낮은 지층을 고압의 물과

작은 실리콘 알갱이 등의 프로판트를 넣어 에너지원 생산이 가능하도록 만드는 방법이다.

이 파쇄의 과정을 이동 경계 조건 하에서 편미분 방정식으로 동적 모델링하여 최적의 생산

조건을 위한 제어 기법을 연구하고 있다. 한국과는 달리 지하자원이 풍부한 미국에서 접할

수 있는 다른 연구 분야라는 것에 흥미를 가지게 되었다. 기존에 하던 것이 아닌 새로운

분야에서 일정한 성과를 기대하기에 반년은 짧은 기간이지만 최대한 밀도 있게 진행하여

좋은 결과물을 가지고 돌아가기 위하여 준비 중이다. 끝으로 좋은 연구 환경에서 마음껏

연구하는 인턴십의 기회를 준 EDRC에 감사드린다.

University of Stuttgart- 2015년 7월 ~ 8월

서울대학교 박사과정 이신제

2015년 여름 독일에 있는 슈트트가르트 대학교의 Institute for Systems Theory and

Automatic Control (IST)에서 단기 연수를 진행하게 되었다. IST는 시스템 및 제어 이론에

대한 이론적인 연구를 활발하게 하고 있는 연구소이다.

비록 짧은 시간이었지만 몇 가지 연구를 함께 수행하여 성과를 낼 수 있었는데 첫

번째는 distributed and economic MPC에 대한 연구로 스마트 플랜트 구현의 핵심

기술인 economic MPC 기법을 개발하기 위해 먼저 이에 대한 선행연구를 진행하였다.

IST에서는 현재 economic MPC 대한 연구를 활발히 진행하고 있으며 특히 stability와

관련된 연구로 기존 EMPC 알고리즘의 최적화 부분에서 fixed terminal cost를 개선시킨

self-tuning terminal cost를 제안하여 독자적인 EMPC 알고리즘을 개발하였다. 또한

distributed and economic MPC 알고리즘 개발 및 stability 연구를 진행하였는데 우선

기본적인 EMPC 알고리즘을 예제 공정에 구현하였고 distributed state estimation 기법을

이용하여 데이터 quality 문제를 해결하여 distributed EMPC 알고리즘을 개발 중에 있다.

완성된 프레임워크는 그림 1과 같은 구조를 갖게 된다. 다음으로 상수관망의 누수 및

파열에 대한 수학적 모델링을 완성하였다. 상수관망 모델링 부분은 계획에 없었으나

연구원과 논의 후 진행한 내용으로 원래 상수관망의 수학적 모델 없이 데이터만 가지고

누수나 파열 같은 이상이 발생했을 경우 감지 및 진단하는 연구를 하여 논문에 게재를

했었다. 결론적으로 dynamic Bernoulli equation과 consensus 모델을 사용하여 누수의

다이나믹스를 모델링하였다.

연구 외에도 연수를 통한 독일 연구원들과의 교류가 큰 수확이라 생각한다. 특히

박사과정 학생인 Jingbo Wu는 연수를 진행하면서 많은 도움을 주었던 학생으로

distributed state estimation에 관한 연구를 주로 하고 있어 선행연구에 많은 도움이

되었고 상수관망 모델링에 관한 내용을 같이 진행하여 상수관망의 누수 및 파열

다이나믹스에 대한 모델을 완성하는데 큰 도움을 주었다.

이번 독일 연수를 통해 연수의 주목적이었던 distributed and economic MPC에 대한

기본적인 알고리즘을 개발한 것이 가장 큰 성과라고 생각한다. 두 달이라는 짧은

기간이었지만 이를 계기로 서울대 에너지공정공학연구실과 IST 연구실이 지속적인

연구 교류를 할 수 있는 시발점이 되었으면 하는 바람이다. 이미 연수 기간 동안 진행된

연구와 그로부터 발전된 연구로 공동으로 논문을 제출할 예정이며 이를 위해 이메일을

통한 지속적인 연구 교류를 하고 있다. 또한 미래에 비슷한 형태의 연수 기회가 주어져

양 연구실의 학생을 파견하여 연구를 수행했으면 하는 바람이다.

그림 1(왼쪽)

Distributed and economic MPC

그림 2(오른쪽)

IST 연구소

EDRC Annual Review 077076 05 해외인턴 기관장

Process Systems Enterprise(PSE)는 첨단 프로세스 모델링 기술에 특화된 기업으로

기존에 만족스러운 해결책이 없는 문제를 해결하기 위한 새로운 기법과 도구, 아이디어를

개발합니다. 기존보다 약간 더 뛰어난 개발, 해결책이 아닌 문제 해결을 위한 근본적인

새로운 솔루션을 개발합니다.

PSE에는 박사 학위 소유자가 60명이 넘으며, 인턴프로그램에서 학생들은 이들과 함께

최신 모델링 기술을 연구하게 됩니다. 경험이 풍부한 인력과 협력하고, 직접 참여하여

연구에 기여하게 됩니다. 인턴들에게는 세계 최고 프로세스 모델링 전문가들과 함께

작업할 기회가 주어지기 때문에 유용한 경험이라고 생각합니다.

PSE는 전 세계 곳곳에서 인턴을 받고 있으며 독일, 포르투갈, 스페인 이탈리아 등 다른

유럽 국가는 물론 미국에서도 오고 있습니다. 이 인턴들은 엔지니어링 수업을 1-2년

들은 학생부터 졸업이 얼마 안 남은 학생 그리고 박사 과정 등 다양합니다.

한국 학생이 인턴으로 참여한 것은 올 해가 처음이었습니다. 박사과정(서울대, 연세대)

중인 학생 2명, 기업 재직자(현대 오일뱅크) 1명이 참가하였습니다.

이번 EDRC와의 인턴프로그램은 매우 긍정적이었습니다.

한국 학생들이 근면 성실하다는 것은 이미 잘 알려진 사실이며, 이 인턴들도 프로젝트에

노력을 아끼지 않았습니다. 그리고 빠르게 새로운 지식을 습득하고 이해하며 체계적으로

지식을 정리하고 발표하는 능력이 매우 인상적이었습니다. 이런 점들이 이번 인턴십을

더욱 성공적으로 만들었다고 봅니다.

한국 학생들은 지금까지의 인턴 중 최고였으며, 앞으로 더 많은 한국 학생들이 PSE의

인턴프로그램에 참여하기를 기대합니다.

Professor & CEO Costas Pantelides at Process Systems Enterprise(PSE)

저는 Imperial College London의 Nilay Shah입니다.

저희는 인턴십 프로그램에 매우 만족하고 있습니다. 제가 보기에 성공에 기여한 가장

중요한 요소는 한국과 영국 양측의 뛰어난 계획인 것 같습니다.

엔지니어링개발연구센터(EDRC)에서 뛰어난 엔지니어링 배경을 가진 적합한 학생을

엄선하였고, 저희는 연구기간이 적합하고 학생들의 능력에 잘 부합하는 프로젝트를

선정했습니다.

협력을 통해 프로그램을 잘 계획한 것이 성공 비결이며, 학생들이 저희 대학에 와서

Pilot Plant에서 유용한 기술을 배우고 연구 프로젝트에 기여할 수 있는 프레임워크를

갖췄습니다.

한국에서 온 학생들은 학부와 박사 과정에서 훌륭한 교육을 받았기 때문에 바로

프로젝트에 투입될 준비가 되어 있었습니다. 복잡한 엔지니어링 프로젝트와 연구 과제를

잘 이해하고 곧 바로 생산성을 발휘할 수 있었습니다. 한국 학생들이 저희 대학 연구원과

팀을 구성했는데 탁월한 팀워크를 보여줬습니다.

한국에서 이미 훌륭한 교육을 받아서 많은 도움이 되었습니다. 앞으로도 많은

학생들에게 이 프로그램을 추천하고 싶습니다

인턴십프로그램은 Pilot Plant 운전과 제어에 관한 현장 경험을 쌓을 수 있고 프로세스

시스템 엔지니어링에서 직면하는 실질적인 연구 경험을 쌓을 수 있는 기회입니다.

모델링, 디자인, 최적화에 관심이 있는 학생이라면

Imperial College London의 Centre for Process Systems Engineering(CPSE)이 많은

도움이 될 것입니다.

Professor Nilay Shah in CPSE at Imperial College

078 05 해외인턴 기관장

·EDRC 기존 교육 프로그램과 병행 실시 가능

·국내의 교육취약 분야 수혈을 통한 단기간 기술역량 고취

·글로벌 유수 엔지니어링 기업·기관 선진교육과정 도입하여 국내 개설

·IFP(100여개), UOP(70여개), PetroSkills(200여개), AspenTech(100여개) 등 약 500여개 엔지니어링 교육과정

·참여방법

·PetroSkills Geology, O&M, Petroleum, Oil&Gas, Process, Pipeline, Production, Reservior, HSE, Business, Mechanical, PM 등

·UOP 공정설계 과목(EDS 및 PDF)과 licensor 공정 위주

·IFP Exploration&Production, Refining&Chemicals, IC Engines&Lubricants, Economics&Management

·aspenTech 엔지니어링관련 공정 모델링, 모사 및 최적화 SW

UOP

AspenTech

PetroSkills

IFP

선진 교육 예시

선진교육과정

선진교육의 내재화를 통한 세계적 엔지니어링 교육 인프라를 갖춘

글로벌 엔지니어링 허브

선진교육과정 신청 해외교육기관과 협의(강사, 교육비, 장소 등) 신청기업과 교육내용 확정 교육 진행

·대상 플랜트 엔지니어링 관련 대기업, 중견·중소기업


선진기관 교육

저희 학생들이 지난 몇 개월간 참여했던 인턴십은 매우 성공적이었습니다.

우선 연구에 필요한 배경 지식이 매우 풍부했으며 여기서 근무하는 Postdoc과 한 팀이

되었는데 최신 장비를 활용해 새로운 아이디어를 실험했습니다.

문헌에서 많은 단서를 수집하고 새로운 주제에 관한 지식을 빠르게 습득했습니다.

저희는 알고리즘을 검증할 기회가 생겼고 학생은 새로운 최적화 문제를 다뤄보고 문헌을

읽어보고 최적화의 응용을 이해하는 기회가 되었기 때문에 양측에 도움이 되었습니다.

학생들은 기술적인면에서 많은 준비가 되어 있었으며, 긍정적이고 스스로 즐기면서

하려는 자세도 갖고 있었습니다.

무엇보다 배우려는 자세로 새로운 발견을 논의하고 필요하면 적극적으로 나서는 면이

있었습니다.

이런 요소가 이 인턴십을 더욱 성공적으로 만든 것 같습니다.

인턴십이 성공적이려면 배우려는 자세와 연구소 내 직원들과 하나가 되려는 노력이

중요한 것 같습니다. 새로운 환경과 문화에 적응하는 것이 중요합니다. 개방적이고

긍정적인 자세를 가져야 최고의 성과를 낼 수 있는 것 같습니다

Professor Claire Adjiman in CPSE at Imperial College

EDRC Annual Review 081080 06 인턴체험기(국내)

SK가스 인턴수행 후기

SK가스와 함께 진행해온 ‘EDRC 산학협력과제’는 대학원 첫 학기부터 저와

함께였습니다. 함께 과제를 수행하는 같은 연구실 선배님께 과제에 대한 대략적인 설명을

듣고 설렘 반 긴장 반인 마음으로 판교로 첫 출장을 가던 때가 아직도 기억이 납니다.

딱히 학생이 인턴으로 활동하는 프로그램이 별도로 마련되었던 것은 아니지만, 해당

산학협력과제를 진행해오면서 약 10여회 이상 필요할 때마다 수시로 판교의 SK케미칼

가스연구소를 방문하면서 회사측의 담당자 분들과 함께 과제를 수행해왔습니다. 주로

과제의 전체적인 진행방향을 결정하거나 시뮬레이션을 통해 중간결과물을 만들어

가면 함께 평가하고 수정사항을 찾아 가는 방식으로 회의가 진행되었는데, 가끔 회의가

예정보다 길어지거나 문제가 발생하여 진행이 더딜 때에는 판교로 출장 와있는 것이

짜증나고 힘들었습니다. 하지만 함께 과제를 진행하는 회사측의 담당자 분들 그리고

연구실 선배님이 열정적으로 문제를 해결해 나가고자 노력하는 모습을 보면서 스스로를

다잡고 다시 일에 집중할 수 있었습니다. 우선, 과제 진행 초기에 직접 판교로 출장을

가서 기업측의 담당자 분께 프로젝트의 개요와 공정에 대한 구체적인 설명을 들을

수 있었던 것이 과제 진행 전반에 큰 도움이 되었고, 이후에 본격적으로 프로젝트를

수행하는 과정에서도 출장시의 과제 진행 및 의사결정의 속도가 각자 한쪽은 연구실에서,

다른 쪽은 회사에서 따로 과제를 진행할 때보다 몇 배는 빨랐던 것 같습니다. 특히 바로

옆에서 함께 연구를 진행하며 각자 과제에 대해 고민해 왔던 내용들을 교환하고, 서로

빠르게 피드백을 주고 받는 것이 판교 출장의 가장 큰 장점이었습니다. 또한 경험 없는

신입생인 제게 ‘학교 외부에서 타 조직과의 협력활동’은 만약 제가 연구실에서 자료만

만들어내고 있었더라면 경험할 수 없었을 신선한 자극이 되었습니다.

EDRC 산학협력과제로 수행하던 프로젝트의 대상 공정은 실제로 울산에 건설되고

있었는데, 과제중간(15년도 9월경)에 그 시점까지의 과제 진행 사항을 현장의

엔지니어들께 설명해드리고 현장의 필요를 프로젝트에 직접 반영하기 위해 site에 직접

방문한 적이 있습니다. 당시에 완공된 상태는 아니었지만, 대부분의 주요 단위공정들은

모두 site에 들어와 있었고 Piping도 어느 정도 완성된 상태였기 때문에 PFD나 P&ID을

통해 종이로만 접했던 공정을 실제로 볼 수 있는 절호의 기회였습니다. 더불어 현장

엔지니어 분들이 OTS를 수행하는 모습, 공장 제어실의 내부, DCS등을 모두 직접 볼 수

있었습니다. 사실, 이렇게 직접 site에 방문하기 전까지는 학교에서 배운 것 외에 현장에

관한 것들은 전부 말로만 ‘이런저런 것들이 있고 이런저런 일을 한다더라’ 정도로만

들어봤었지 실제 현장은 어떤지(예를 들자면 공장의 건설이나 오퍼레이터들의 OTS가

어떻게 진행되는지, 플랜트가 어떻게 생겼는지, 단위 공정들의 배치 구조는 어떤지

등)에 대한 정보가 전무하다고 보아도 무방할 정도로 현실감이 없었습니다. 그런

저에게 당시 울산으로의 출장은 화학 공정이 어떤 규모이고 산업 내에서 어떤 위치를

차지하고 있는지 조금은 피부로 와 닿게 된 계기가 되었습니다. 주로 과제의 대상이

되는 ISBL만을 위주로 서면으로 공정을 대해왔기 때문에 그 외에 OSBL의 저장탱크와

같은 다른 장치들의 규모나 구성에 관심을 준 적도 없었는데, 직접 가서 보니 단위 공정

하나하나가 새롭게 다가왔습니다. 울산 공장 견학 당시 현장에서 담당자 분께서 직접

가이드(?)까지 해주셔서 굉장히 자세한 설명을 들을 수 있었습니다. 실제 현장을 보며

새로 알게 된 정보들만큼이나 ‘아, 내가 이 과제를 잘 수행하면 여기에 실제로 도움이 될

수 있겠구나.’라는 확실한 동기를 얻은 것이 현장 방문을 통해 얻은 큰 소득이라고 할 수

있겠습니다.

가깝게는 판교로, 멀게는 울산으로 연구실을 떠나 다른 분위기에서 과제를 수행할 수

있었던 경험은 프로젝트가 종료된 후에도 강렬한 기억으로 남을 것 같습니다.

서울대학교 화학생물공학부 석사과정 배재한

판교 SK케미칼 가스연구소 출장시, 부서 회의실에서 공동으로 과제수행


영진화학공업㈜ 인턴수행 후기

대우조선해양 인턴수행 후기

경북대학교 석사과정 고유진

FAU Busan 김경묵

저는 ‘회분식 고분자 반응용 자동제어 시스템 구축’ 과제를 수행 중인 경북대학교

화학공학과 석사 2년차인 고유진이라고 합니다.

함께 과제를 수행하고 있는 영진화학공업에 인턴을 다녀오게 되었습니다. 실제로 어떠한

새로운 기술을 현장에 성공적으로 적용시키기 위해서는 현장 운전자 분들의 다년간의

경험과 필요를 파악하고 충분히 반영해야 한다고 생각합니다. 서로 소통이 되지 않은 채,

일이 진행되다 보면 결국에는 서로 엇갈린 방향을 향해 나아갈 것입니다.

인턴 기간 중 직접 경험한 현장경험은 전체적인 것에서부터 세밀한 부분까지, 자동화

시스템을 구성하고 공정을 제어하는 일에 큰 도움을 주었습니다.

Recipe management module을 위해 제품별 원료 총량, 중합 온도, 승온 시간, 개시제

투입시간 등 관련 정보를 숙지할 수 있었습니다. 또한, 자동화 시스템 구축을 위해

컨트롤 밸브, 압력계, 온도계 등의 설치 및 점검, 교체를 통해 하드웨어를 구성하는 일

또한 운전자 분들의 도움을 얻어 시행할 수 있었고, PLC, 각 센서들, 컨트롤 밸브, 준비된

소프트웨어를 연결한 후, 운전자분과 함께 입출력이 정확한지 확인하며 제어 환경을

구성하였습니다. 무엇 하나 한 번에 되지 않고, 아직 경험이 일천한 저희로서는 쉽지 않은

작업이었지만 숙련자 분들과 협력하여 보다 원활하게 완성시킬 수 있었던 것 같습니다.

그 후, 2주간의 인턴이 끝난 후에도 함께 과제를 수행하여 dropping과 설정온도(±0.3°c)

를 안정화시키는데 성공하였습니다.

길지 않은 기간이었지만, 학부생활 때 이론으로만 배웠던 회분식 반응기나 응축기 같은

장치들의 쓰임, 고분자 중합온도의 영향, 그리고 직접 공정을 제어하는 등의 모호하고

추상적이었던 개념과 이론을 보다 명확하게 이해하여 현장에 적용할 수 있었습니다.

이런 뜻 깊은 경험을 할 수 있는 기회를 주신 영진화학공업, 성수환 교수님, 그리고 EDRC,

마지막으로 현장에서 많은 도움을 주신 분들에게 감사합니다.

2015년 8월 24일부터 동년 10월 9일까지 Fire and gas system mapping을 주제로

인턴을 수행하였다. 7주간 거제와 부산을 오가며 대우조선해양 가스안전설계연구부와

함께 mapping tool 개발에 주력하였으며, 소정의 결과를 얻을 수 있었다.

본 인턴의 핵심은 소프트웨어를 이용한 시추선 내에서 불꽃 및 가스 감지기 설치를

최적화 하는 것이다. 소프트웨어에서 우선 시뮬레이션을 행하고, 이후에 실제로

감지기들을 선체 내에 설치를 한다. 적은 수의 감지기로 최대 범위에 걸친 발화 및 폭발

위험을 예측해야한다.

Sketchup은 본 프로젝트에서 사용된 핵심 소프트웨어이다. 3D 모델링이 상당히 수월하게

조작이 되게끔 만들어졌으며, 처음 접근시에도 짧은 시간 내에 기본적인 기능들을 익힐

수 있다는 것이 장점이다. 그 중에서도 프로그래밍 언어가 함께 내장된 점은 차후 자동화

시뮬레이션, 정확한 모델링 표현 등을 가능하게끔 해준다. 프로그래밍 언어는 Ruby이며,

이를 활용하여 아래의 작업들을 진행하였다.

우선 불꽃 감지기와 가스 감지기의 탐지범위를 나타내었다. 통상적으로 불꽃 감지기는

끝이 둥근 원뿔 모양을, 가스 감지기는 구와 캡슐 모양을 가진다. 향후 사용자가

원하는 크기의 탐지범위를 모델링 하기 위해, 반지름, 각도, 길이에 대한 부분은 변수로

처리하였으며, 이는 입력창을 생성하여 편리하게 탐지범위를 결정하게끔 하였다.

가스 감지기와 불꽃 감지기의 가장 큰 차이는 기본 탐지범위와 실제 탐지범위의 차이

여부이다.만약 장애물을 사이로 감지기는 장애물 앞, 불꽃은 장애물 뒤에서 생성이

된다면, 감지기는 장애물 뒤편을 감지하지 못한다. 따라서, 불꽃 감지기는 기본 원뿔 모양

외에도 실제 탐지범위만을 표현해주는 ‘레이캐스팅’ 효과가 더해줘야 한다. 이 기능은 본

인턴쉽 후반에 추가가 되었다.

감지범위가 선체 내의 임의의 구역에서 얼마나 그 비중이 되는지 확인을 해주는 툴도

함께 제작되었다. 보통 임의의 구역의 크기는 직육면체 모양으로 설정한다. 그리고 그

내부에 감지기의 감지범위를 나타낸다. 여기서 행하여야 할 작업이 ‘단면도’ 추가인데,

이는 특정 높이에서 잘라낸 3D 모델들의 윤곽선을 보여준다. 3D로도 감지범위 정도를

나타낼 수 있으나, 단면도를 통해 확인하는 것이 더 보기가 편하다. 이후, 서로 다른

색깔을 추가하여, 물체, 감지된 범위, 감지되지 않은 범위를 구분한다. 그리고 다시,

중복된 감지 범위는 별도의 색깔로 구분한다. 이 작업까지 완료가 된 후, 단면도 내부에

생성된 서로 다른 색깔들을 % 계산의 방법으로 전체 넓이 중 감지기에 의해 감지된

넓이만을 계산한다.

처음에는 소프트웨어에 대한 숙련도 부족, 프로그래밍 작업에 대한 전반적인 이해도

부족으로 인해 많은 시행착오를 겪었다. 그 중 논리를 만들어내는 작업이 가장 쉽지

않았는데, 어떻게 하면 시뮬레이션이 생각대로 흘러가는지 그 시나리오와 이를 컴퓨터


언어로 나타내는 부분에서 상당한 시간을 보냈다. 끈임 없는 토의와 관련 학문 공부,

그리고 프로그래밍 작업을 하며 인턴쉽의 대부분을 보냈으며, 그 끝에는 본 프로젝트

연구의 목표에 상당히 근접한 결과를 만들어냈다. 완전 자동화에는 미치지 못하였지만,

Fire and gas mapping이 Sketchup에서도 나타낼 수 있는 가능성을 상당히 볼 수

있었으며, 향후 연구에도 활용될 것으로 생각된다.

인턴쉽 참여를 통해, 학교에서 배울 수 없었던 학문의 접근과, 스스로 생각하고 주어진

문제를 해결하는 능력을 배울 수 있었다. 물론, 이 부분은 EDRC 프로젝트에 참여를 하지

않았으면 얻을 수 없는 부분이었다. 대학원 과정에 있어서 가장 중요한 경험이 될 것이며,

미래에도 이 과정들이 충분히 활용이 될 것이다.

그림 1(왼쪽)

불꽃 감지기 실제 감지범위 시안

그림 2(오른쪽)

불꽃 감지기 예측 감지범위 생성

그림 3(왼쪽)

불꽃 감지기 예측 및 실제 감지범위 생성

그림 4(오른쪽)

단면도

그림 5(왼쪽)

입력창 생성

그림 6(오른쪽)

가스 감지기 탐지 범위 생성

레드원 테크놀러지를 다녀와서

성균관대학교 전자전기컴퓨터공학부 석사과정 한예람

레드원테크놀러지(주)는 로봇기술 개발 프레임워크, 모바일 로봇, manipulator, 로봇

제어기 및 센서 등을 개발하는 기업이다. 현재 EDRC과제로 진행 중인 프로젝트는

해양플랜트 및 구조물 안전 진단을 위한 군집 해양로봇 개발에 관한 프로젝트이며,

레드원은 하드웨어 제작 및 센서에 관한 부분을 담당하고, 성균관대학교는 다년간의

노하우로 축적된 군집로봇 통합 플랫폼 기술과 제어 알고리즘 개발을 수행한다.

인턴 수행 계획은 1차년도에 총 16주였으며, 대학원생 7명이 참여하였다. 1차 교육과정

때에는 해양로봇 프로젝트를 위한 기초지식 함양과 연구에 대한 이해도를 향상시키기

위한 기본 교육을 수료하였다. 광주에 위치한 레드원으로 이동하여 해양 기본지식,

로봇공학 기초교육, 리눅스 및 해양로봇 시뮬레이션 툴인 MOOS-ivP에 대한 이론 교육을

7일에 걸쳐 수료하였다. 이 때 배운 기초 이론들을 바탕으로 성균관대학교에서 담당한

부분들을 개발하였고, 2차 파견 때는 개발한 소프트웨어를 실제 로봇에 넣어서 실험을

하였다. 실험장소는 완도 해역 근처 해상에서 배를 띄워 실험하였다. 시뮬레이션으로만

돌려봤던 프로그램을 실제 해양로봇에 적용시켜 구동을 했을 때, 시뮬레이션과 실제

로봇의 차이 때문에 발생하는 오류가 발생하기도 했다. 배위에서 1박 2일간 오류를

고쳐가며 프로그램을 수정하였다. 어두울 때 하기 힘든 카메라 센서 테스트는 낮에

수행하고, 밤에는 GPS 테스트를 하였다. 이번 실험을 통해 해양로봇의 무인 자율 주행에

필요한 각 컴포넌트들의 테스트와 PWM 입력에 따른 선속도/각속도/회전 반경에 대한

데이터를 얻을 수 있었다.

3차 파견 및 4차 파견 때는 해상 실험 데이터를 바탕으로 실내에서 각 구성 요소들에

필요한 알고리즘을 개발하여 실험하였다. 개발하고 있는 각 컴포넌트들이 안정화되고

개발이 완료되면 해상 실험을 진행할 계획이다. 연구실 내에서 단독으로 진행하기 힘든

프로젝트를 레드원테크놀러지와 함께 진행하면서 서로의 기술과 노하우를 공유하고

서로 보고 배울 수 있었고, 시뮬레이션뿐만 아니라 직접 실험을 해봄으로써 개발 중인

알고리즘과 소프트웨어가 더욱 발전 할 수 있었다. 해양 로봇이라는 특성상 실험 환경도

아무데서나 할 수 없는 것이고, 개발 환경도 척박하였지만 이번 기회를 통해 어디에서도

겪지 못할 좋은 경험을 하였다.


라미화장품 인턴수행 후기

라미화장품은 국내 최대의 의약품 브랜드 동아제약에 의해 설립된 화장품 회사로,

그룹의 모회사인 동아제약의 오랜 의학적 연구경험과 노하우에서 얻은 피부생리학적

기초자료를 화장품 특성에 맞도록 발전시켜 개발하여 인체에 안전한 고품질의

우수화장품 개발에 대한 노력을 지속해온 기업입니다. EDRC 인력양성 사업을 통한

라미화장품과의 협업으로 본 연구실, 한양대학교 분자열역학 연구실, 은 흡수성 소재에

관한 오랜 연구 경험을 바탕으로 superabsorbent polymer (SAP)의 연구 및 실제로

기업에서 사용할 아이디어를 얻는 기회를 갖도록 하였습니다.

보름여간의 인턴파견 과정에서는 본 연구실의 연구 노하우를 전달하면서 회사의

업무 수행체계를 경험하는 것을 목적으로 하였습니다. 고흡수성 수지의 합성방법 및

물성측정방법을 전하고 기업에서 자체적 실험을 가능하도록 세팅하였습니다.

고흡수성 수지, acrylamide (aam) Gel 합성

Nano-sized particle gel 합성법: Free-radical polymerization을 이용하며 dispersion

상태에서 particle size를 조절하여 수백nm size의 particle gel을 합성한다. 사용하는

initiator, surfactant 등의 요인에 의해 particle size를 조절 가능하다.

① AAm (0.2g), N,N'-Methylenebisacrylamide (BIS, 0.01g), DI water (50mL) 혼합물을

N2 gas stream, condenser가 장치된 polymerization reactor에서 균일하게 1시간 동안

섞는다.

② Ammonium Persulfate (APS, 0.01g) 을 1mL DI water에 녹인 용액을 반응용액에

투입하여 70℃에서 7시간동안 반응을 진행한다.

Superabsorbent Polymer (SaP) 물성 측정

한양대학교 화학공학과 박사과정 이찬희

그림 1(왼쪽)

particle gel 합성과정

그림 2(오른쪽)

particle gel 합성 결과물


Stokes-Einstein equation: DLS method를 통해 얻어낸 correlation curve를 exponential

function에 fitting함으로써 diffusion coefficient (D)를 계산할 수 있다. 측정한 diffusion

coefficient (D) 와 Eq. (1) 의 Stokes-Einstein equation을 통하여 Hydrodynamic diameter를

계산할 수 있다.

Eq. (1)

: Hydrodynamic diameter. : Solvent viscosity.

: Boltzmann constant. : Absolute temperature.

: Diffusion coefficient.

Eq. (2)

: Hydrodynamic diameter.

: Boltzmann constant.

: Diffusion coefficient.

Bulk Gel

Water Uptake Measurment (WUM) Method: 시간에 따른 건조 고흡수성 수지 무게 대비

용액을 흡수한 고흡수성 수지의 샘플 무게 변화량을 측정

그림 5(왼쪽)

DLS 측정 분석 결과

그림 6(오른쪽)

WUM Method 결과

Bulk Gel 합성법: Free-radical polymerization을 이용하며 particle gel보다 고농도의

monomer solution을 이용하여 합성을 진행하고 고분자 사슬의 길이를 길게 합성하기

위하여 촉진제인 N,N,N’,N’-tetramethylethylenediamine (TEMED)를 이용한다.

① AAm (4.76g), BIS (0.07g), DI water (50mL) 혼합물을 N2 gas stream, condenser가

장치된 polymerization reactor에서 균일하게 1시간 동안 섞는다.

② APS (0.025g)을 1mL DI water에 녹인 용액과 TEMED accelator (0.2mL)를 반응용액에

투입하여 10℃에서 48시간동안 반응을 진행한다.

③ 말랑말랑한 젤리형태의 Bulk Gel을 진공 조건에서 용액을 모두 흡수시켜 건조한 Bulk

Gel을 얻는다.

고흡수성 수지의 흡수성 측정

Nano-sized particle gel

Dynamic Light Scattering (DLS) Method: 광자상관 분광법 (Photon Correlation

Spectroscopy, PCS)과 함께 준탄성 광산란(Quasi-elastic Light Scattering, QELS)

이라고도 불리며 시료 내 입자에 의한 빛의 산란 강도를 측정

그림 3(왼쪽)

말랑말랑한 젤리형태의 Bulk gel

그림 4(오른쪽)

건조된 Bulk ge

EDRC Annual Review 091090

01 Fire Safety Risk Assessment for Natural Gas Treatment Process(천연가스 취급시설에서의 화재안전 위험성평가)

02 유화중합 PVC 고분자 제품 내 잔류 모노머 제거를 위한 고효율 stripping column 공정 기술 개발

03 4성분 액액-평형 실험 및 NRTL Parameter 구축

04 Separator의 Resident Time에 따른 Water내 Oil Concentration 변화, Droplet Size 분포 예측 및 분석

05 해양 원유 생산설비용 정량적 위해도 계산서 개발

06 고농도 폐수 (High Strength Wastewater) 전처리 기술 개발

07 Acid Gas Removal Unit과 Dehydration Unit의 상호관계 연구

08 Fire and gas mapping study for installation optimization of gas detectors(Gas detectors 설치 최적화를 위한 Fire and Gas Mapping study)

09 Dynamic modeling을 이용한 Offshore plant의Blowdown 및 Hydrate formation analysis 검증 기술 개발

10 연료전지용 디젤 흡착탈황장치 설계 기술 개발

11 산성가스 제거를 위한 AGRU(Acid Gas Removal Unit) 공정기술개발

12 Flow Assurance의 Framework 개발 (절차서 개발)

13 전자산업 폐수 재이용을 위한 촉매 적용 고도산화공정 기술 개발

14 신개념 해양 LNG Power Plant 개념 설계

15 플레어 시스템을 위한 블로우다운 시 압력용기 감압 동적 모사 모델 개발

16 열 및 물질 전달 속도를 개선한 고성능 소형 반응기의 설계

17 산업 환경내의 가스 누수 모니터링을 위한 적외선 열화상 카메라 시스템의 구현

18 Catalytic Process for Oxidative Dehydrogenation of Light Alkanes

19 폐열/신재생에너지 이용 50kW급 소형 ORC 발전시스템 개발

20 해양 플랜트 및 구조물 안전 진단을 위한 군집 해양 로봇 통합플랫폼 설계 및 운용기술 개발

21 생분해성 고흡수 수지 (Biodegradable Superabsorbent Polymer) 생산 공정 설계에 적용을 위한 물성 예측 패키지 개발

22 2MW급 중속디젤엔진용 Urea-SCR 이유체 노즐 설계기술 개발

23 Nano-piezoelectric Head Spray System 기반의 미세 반도체 세정 공정에 탑재 가능한 열가소성 플라스틱 소재의 15μm 이하 내경의 미세 멀티홀 노즐 시스템 개발

24 초음파 용접시 발생되는 결함 검출을 위한 모니터링 시스템 개발

25 PDH (Propane Dehydrogenation) 신 공정 개발, 시뮬레이션 및 최적화

26 회분식 고분자 반응용 자동제어 시스템 구축

27 CFBC 보일러 CFD 모델 개발

28 할로겐, 인, 규소 등 다양한 구성원소를 포함하는 화합물의 물성예측: REACH 대응 끓는점, 인화점, 밀도, 수용해도 물성예측

29 해양플랫폼 Topside 화재 폭발 위험도평가 기술 확립

30 물리 기반 해석을 이용한 해상 크레인의 작업 안전성 평가 방법 연구

31 해상용 MEG Regeneration Unit (MRU) 최적 설계 기술

32 유기성폐기물 슬러지 유중건조/반탄화 공정 모사 및 기술경제성 평가

33 Super-Prefabricated SRC[S-PSRC]공법의 해외 플랜트 시장 진출을 위한 기반기술 개발

34 Flare network system 설계를 위한 dynamic model 개발

35 MVR을 통한 CO2 절감효과 측정 Methodology 개발

36 PMS HIL용 Power Plant Simulator 모델 개발

37 Improvement of fire and gas mapping software with advanced optimization algorithm

38 연료전지용 디젤흡착탈황반응기 탈황/재생 통합 시스템 설계기술 개발

39 ALM 공정을 이용한 에너지 플랜트용 고효율 CCA열교환기 핵심기술 개발

40 Raffinate 공정에 대한 공정 개선을 통한 에너지 절감 및 생산성 향상

41 산성가스 아민계 흡수제의 변성과 foaming 특성 연구

42 Establishment of filtration processes for extraction of useful compounds from microalgae

43 천연가스 질소 분리 공정 개념설계 및 최적화 기술 개발

44 SKI NEP Flare Study

45 위험물 배관 위험도평가 기술 및 관리 핵심기술 개발

46 유화중합 PVC 고분자 제품 내 잔류 모노머 제거를 위한 고효율 stripping column 공정 기술 개발

47 해양 원유 생산설비용 정량적 위해도 계산서 개발

48 산업 환경내의 가스 누수 모니터링을 위한 적외선 열화상 카메라 시스템의 구현

49 Catalytic Process for Oxidative Dehydrogenation of Light Alkanes

50 폐열/신재생에너지 이용 50kW급 소형 ORC 발전시스템 개발

51 해양 플랜트 및 구조물 안전 진단을 위한 군집 해양 로봇 통합플랫폼 설계 및 운용기술 개발

52 생분해성 고흡수 수지 (Biodegradable Superabsorbent Polymer) 생산 공정 설계에 적용을 위한 물성 예측 패키지 개발

53 Nano-piezoelectric Head Spray System 기반의 미세 반도체 세정 공정에 탑재 가능한 열가소성 플라스틱 소재의 15μm 이하 내경의 미세 멀티홀 노즐 시스템 개발

54 초음파 용접시 발생되는 결함 검출을 위한 모니터링 시스템 개발

EDRC 산학협력과제 리스트

07 산학과제소개

EDRC Annual Review 093092 07 산학과제소개

개요

정량적-확률론적 해양플랫폼의 화재 사고 위험도 해석 프로시저 정립

과제소개

최근까지 국내 주요 조선소는 해양플랜트 Topside 사고에 대한 정량적 위험도 평가

기반 엔지니어링 기술이 체계적으로 확보 되어 있지 않으며, 해당 기술은 거의

해외 전문기관에 의뢰하고 있다. 해외 선진 엔지니어링社 및 유럽 공동연구소는

해양플랜트 위험도 평가 기반 엔지니어링의 개발, 응용, 법제화에 주력하고 있으며,

특히 노르웨이에서는 화재/폭발 위험도 평가 기술 분야에 관련하여 이미 확률론적

화재/폭발 시뮬레이션 프로시저를 NORSOK 법규에 제시하였다. 하지만, 확률론적 위험도

해석 프로시저는 아직 개발 단계에 있다. 그러므로 본 과제에서는 정량적-확률론적

해양플랫폼의 화재 사고 위험도 해석 프로시저 정립에 대한 연구를 수행한다.

화재 폭발 관련 시뮬레이터 양성

·화재 폭발 관련 시뮬레이션을 이해 하기위한 관련 지식 및 이론 습득

·화재 폭발 관련 사고의 해석 기법 개발에 따른 시뮬레이션 기술 및 해석 기술력 향상

·등가 가스 구름에 대한 이론 이해 및 가스 확산 근사모델 개발에 따른 해석 기술력 향상

해양플랜트 Topside 구조물 비선형 구조 해석 기법 연구

·비선형 구조해석을 수행하기 위한 해석 모델링 및 해석 분리작업

·폭발 압력에 의한 Topside 구조물 비선형 구조해석 향성

과제 추진 내용

최신 관련 기술 동향 조사 분석

·FABIG Workshop 자료 및 paper, NORSOK standard, DNV 자료 분석 및 정리

·선진 엔진니어링사의 화재/폭발 관련 엔진니어링 방법론 조사

·기존 확률론적 위험도 평가 방법론의 비교 분석

확률론적 해양플랫폼의 화재 사고 위험도 해석 방법의 적용성 향상

·화재 시뮬레이션 수를 최소화 할 수 있는 보수적이며 합리적인 방안 개발

·최종 생산설계를 감안한 화재 발생 빈도의 근사적 예측 방안 개발

·Topside 장비 밀집도에 따른 연료 누출 위치 및 방향 결정 방안 연구

·화재 시뮬레이션 시간 단축을 위한 기법 연구

·근사 기법을 이용한 화재 시뮬레이션 대체 기술 연구

·해양플랜트에 적용을 통한 방법의 검증

폭발 위험도 해석 프로시저 정립 대비 폭발 사고 Consequence의 수치 해석 기법 개발

·가스 확산 및 폭발 사고 CFD 시뮬레이션 기법 개발

·등가 가스 구름 (Equivalent Stoichiometric Gas Cloud) 모델링 기법 연구

·FLAME(Flammable Gas Cloud), ESC 적용에 따른 폭발 압력 결과 비교 분석

·폭발 압력에 의한 Topside 구조물 비선형 구조 해석 기법 연구

과제 추진 성과

최신 관련 기술 동향 및 기존 화재/폭발 위험도 해석 방법 조사 및 정리

화재 시뮬레이션 시간 단축을 위한 기법 개발

·Snapshot 방법 및 validity range 제안

근사 기법을 이용한 화재 시뮬레이션 대체 기술 개발

·인공신경망 기법을 이용한 화재 consequence 근사 모델 개발에 관한 연구

폭발 위험도 해석 프로시저에 대한 정립

·가스 확산 시뮬레이션 기법에 대한 연구

·등가 가스 구름에 대한 이론, 및 가스 확산 근사모델 개발에 관한 연구

·기존 점화 확률모델에 대한 이론적 연구

·FLAME(Flammable Gas Cloud), ESC 적용에 따른 폭발 압력 결과 비교

·폭발 압력에 의한 Topside 구조물 비선형 구조 해석 기법 연구

㈜유아이티 / 서울대학교 장범선, 연구원 2명 (김연림, 이경수)

해양플랫폼 Topside 화재 폭발 위험도평가 기술 확립산학협력과제

3년추진기간

그림 3(왼쪽)

FLAM을 이용하여 계산한 압력 공간 분포

그림 4(오른쪽)

비선형 구조 해석과 실험 결과 (좌굴) 비교

그림 1(왼쪽)

제안된 Snapshot 방법

그림 2(오른쪽)

제안한 근사모델 계산 절차

인력 양성 내용 및 성과


개요

·고분자 생산을 위한 회분식 공정 자동제어 시스템 개발과 적용

·Batch PID 제어 시스템을 이용한 생산량 증대와 품질 개선

과제소개

고분자 반응 시스템이 국내에 도입된 것이 오래되었고 관련 제어 및 운전 기술이 상당히

발전하여 국내 최고 기술과 국외 최고 기술 수준이 비슷하다.

하지만 중소기업의 경우 기본적인 PID 제어알고리듬조차 사용하지 않고, 대부분 수동

또는 반자동으로 운전하고 있다. 대기업은 전자보다는 상황이 낫지만, 개선의 여지가

여전히 있다.

따라서 Batch PID, Anti-windup method 등 고급 제어 알고리듬을 PROMONICON을 통해

현장에 적용시켜, 회분식 고분자 반응용 자동제어 시스템을 구축하여 생산량 증대와

품질 개선을 이루고자 한다.

인력 양성

고유진, 김인호, 김수연, 천욱래, 황정아 등 연구원을 현장 파견, 인턴 파견을 통해 연구실

내에서 이루어진 연구를 실제 현장에 적용할 수 있는 능력을 향상시켰다.

일례로 연구실 내에서 개발한 제어로직들을 VB.net으로 코딩하여 본 공정의 자동 제어를

진행하는데 사용하였다. 또한, Programmable Logic Controller 교육 및 학습을 하여, 래더

프로그램 코딩 후 현장에 설치하였다. Process diagram, feed schedule 등은 인턴 파견

연구원들이 필요한 정보를 수집하여 실제 작업자들이 사용하기 용이케 하였다.

위와 같은 연구원들의 다양한 분야에서의 능력 향상이 본 과제를 수월하게 진행시킬 수

있었고, 앞으로 산업 현장에서도 그 역량을 펼칠 수 있을 것이라고 생각한다.

고정밀-고속 자동 제어 구축을 위한 고급제어알고리듬 및 제어 운전 소프트웨어 구축

본 과제를 통하여 개발된 자동화 및 제어소프트웨어 (PROMONICON)의 특징과 대표적

GUI는 다음과 같다.

- 고분자 반응 시스템에서 사용되는 대표적 제어로직이 cascade control인데, 자켓

밸브의 saturation으로 인한 반응기 온도 제어기의 windup현상을 막을 수 있는 새로운

cascade control용 predictive anti-windup 기술을 개발하고 적용함.

- 고분자 반응은 회분마다 반복되는 동특성을 가지는데, 이 반복성을 활용하여 회분이

진행됨에 따라 점점 제어성능이 개선되도록 제어하는 batch PID 제어로직을 적용함.

- 제어 및 운전 파라미터 설정과 적용이 용이함.

- 반응별 recipe 관리가 용이함.

- 공정 data 저장 및 report 자동생성 기능.

- 스크립트 프로그램 기능을 제공하여 복잡한 사용자 로직 구현이 용이함.

영진화학공업(주) / 경북대학교 성수환, 연구원 3명 (고유진, 김인호, 천욱래)

회분식 고분자 반응용 자동제어 시스템 구축산학협력과제

1년추진기간

PROMONICON-Bridge

PLC, DCS, SCADA, Inverter 등 다양한 자동화 장치들과 통신이 가능하도록 개발

PROMONICON-automation

내용 및 성과


Batch Controllers

- 기존 전통적인 PID 알고리듬에 Iterative Learning Control 알고리듬을 접목시킨 Batch

PID가 본 과제를 통해 개발 및 검증되었고, PROMONICON에 구축이 되었다.

Process diagram

실시간 공정데이터 모니터링과 공정운전을 보다 용이하게 하기 위한 공정 다이아그램

고정밀-고속 자동 제어 구현을 위한 공정 하드웨어 구축

공정 하드웨어 구축 과정을 다음과 같다. 먼저, 이전에 사용되던 온도계, 압력계, 밸브

등을 점검 및 교체 후, PLC(Prgorammable Logic Controller) 설치를 PROMONICON 과

기존 Autonics 온도조절기, 공정 내 센서와의 통신이 원활하도록 하여 제어 환경을

조성하였다.

연구과제 장비 체크 및 교체

PLC ladder 프로그램 코딩 및 교육

PID controller

- Advanced anti-windup, noise-suppressing PID 제어 알고리듬

- Gain scheduling, cascade control, split control, override control 등의 고급 제어

로직들을 Script programming과 결합하여 수행할 수 있다.

대상 공정 내 PLC 구축 - 기존에 사용하던 Control panel 내에 PLC를 연결하여, 운전자가 운전시에 불편을 겪지

않고, 조업에 차질이 없도록 하였음.

- 중간자 역할을 하는 PLC를 설치하여, 본 소프트웨어과 기존 Autonics 온도조절기, 공정

내 센서와의 통신이 원활하도록 하였음.


기존 방식에 의한 제어성능

사업화 및 기술이전

과제를 통해 확보된 자동화 기술과 소프트웨어를 다음과 같이 사업화하고, 기술 이전을 이루었다.

사업화명 내용 매출액(원)

액위 제어 실험장치 개발

공정제어 과목의 실제적 이해도를 높이기 위해서는 이론 교육과 동시에 실험 교육이 이루어져야 하고, 그를 위해 액위 제어 실험 장치를 개발하였음. 본 장치와 PROMONICON 소프트 웨어를 통해 다양한 공정모델링과 제어기 설계방법들을 실습할 수 있으므로, 학생들이나 연구원의 공정제어 및 자동화에 대한 이해도를 높일 수 있음.

24,000,000

Czochralski결정 성장로 제어 및 자동화

PROMONICON기반 Czochralski 결정성장로 공정의 제어 성능 개선 및 자동화 시스템 개발

18,000,000

n-butane 및 DME를 이용한 친환경 XPS 단열재 생산 시스템의 개발

PROMONICON기반 발포 압출 공정을 위한 지능형 생산 시스템 개발

5,000,000

기술이전 업체 기술내역 기술료(원)

LG실트론 DSP가공 중 wafer 두께 및 형상 정밀 측정과 제어 기술 22,000,000

LG실트론 고급제어를 통한 단결정 자동성장 기술 22,000,000

개발된 자동제어 시스템에 의한 제어성능

고정밀-고속 정밀 자동제어 시스템 적용 결과

- DP cell 센서를 기반으로 dropping 속도를 안정적으로 측정

- Anti-windup, noise-suppressing PID 제어로직을 사용하여 안정된 dropping 속도 실현

- Predictive anti-windup, noise-suppressing PID 및 batch control 로직을 사용하여

엄격한 반응온도 관리(±0.3℃이내)


개요

초산 공정에서의 저에너지 분리를 위한 새로운 추출공정 개발.

과제소개

Purified Terephthalic Acid (PTA) 생산 시스템에서, p-xylene과 ethyl acetate가 함유된

혼합물에서의 acetic acid 를 분리 회수하기 위하여 기존의 공비증류 공정보다 에너지

효율을 획기적으로 향상시키기 위한 공정구조로서 추출과 증류를 조합한 신 분리공정의

설계를 위한 기반 연구.

연구내용

본 연구과제는 Purified Terephthalic Acid (PTA) 생산 시스템에서, p-xylene과 ethyl

acetate가 함유된 혼합물에서의 초산을 분리 회수하기 위하여 기존의 공비증류 공정보다

에너지 효율을 획기적으로 향상시키기 위한 공정구조로서 추출과 증류를 조합한 신

분리공정의 설계를 위한 기반 연구로서 methyl acetate와 ethyle acetate 의 추출특성을

확인하기 위한 4성분계 액-액 상평형 실험을 수행하였으며 그 결과를 Aspen Plus 의

상평형 모델 DB에 이식하여, 추출 및 증류 혼합 분리공정의 설계와 최적화를 진행하였다.

4액 성분인 물, 초산, p-자일렌, ethyl acetate의 313.15K, 대기압의 조건에서 액-액평형

데이터를 얻었다.

p-xylene은 초산을 추출하기 위해 ethyl acetate의 능력을 향상 시킬 수 있었으며,

p-xylene, ethyl acetate의 질량 비율이 높을수록 더 높은 분리계수를 얻을 수 있었다.

p-xylene은 테레프탈산 생성하는 반응물로 초산 분리공정에서 가장 적절한 용매이다.

Aspen Plus의 DB에 인식한 데이터를 사용했을 때, Plus DB에 있는 NRTL보다 더 좋은

결과를 얻을 수 있었다. 초산 회수 공정에 대해 디자인 및 시뮬레이션 할 때 사용하면

유용하게 쓰일 수 있다.

현장실습을 통해 pliot 실험을 진행하면서 4액성분이 증류탑에서 어떻게 상이 나뉘면서

분리되는지 직접 눈으로 관찰을 통해 실제 공정에서 물질이 어떻게 분리되지 이해

가능하였다. 실제 관찰을 통한 이해가 증류탑 설계시 도움이 많이 되었다. 산업체의

인턴쉽을 통해, 학교의 문화가 아닌 기업의 문화를 체험할 수 있는 좋은 기회가 되었다.

① 산학협력을 통한 연구기간 단축: PTA 공정에 관여하는 acetic acid 신추출 공정을

설계하기 위하여 (주)에이엠티퍼시픽과 산학 협력을 진행, 실험과 실제 공정 설계를 분담

수행한 결과, 1년 이상의 연구 기간을 절반으로 단축하였음.

② 신공정 개발: PTA 공정에 관여하는 4 성분계의 binary parameter의 구축을 완료하여

초산 분리공정에 대한 기존 conventional distillation 공정 대비 약 50%의 획기적인 에너지

절감을 가능한 신 추출 공정 설계의 기술력을 확보.

③ 10th European Congress of Chemical Engineering 학술 발표, SCI급 논문 2건 투고,

관련 특허 출원 진행 중

TPT 퍼시픽 / 영남대학교 이문용, 연구원 2명 (김서은, 김종환)

4성분 액액-평형 실험 및 NRTl Parameter 구축산학협력과제

7개월추진기간

내용 및 성과


개요

시추선에서 센서 설치와 관련하여 화재 및 가스 위험 평가 수행을 위한 일반적 체계 및

소프트웨어 툴 개발이 필요하며, 이를 위해 화재 및 가스 mapping tool이 개발되었다.

과제소개

본 과제에서는 화재 및 가스 센서 coverage mapping 수행을 위한 방법을 확립하는

것이다. 이를 위해 Trimble SketchUp 소프웨어 패키지와 스크립팅을 이용하여 기존

모델에서 자체 보유 기술인 센서 coverage mapping 시스템을 적용하여 개념화하였다.

개발된 소프트웨어는 화재 및 가스 센서의 mapping tool이며 연구결과는 국제안전규정에

의거하여 참여기업인 대우조선해양으로부터 제공된 시추선 모델에서 화재 및 가스 센서

시스템에 사용하고자 한다.

개발된 툴은 화재 및 가스의 검출기 선택에 관한 2가지 옵션을 제공하게 되며 검출 가능

구역을 위한 인자(변수)들은 실수요자로부터 제공되어야 한다.

화재 및 가스 검출기 유형 및 기술은 매우 다양하게 사용되므로 쉽게 인자(변수) 입력이

가능한 소프트웨어 툴 사용이 중요하며, 개발된 소프트웨어 툴은 사용자의 화재 및 가스

센서 선택에 따라 사용자에게 2개의 다른 인자 input을 제공하게 된다. 또한, 사용자는

제조사로부터의 정보 수집 및 자체 계산법을 이용하여 정확한 검출 가능 영역을

수동적으로 정의 내릴 수도 있다.

그림 1은 Bezier curves를 이용한 다른 화재 센서에서의 적용 범위를 보여주는 한

예이며, 더욱 더 정확한 적용 범위가 이런 방법을 이용하여 설정될 수 있다.

그림 2는 소프트웨어 툴에서 사용자에 의해 정의될 수 있는 인자(변수)들 중 하나를

보여주고 있다. 이런 인자(변수)들은 3D 모델링 소프트웨어 특성을 이용하여 가시적으로

조정될 수 있다.

반면에, 화재 센서 영역은 시스템에 적용되기 위한 그림자 효과가 고려되어야 한다. 즉,

화재 센서는 물체 뒤에 비가시적 영역 또는 화재 센서 앞쪽에 그림자를 발생시키는 어떤

물체를 볼 수 있는 가시적 범위를 가지게 된다.

화재 센서에서 적용 범위 산출을 위한 코드는 직각모양(박스 형태)의 영역 또는 구모양의

가스 센서 적용 범위 산출보다 더욱 더 연관성이 높다. 한 예로, 삼각형은 모델 공간의

제로점에서 산출되며, 이런 삼각형은 센서의 적용각도를 정의하는 것이다. 원형의

끝부분은 최대 센서 적용 길이에서 산출되고 삼각형은 이 끝부분의 주위를 회전하게 된다.

따라서, 새로운 원뿔 형태의 범위는 회전된 삼각형으로부터 산출된다. 곡률(cuvature)은

더욱 더 실제적인 적용 범위를 산출하기 위해 평면상에 추가된다. 최종적으로, 완전한

물체가 최종 사용자에 의해 명시되는 회전 및 위치로 그룹화되고 변형하게 된다.

Ruby 스크립팅 인터페이스는 벡터를 따라 점으로부터 보내지는 선과 이런 선이

부딪히는 위치로 되돌아 가는 위치를 표현하는 궤도 시험 기능이 있다. 다중선들은

센서로부터 방출되어 방해 물체들에게 부딪히게 되며, 물체 표면에서의 점들은 화재

센서 영역의 원뿔을 자르는 새로운 표면으로 결합이 된다. 원뿔의 비가시적 영역은

잘리는 부분에서 분리되고 삭제된다 (그림 3 참조).

대우조선해양 / FaU 부산캠퍼스 안토니오 델가도, 연구원 2명 (김경묵, liam Pettigrew)

Gas detector 설치 최적화를 위한 Fire & Gas Mapping study산학협력과제

6개월추진기간

그림 1(왼쪽)

화재 센서 적용 범위의 한 예

그림 2(오른쪽)

가스 센서에서의 인자(변수) 입력

그림 3

화재 센서 영역으로부터 비가시적 영역을 제거하기 위한 Ruby 스크립팅 인터페이스 기본 컨셉

내용 및 성과


Ruby 스크립팅 인터페이스는 시제품 개발을 위해 사용될 수 있지만, 처리 속도를

고려하여 SketchUp SDK를 이용한 수행이 권장된다. SketchUp SDK은 C 프로그래밍

언어의 응용프로그램 인터페이스로서 더 많은 특성과 호환성을 가질 뿐 만 아니라 Ruby

스크립팅 인터페이스의 내재되어 있는 운용 제한 부분을 프로그래머가 이용가능하게 한다.

모든 3D 모델링과 가시화는 SketchUp과 C 프로그램에 의해 조정이 되는 화재 센서 영역

mapping을 위해 필요한 광선투사법 (ray casting)과 같은 추가적 과정에 의해 조정된다.

SketchUp SDK를 이용한 방법의 이점은 모델에 향상된 알고리즘을 적용할 수 있다는

것이다. 즉, 가스 확산율, 무거운 또는 가벼운 가스의 확산, 부력, 열적 복사, 불꽃 확산,

열분해, 연소, 산소 / 이산화탄소 / 연기 같은 물질의 모델링과 같은 현상들이 외부적으로

시뮬레이션 될 수 있고, 쉬운 가시화를 위해 자동적으로 3D 모델로 피드백이 된다.

따라서, 입자 무리, 시뮬레이션 된 annealing 및 유전적 알고리즘 같은 향상된 최적화

알고리즘의 수행은 이런 응용프로그램 인터페이스를 이용함으로써 가능하게 된다.

개요

공정 제어 및 그린 공학에서 물과 관련된 공정 및 오일 관련 공정에서 에너지 회수율

향상을 위한 기술이 중요시 되고 있으며, 오일과 물의 유화 공정 개발을 위해 물로부터

분산된 오일의 분리 공정의 주요 문제점 중의 하나임. 이를 위해 문헌 리뷰를 통해

방법론 개발과 가장 효율적이며 경제적인 장비 셋업을 위한 측정 장비 분석이

수행되었다.

과제소개

본 과제에서 개발된 Matlab에서의 디지털 이미지 프로세싱 알고리즘은 입자 크기 분포와

연속적인 media (물)에서의 입자양을 측정하기 위한 것이다. 여러 기술적 공정에서 물

주변 또는 관련 공정에서 오일의 함량은 공정 제어 및 그린 공학에서 중요한 이슈이다.

오일-물 유화는 고압에 의해 먼저 처리되고 저압의 분리기로 처리된 후, 물로부터

원유를 분리하기 위해 하이드로 사이클론에 의해 처리된다.

본 과제의 최종 목표는 3가지의 다중 시스템(물에서 오일분리, 오일에서 물분리, 가변운

HC가스에서 오일분리)의 입자 크기 분표와 입자 농도 측정을 위해 여러 기존 방법론을

문헌 리뷰를 통해 분석하는 것이다.

문헌 리뷰를 통해, 가장 적합한 장비의 특성, 장단점들이 분석되었으며, 대규모 하이드로

사이클론의 overflow에서 입자 크기 분포 및 물에서의 입자 농도를 측정하기 위해 디지털

이미지 프로세싱을 이용하여 실험적 방법론을 개발하였다.

참여기업으로부터 제공된 작동 조건을 바탕으로 2가지의 다중 시스템의 입자 크기

분포 및 농도를 측정하기 위한 적합한 방법론을 사전 선정하였다. 그림 1은 사전 선정된

방법론들이다. 참여기업과의 미팅을 통해 사전 선정된 항목들 중 작동 조건을 고려하여

3가지의 가장 적합한 방법론 (Static light scatteing, digital image processing, ultrasonic

attenuation)들이 최종 선정되었다.

우선적으로, 각 방법들의 필요조건, 셋팅, 물리적 원리 등이 요약되었다. 문헌 리뷰를

Separator의 resident time에 따른 water내 oil concentration 변화, droplet size 분포 예측 및 분석

삼성중공업 / FaU 부산캠퍼스 안토니오 델가도, 연구원 2명 (남대곤, Jannik Gross)

6개월추진기간

산학협력과제

내용 및 성과


3가지의 가장 적합한 방법론에 대해, 관련 시장에서 이용 가능한 정보, 견적 및 추정

가격을 수집하여 분석하였다. 실험적 방법론 개발을 위해 디지털 이미징 프로세싱

방법에 의해 대규모 하이드로 사이클론에서의 입자 크기 분포 및 물에서의 입자 농도를

측정하였다.

바탕으로 각 방법들의 적용 범위, 장단점 등이 작성되었으며, 표 1에 분리 공정 사양에

따른 문헌 리뷰를 통해 분석된 정보를 나타내었다.

그림 1

가스에서 오일 확산, 물에서 오일 확산 및 입자 크기 분포 측정을 위한 방법들

표 1

분리 공정 사양에 따른 방법들의 분석

Sizing Methods MediumSize

RangeConcentration Range[ppmv]

Particle Characteristicsappropriate case

Transparent Dark

Static Light Scattering

transparent 0.1㎛ - 10mm 10 - 10,000 ○ ○All cases except for

dark oil medium

Laser back-scattering

transparent/opaque

0.8 - 1000㎛ 1000 - 500,000 ○ ○all high concentration

cases

Low Angle Light scattering

transparent 0.1 - 2000㎛ ○ X test phase

Light Obscuration

transparent 0.1 - 200㎛ ~500 - 50,000 X ○ dark oil-in-water/gas

Particle Video Microscopetransparent/

opaque5 - few hundred

㎛1000 - 500,000 ○ ○

all high concentration cases

Digital Image Processingtransparent/

opaque1 - 1000㎛ X/○ ○

dark oil-in-water/gas light oil-in-water/

gas(probably)

Ultrasonic attenuation spectroscopy

transp./opaque

10㎚ - 1000㎛ 1 - 1000 ○ ○ all

Hydrogen-Nuclear Magnetic Resonance

transp./opaque

1 - 20㎛ 20,000 - 800,000 ○ ○ X

기 보유중인 시스템인 AKW GmbH사의 실험실 규모의 RWS75 하이드로 사이클론이

설치되었다 (사양: 총 길이 563mm, 원뿔 길이 120mm, inlet 직경 27mm, underflow

직경 25mm). 약 22도에서 2,650kg/m3 농도인 D50% 4.4μm Micro Silica Particles의 물이

분사된다. 하이드로 사이클론 주입구에서의 초기 농도는 약 5%이며, 확산은 원심분리

펌프에 의해 수행된다. 하이드로 사이클론의 under flow는 시스템에 직접 재순환되고

over flow는 우회 경로 (by-pass)에 의해 2개의 흐름으로 나뉘어 진다. 첫 번째 흐름은

입자 크기 분포와 농도가 광학적으로 측정되는 광학 채널을 통과하게 된다. 그림

2는 하이드로 사이클론 over flow에서 입자 크기 분포 및 농도의 온라인 측정을 위해

사용되는 광학적 실험 셋업을 보여주고 있다.

그림 3(a)는 광학 디지털 이미지 프로세싱 알고리즘으로부터 얻어진 입자 크기 분포

결과이다. 데이터는 Shimadzu사의 레이저 회절 입자 크기 분석기에서 얻어진 입자 크기

분포 결과는 비교되었다 (그림 3 (b)). FAU부산에서 개발된 디지털 이미지 시스템으로부터

얻어진 결과가 픽셀임에도 상업적으로 사용되는 시스템의 결과와 비교했을 때 좋은

유의성을 보여주었다.

레이저 회절 분석기는 최대 유량 60L/h로 온라인 측정이 가능하도록 디자인 되었지만,

기 보유중인 측정 시스템은 최대 유량 1,600L/h에서 입자 크기 분포를 모니터 할 수

있으며, 가격 측면에서도 상업적으로 이용 가능한 동일 기능 시스템의 최기 투자 비용의

추정 가격은 6천5백만원 정도인 반면, FAU 부산에서 개발된 시스템의 투자 비용은

4백만원 가량으로 저렴하다.

그림 2

입자크기 분포 및 농도 측정을 위한 광학적 실험 셋업


그림 3

입자 크기 분포 결과 (a) 기 보유 중인 시스템 (b) 레이저 회절 입자 크기 분석기 (Laser Diffraction Particle Size Analyzer, Shimadzu SALD-7101

개요

국제해사기구 (International Maritime Organization, IMO)의 선박용 엔진의 질소산화물

(NOx) 규제치가 강화됨에 따라 엔진 연소 시 발생되는 질소산화물의 저감이 중요한

이슈로 부상함.

과제소개

선택적 환원촉매 (Selective Catalytic Reduction, SCR) 기술은 암모니아를 질소산화물의

환원제로 사용하는 기술로서 선박용 엔진 분야에서 현재까지 개발된 탈질기술 (De-NOx

technology) 중 엔진의 연소효율 및 탈질효율 측면에서 가장 촉망받는 기술로 알려져

있으며, 2016년도부터 시행될 IMO의 선박용 엔진 환경규제치인 Tier Ⅲ에 대응하기 위해

가장 우수한 기술로 알려져 있음. 최근에는 암모니아의 저장성 및 독성으로 인한 단점을

보완하고자 요소 수용액(urea solution)을 배기관 내에 직접 분사시키는 Urea-SCR 기술이

각광받고 있음. 본 과제를 통해 배기관 내에 분사노즐에 대한 설계기술을 개발함.

해외 선진사의 2MW급 요소 수용액 dosing 장치를 밴치마킹하여 실험실 규모의 요소

수용액 dosing 장치를 구성하였다. 요소 수용액 분사노즐 설계변수에 대한 기존 문헌을

분석한 결과 Effervescent 노즐은 outside-in 방식과 inside-out 방식이 있다. Outside-

in 방식의 경우가 액체 노즐 직경을 상대적으로 크게 설계할 수 있다. 이로 인해 노즐의

clogging을 방지할 수 있으므로 점성이 큰 유체에 유리하다. 요소 수용액 노즐 설계

시 상대적으로 작은 보조공기 유량으로 노즐 내부유동이 annular flow로 발달될 수

있는 노즐설계가 필요하다. 2MW급 중속디젤엔진용 Urea-SCR 이유체 노즐 설계 시

최적화된 보조공기 유량 조건을 제시해야 할 필요가 있다. Dosing 장치가 실제 시스템을

잘 모사하고 있는지 확인하기 위해 노즐 제작사의 분자유량 데이터와 본 연구과제에서

수행된 분사유량 데이터 사이의 결과를 비교하여 확인하였다. 두 데이터 간의 차이가

거의 없는 것을 확인하고 dosing 장치가 실제 시스템을 잘 모사하고 있다는 것을

확인하였다. 현재 선진사에서 제공되고있는 2MW급 중속디젤엔진용 요소수용액 노즐의

경우 출구 오리피스의 직경이 3mm와 3.7mm로 제작되었다. 일반적으로 efferverscent

노즐의 경우 유입되는 보조공기의 질량유량이 액체 질량유량의 약 20% 내외에서

운전되어야하나 선진사의 노즐의 경우 엔진부하 전 영역에서 이를 초과하여 운전되고

㈜프리텍 / 경북대학교 홍정구, 연구원 3명 (배종진, 공경석, 박서정)

2MW급 중속디젤엔진용 Urea-SCR 이유체 노즐 설계기술 개발

1년추진기간

산학협력과제

내용 및 성과


있다. 이는 해외 선진사에서 사용되고 있는 요소 수용액 노즐조차도 설계 최적화가

이루어지지 않았음을 의미한다. 따라서 요소 수용액 분사노즐 설계는 보조공기의

유량을 최소화하는 방향으로 진행되어야 한다. 노즐로부터 분사된 분무각의 경우에는

엔진 부하에 상관없이 약 15°로 동일하게 조사되었다. 배기관의 직경에 비해 분무각이

상대적으로 작게 형성된다. 기존 선진사 노즐 대비 개발품의 분무각을 증가시키는

방향으로 노즐설계를 진행했다. 해외 선진사 노즐의 경우 출구 오리피스 직경에

상관없이 SMD는 ALR 변화에 의존하였다. 비슷한 면적비를 가진 조합들을 비교해본

결과 출구 오리피스의 크기가 커질수록 ALR이 높아졌다. 보조공기 오리피스의 크기는

ALR 값에 주는 영향이 거의 없다. SMD를 작게 하기 위해서는 출구 오리피스의 직경을

작게 하는 것이 유리하였다.

본 과제를 수행함에 있어 ㈜ 프리텍 이외에 STX엔진, 현대중공업, ㈜ 나노 등 많은

관련 기업에서 관심을 보였다. 제1회 SCR시스템 기술교류 세미나를 경북대학교에서

개최되었고, 참여기관들의 요청으로 단발성으로 끝나지 않고 2회의 기술교류 세미나를

연속적으로 발전시켰다. 지속적인 기술교류를 통해 국내 SCR 기술교류 및 발전에

긍정적인 영향을 미칠 것으로 생각한다.

그림 1

제2회 SCR시스템 기술교류 세미나 (2016. 12. 17.)

개요

반도체 세정 공정에 사용되는 Nano-piezoelectric Head Spray System에 탑재 가능한

신소재 기반의 15μm 이하 내경의 미세 멀티홀 노즐 개발

과제소개

반도체 세정 기술의 핵심 소재의 국내 개발을 통해, 세계 반도체 세정 시장에서 경쟁력 확보

· 모든 반도체 공정 전/후에 실시되는 세정공정은 전체 공정 중 약 30% 이상을

차지하고, 이러한 세정 공정은 반도체 제조 공정 중 발생하는 각종 불순물에 의해

wafer 표면이 오염되는 것을 방지하고 또한 불순물을 제거하는 것이 목적

· 선폭 20nm급 이하의 세정 공정에서 기존 노즐 방식과는 차별화된 이물질 제거 능력을

보유한 세정시스템 국내개발 필요

· 현재 H·S 하이테크에서 보유하고 있는 Nano-piezoelectric Head Spray System의

핵심 부품인 미세 세정 노즐을 구성하는 고가의 쿼츠 크리스탈을, 저가의 새로운

소재로 전량 성공적인 교체를 통하여, 반도체 세정 공정에 필요한 노즐의 생산 단가를

80% 가량 낮춤

연구 내용

· 세정 노즐을 구성하는 화학적/물리적으로 적절한 내구성과 강도를 지닌 새로운 소재 선정

· 노즐 소재의 성형 연마, 형상 가공, 평면 연마기술을 이용하여 노즐 시편 제작

· 노즐 시편의 표면의 물성 측정

· 유체와 시편 표면과의 젖음성 향상을 위한 표면 개질 방법 개발

Nano-piezoelectric Head Spray System 기반의 미세 반도체 세정 공정에 탑재 가능한 15μm 이하 내경의 미세 멀티홀 노즐 시스템 개발

산학협력과제

H.S.하이테크 / 경희대학교 박범준, 연구원 2명 (김경학, 임진현)

3년추진기간

내용 및 성과


연구 성과

· 반도체 세정 핵심 부품의 저가화를 통해 생산단가를 절반이상 낮추고, 이를 통하여 세계

반도체 세정 시장에서 선도적 경쟁력 확보: 원자재비 약 80% 가량 절감 가능 (기존

쿼츠크리스탈 기반 노즐 가격, 4백만원/개 → 신소재 기반 노즐 예상 가격 1백만원 이하)

· 이를 바탕으로 하여, 국내 국산 장비 점유율 향상과 세계 반도체 세정 시장을 겨냥한

수출전략 확보 가능

· 신공정 개발: 고분자 원자재 표면에 친수성 관능기를 도입하는 친수성 표면개질 처리방법 개발

· 산학 협력 프로그램을 통한 지식과 실무를 겸비한 엔지니어적 사고 방식을 지닌 고급 인재 양성

인장 시험기를 이용한 ASTM 시편의 항복강도 측정

친수성 표면처리를 위해 가공된 원형시편

고분자 그래프팅 방법을 이용한 시편의 친수성 표면개질 메커니즘 및 결과

개요

할로겐, 인, 규소 등 다양한 구성원소를 포함하는 유기화합물의 대표적인 물성들(정상끓는점,

인화점, 298K에서의 밀도, 수용해도)을 높은 성능으로 예측하는 기술

과제소개

모든 화학관련 기업에서는 안전 및 높은 생산성을 위하여 공정상에 존재하는 화학물질에

대한 물성을 알아내고자 실험을 반복하고 있습니다. 하지만 이러한 반복적인 실험에는

많은 비용이 수반되며 따라서 만약 화학물질의 물성을 높은 성능으로 예측할 수만

있다면 비용 절감에 큰 도움이 될 것입니다. 이 기술은 할로겐, 인, 규소 등 다양한

구성원소를 포함하는 유기화합물의 대표적인 물성들을 예측하는 기술로서 다른 연구에

비하여 높은 성능으로 예측 결과를 제공합니다.

이 기술에서는 화합물의 물성을 예측하기 위해 Quantitative Structure-Property

Relationship (QSPR)을 도입하였습니다. QSPR은 화합물의 3차원 분자구조를 물성과

연관시키는 기술입니다. QSPR을 도입하기에 앞서 정밀한 양자역학적 계산을 통해 물성

실험값이 존재하는 화합물의 3차원 분자구조를 최적화하였으며 이를 이용하여 1900개

이상의 분자표현자를 계산하였습니다. 그리고 이 분자표현자들 중 어떤 분자표현자가

물성에 밀접한 연관이 있는지 찾기 위해 Genetic algorithm (GA)을 도입하였습니다.

할로겐, 인, 규소 등 다양한 구성원소를 포함하는 화합물의 물성예측: ReaCH 대응 끓는점, 인화점, 밀도, 수용해도 물성예측

산학협력과제

㈜켐에센 / 고려대학교 양대륙, 연구원 4명 (박기호, 전영재, 이성민, 오지예)

1년추진기간

그림 1

Genetic algorithm 모식도

내용 및 성과


이 기술을 통해 얻을 수 있는 효과는 다음과 같습니다. 먼저, 유독물질 또는 화학반응에

의한 산업재해를 효과적으로 예방할 수 있고 사고 발생시에도 신속한 대응조치를

마련할 수 있습니다. 많은 화학반응에서는 인체에 유해한 유독물질이 생성됩니다. 이

때 유독물질에 대한 인화점 등을 이 기술을 통해 쉽고 빠르게 제공받는다면 효과적으로

공정을 제어할 수 있게 되고 유독물질이 기준치 이상이 된 경우에도 빠르게 공정을

차단할 수 있습니다. 두 번째로 외국에서 요구하는 화학물질 관련 규제요건을 빠르게

충족시켜 수출을 극대화할 수 있습니다. 현재 전세계적으로 화학물질에 대한 안전성이

이슈화되면서 각 나라별로 화학물질 관련 규제 제도를 도입하고 있는 실정입니다. 즉,

국내 기업이 생산한 제품을 외국에 수출하기 위해서는 그 국가에서 요구하는 제품의

물성 정보를 제공하여야합니다. 이 때 만약 이 기술을 통해 정확한 물성 예측 정보를

제공받는다면 제품의 물성을 알아내기 위해 반복하여야하는 실험의 횟수가 획기적으로

감소할 것이고 기업의 수익성 향상뿐만 아니라 국내 무역수지 또한 증가할 것입니다.

마지막으로 이 기술을 통해 공정설계를 최적화하는 것이 용이해질 것입니다. 모든

화학관련 기업들은 제품을 생산하는 플랜트를 설계하기에 앞서 플랜트에 존재하는 모든

반응물, 중간생성물, 생성물에 대한 정보를 필수적으로 알아야합니다. 이 때 이 모든

물질에 대하여 물성을 알아내기 위한 실험을 반복하는 것은 막대한 비용이 들어가는

과정입니다. 즉, 이 기술을 통해 정확한 물성 예측 정보를 제공받는다면 이러한 비용을

큰 폭으로 절감할 수 있을 것입니다. 또한, 이러한 정확한 물성 예측 정보를 토대로

공정을 설계하고 최적화를 수행한다면 기업의 수익성 극대화도 꾀할 수 있습니다.

그림 2

Neural network 모식도

물성 단위 정확도 시료 수

1. 정상끓는점 K R2=0.97 1,000개 이상

2. 인화점 K R2=0.89 1,500개 이상

3. 밀도 @298K g/cm3 R2=0.98 1,500개 이상

4. 수용해도 log(mol/L) R2=0.91 1,000개 이상

GA를 이용하여 물성과 밀접한 관련이 있는 분자표현자를 선별한 후, NIST, DIPPR 등을

통해 수집한 물성 실험값 데이터와 분자표현자를 이용하여 Multi linear regression (MLR)

및 Neural network (NN)를 수행하였습니다. MLR은 물성 실험값과 분자표현자 사이에

선형관계를 나타내는 수식을 구하며 NN은 비선형관계를 나타내는 수식을 구합니다. 이

식을 이용하면 물성의 실험값이 존재하지 않는 화합물의 경우에도 물성 예측값을 얻을

수 있습니다.

이 과제에서는 여러 가지 물성 중 유럽에서 시행하고 있는 REACH제도에서 요구하는

정상끓는점, 인화점, 298K에서의 밀도, 수용해도와 같은 4가지 물성에 대해 예측

알고리즘을 모델링하였으며 미국 국립연구소에서 보유하고 있는 예측 결과보다 더 높은

정확도로 예측을 하였습니다.


개요

전자산업 폐수 내 IPA (isopropyl alcohol) 처리를 목표로 삼성엔지니어링 환경기술센터에서

기 개발된 S-AOP II 촉매를 대상으로 작용 메커니즘 연구를 수행하고자 함.

과제소개

S-AOP II의 성능 평가: 수계오염물질의 분해능력을 작용인자를 변화시켜가며 관찰함.

S-AOP II의 활성 메커니즘 규명: 물리화학적 이론을 토대로 어떤 요인에 의해 오염물이

제거되는지 증명함.

촉매 설계 인자로서 리간드의 영향성 고찰: 제작된 촉매의 개량에 대해 고찰해 보고자 함.

과제 내용

본 과제는 삼성엔지니어링 환경기술센터에서 전자산업 폐수 내 IPA (isopropyl alcohol)

처리를 목표로 개발된 S-AOP II의 작용 메커니즘 분석 및 실제 사용에 관한 촉매 안정성

및 적용수명 예측, 그리고 향후 개량에 관한 데이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전자부품 제조과정에서는 공정에 따른 여러 화합물들을 사용한다. 여기서 특정

유기오염물질(예: TMAH (tetramethayl ammmoinum hydroxide), IPA) 에 오염된 폐수의

경우 역삼투 (RO) 여과 및 고도산화처리 (Advanced Oxidation Processes: AOPs) 공정의

반복적 적용을 통해 의도된 수질 기준에 도달할 수 있음이 많은 문헌을 통해 제안되었다.

그 중, 라디칼 타입 화학 산화기법에 근거한 고도산화처리 공정은 역삼투 여과나 흡착과

같은 물리적 처리 기술과는 달리 단순한 유기오염물질의 상이동(예: 액상에서 고상)이

아닌 실제적인 대상오염물의 분해를 가능케 하므로, 독성 유기물질의 원천적 제거가

가능하다. 하지만, OH 라다칼과 같이 매우 반응성이 높은 산화제를 이용하는 방식

자체의 특성상, 배경 오염물질이 많은 하수처리에 있어서는 타겟 오염물질의 분해에 있어

상대적으로 제한적일 수 밖에 없다. 반면 전자산업폐수의 경우 수중 미량의 오염물질이

존재하며 이를 제거하고자 하는 것이므로 고도산화공정의 적용이 적합하다 할 수 있다.

고도산화공정에서 가장 보편적으로 사용되는 기술은 OH 라디칼을 발생시키는 것이다.

이는 매우 불안정한 물질인지라 산화력이 강력하며 반응 생성물로 2차오염물이 발생하지

않는것이 장점이다. 대표적인 OH 라디칼 생성 공정으로는 오존반응기, 광촉매, 펜톤반응을

들 수 있다. S-AOP II 는 과산화수소로부터 OH 라디칼을 발생시키는 펜톤반응용 촉매로서

설계되었으며, 이는 다른 OH 라디칼 발생공정에 비해 확보할 수 있는 유리한 점(유지비용

절감 및 부지확보 측면)을 얻고자 함이다. 하지만 펜톤반응은 중성pH의 영역에서는

그 효율이 대폭 감소한다는 한계가 있다. 이와같은 pH의존성은 실제 수처리 공정에

대해 약점으로 작용한다. S-AOP II의 경우 철 이온을 리간드와 결합시켜 중성 pH에서

철 슬러지 발생에 의한 비활성화를 억제하고 지속적으로 Fe(II)이온이 과산화수소와

반응하게끔 설계하여 이를 극복하고자 하였으며, 실제로 pH의 영향성에 대한 기초실험

결과는 중성pH에서 S-AOP II가 성공적으로 IPA를 분해하는 것을 보여 주었다. 이 반응의

기저에 깔려있는 어떠한 메커니즘에 의해 중성pH에서도 촉매가 작용하고 있는 것인지

밝혀내는 것은 향후 촉매의 개량이나 공정설계에 영향을 끼칠 인자들을 고찰함에 있어

필요한 연구이므로 삼성엔지니어링 측에서 연구를 의뢰하게 된 것이다. 연구소요기간은

6개월이고 총 연구비는 50,000,000원이 책정되었다.

삼성엔지니어링 / 고려대학교 이재상, 연구원 1명 (안용윤)

전자산업 폐수 재이용을 위한 촉매 적용 고도산화공정 기술 개발산학협력과제

6개월추진기간

그림 2

불균일계 펜톤촉매의 기술적 우위성

그림 1

S-AOP 실물 사진 및 반응조 구성

내용 및 성과


과제 성과

본 과제를 통해 삼성엔지니어링 환경기술센터에서 기 개발된 S-AOP II 촉매에 의한

다양한 오염물질의 (예: 클로로페놀, 벤조산, 비스페놀 에이, 니트로페놀, 카바마제핀,

페놀) 제거 가능성을 확인하였다. 촉매 초기 투입량, 초기 과산화수소 농도, 및 초기 pH

변화를 통한 클로로페놀의 제거 속도를 측정함으로써 S-AOP II 시스템 처리 효율에

대한 다양한 운전 조건 인자의 영향성에 대한 기초 데이터를 제공하였으며, 메탄올 산화

분해 실험 결과 분해 산물로서의 포름알데하이드 형성 및 상응하는 과산화수소의 감소는

S-AOP II 시스템에 의한 산화제 형성 가능성 제시하고 있음을 보였다. 반면 과산화수소

미존재 시 혹은 철 착화합물이 담지되지 않은 레진 지지체에 의한 클로로페놀의 농도

감소 효과가 있었으며 이는 흡착 메커니즘의 기여 또한 S-AOP II 시스템의 오염물질

제어 공정에서 고려되어야 한다는 것을 제시하였다.

이와 더불어, 향후 촉매 시스템의 디자인 요소로서 적정 리간드 선정의 기초 자료

제공을 위해 EDTA와 NTA를 균질계 철 기반 착화합물 형성을 위한 리간드로 사용한

실험도 실시하였다. 각 착화합물의 클로로페놀 분해 효율을 측정한 결과, S-AOP II

시스템 구현을 위해 사용한 EDTA에 비해 NTA를 사용하였을 경우 10배 가량 향상된

클로로페놀 제거 효율이 관측되었다. 또한 과산화수소 미존재 시 반응이 촉발되지 않는

것을 확인하였는데 이는 균질계 철 착화합물의 효과적인 펜톤 산화반응 촉발을 암시하고

있다.

결론

본 과제를 통하여 pH 5~7영역에서 펜톤산화반응에 기초한 유기물 제거 가능성을

제시하였으며, 향후 S-AOP II 사업화를 위한 pilot test진행 시 유용한 기초 데이터로서

활용할 수 있었다. 특히 기존의 균일계 반응이 아닌 불균일계 촉매 반응을 이용하여

산화반응의 가능성을 확인하여 향후 다양한 재이용/폐수 처리분야에 촉매 반응 공정

활용에 관한 연구가 활발하게 전개될 것으로 기대된다.

개요

·연료전지용 디젤 흡착탈황반응기 재생시스템 및 프로세스 개발

- 모사용 연료전지 시스템 (탈황기 및 개질기를 포함한) 전체 모델 개발

·흡착탈황장치 설계 기술 개발

- 목표: (ULSD 기준) 황 화합물 농도 5~10 ppm → 1 ppm

과제소개

최근 선박산업에서 연료절감과 배기가스 감축을 위한 고효율 친환경 동력발생장치에

대한 요구가 증대되어, 연료전지가 차세대 선박용 동력원으로 주목받고 있다.

현재 연료가스를 사용하는 가정용 연료전지 개발은 있었으나 탈황성능을 고려한

통합개질시스템이나 고심도 탈황시스템에 대한 연구나 개발은 미미한 상태이다. 따라서

본 과제에서는 100kW급 연료전지를 위한 디젤 탈황기의 설계 및 디젤흡착탈황반응기의

탈황/재생 통합 시스템에 대한연구를 진행하였다.

㈜세원공업 / 부경대학교 임도진, 연구원 3명 (권상구, 이성찬, 박용범)

연료전지용 디젤 흡착탈황장치 설계 기술 개발산학협력과제

10개월추진기간

그림 1(왼쪽)

탈황반응기를 포함한 전체연료전지 공정 모식도

그림 2(오른쪽)

탈황반응기의 a)형상정보, b) 격자구조, c) 유속에 대한 3D 이미지

내용 및 성과


그림 1은 흡착 탈황반응기를 포함한 전체 연료전지 공정을 나타낸 모식도이다. 그림 중

적색 사각형으로 나타낸 부분이 본 연구에서 디자인하고자 하는 흡착 탈황반응기이다.

그림에 나타난 바와 같이 최초 10 ppm 의 황 화합물을 포함한 디젤이 펌프(Pump)와

보일러(Boiler)를 거쳐, 흡착 탈황반응기로 들어간다. 반응기 내부에는 금속산화물 기반

촉매가 충전되어 있어, 디젤 중의 황을 흡착하게 된다. 흡착 탈황반응기를 통과하여

나온 디젤 중 황 화합물의 농도는 1 ppm 이하로 맞추어야 한다. 이렇게 정제된 디젤이

개질기(Reformer)를 거쳐 용융탄산염 연료전지(MCFC : Molten Carbonate Fuel Cell)로

들어가서 전기 생산에 활용되게 된다. 흡착반응기는 병렬로 설치되어 일부 반응기는

흡착반응을 진행하고, 흡착 반응이 끝나 반응기 내부의 촉매가 황으로 포화된 반응기는

고온의 퍼지가스를 이용하여 금속산화물 촉매에 흡착된 황을 제거하여 다음번

탈황시스템에 사용되며 기존 흡착탈황기가 포화되면 역할을 바꾸어 가동하게 된다.

일반적으로 앞서 언급된 탈황 반응기 내부의 상황을 모사하는 것은 매우 복잡하고

어려운 작업이다. 왜냐하면 실제 반응기 내부의 유동 및 흡착 메커니즘에 관한 대부분의

변수는 온도 및 압력에 영향을 받게 되고 반응기 내부의 온도는 다시 반응기 내부

유체의 흐름의 영향을 받아 변할 수 있기 때문에 이러한 상호 작용을 해석하기 매우

어렵기 때문이다. 따라서 이러한 상호작용을 해석하기 위해 수치해석 프로그램을 이용한

계산이 필수적이다. 본 연구에 사용된 수치해석 프로그램인 COMSOL Multiphysics®는

물리다중해석 프로그램으로 전기, 기계, 유동, 및 화학반응 등의 여러 복합적인 다중 물리

현상을 해석하는데 활용할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 COMSOL Multiphysics®를

활용하여 유체유동 및 화학반응이 복합된 흡착 탈황반응기 내부를 모사하여 반응기의

크기 및 유량 등 기본 반응기 디자인 정보를 도출하였다.

본 연구에서는 수치해석을 통해 연료전지용 디젤 흡착 탈황 반응기에 대한 주요 디자인

정보를 도출하는 기초 연구를 수행하였다. 반응기 디자인의 주요 인자로 디젤의 유량,

반응기의 크기, 그리고 충전된 탈황 촉매의 투과율의 영향에 대해 살펴보았다. 유량

변화에 따른 반응기 내부의 유동 및 황 화합물의 물질 전달 변화를 모사하여 출구에서의

황 화합물의 농도 변화를 살펴봄으로써 출구에서의 황 화합물의 기준 농도 (1 ppm)를

맞추기 위한 탈황 촉매의 성능을 예측하였다. 반응기의 크기는 길이와 지름의 변화에

따른 영향을 각각 살펴보았다. 반응기의 길이 변화에 따른 영향은 선형적 압력 강하,

체류시간의 증가 등 이론식들로 간단히 예측되는 결과에 부합하는 결과를 보였다.

그림 3

a) 반응기 길이에 따른 출구의 황 농도 변화 b) 반응기 지름에 따른 출구의 황 농도 변화c) 반응기 지름 변화에 따른 반응기 내부 황 농도 변화


개요

주요 해상 환경변수에 대한 흡수탑 설계인자를 도출하여 공정 설계 기술 확보 하고자 함

과제소개

1. CCS - Carbon Capture & Sequestration

2. Offshore Acid Gas Removal Process

1. CCS - Carbon Capture & Sequestration

1) Challenge

지구 온난화를 야기하는 CO₂를 대량 발생하는 화력 발전소 배출가스에서 CO₂를

회수하기 위한 현재 공정들은 에너지 소비가 크며 산업계에 적용할 만한 공정이

정립되지 않음.

2) Research Objective

CO₂를 포집할 수 있는 2종류의 흡수제(습식 및 건식) 각각에 맞는 2개의 공정을 개발/

최적화하여 지구 온난화 가스를 낮은 에너지로 회수하는 공정을 제시하고자 함.

3) Cooperation

한국 이산화탄소 포집 및 처리 연구개발 센터(KCRC)

한국 에너지 기술 연구원, 한국화학연구원, 경희대, KIST 등

삼성중공업 / 서강대학교 이광순, 연구원 1명 (김자엽)

acid Gas Removal Unit과 Dehydration Unit의 상호관계 연구산학협력과제

6개월추진기간

그림 1(왼쪽)

건식 공정의 개념도

그림 2(오른쪽)

습식 공정의 개념도

내용 및 성과

하지만 반응기의 지름 변화는 길이의 변화보다 복잡하고 다양하게 반응기 성능에 영향을

미쳤다. 특히 출입구에 연결된 관과의 지름 차이가 작을수록 입구 효과가 줄어들어

반응기 중심과 반응기 벽면의 유동 차이가 없으나, 지름 차이가 클수록 반응기 벽면과의

유동에 차이가 생겼으며 이러한 유동의 차이는 반응기 내부 반응에 영향을 미쳐

출구에서의 황 화합물 농도에 큰 영향을 미쳤다. 충전된 탈황 촉매의 투과율은 내부

유동의 변화를 유도하여 출구에서의 황 화합물 농도에 상당한 영향을 미쳤으며 향후

상세 디자인 시 촉매의 투과율에 따른 효과를 반드시 고려해야 함을 알 수 있었다.

본 연구 결과로부터 디자인된 흡착 탈황 반응기는 선박 연료전지용 디젤의 탈황기술에

이용될 수 있으며, 기존 연료전지의 크기를 효과적으로 감소시키고 효율을 크게 높일

수 있을 것으로 기대된다. 또한, 향후 탈착 반응 등을 추가로 고려함으로써 열 순환식

흡착 (Thermal Swing Adsorption) 기술을 활용하여 연속적으로 흡착-재생을 반복하는

전체적인 탈황 프로세스 개발에 이용될 것이다. 이러한 연료 정제 시스템의 개발은

국내의 화공장치, 조선, 철강, 건설, 전자 IT 산업 등을 포함하는 국내 세계 일류 산업

인프라와 연계시켜 원자재 및 공정의 국산화를 통해 최종 제품의 기술 완성도와

경제성을 향상해 수입품 대체 및 수출 산업으로의 육성을 가능하게 할 것이다.


2. Offshore acid Gas Removal Process

1) Challenge

최근 해저의 천연가스를 생산 및 액화, 저장하여 옮겨 실을 수 있는 대형 특수선박인

LNG-FPSO (LNG-Floating Production Storage Offloading) 선박이 각광을 받고 있음.

천연가스의 품질 향상 을 위하여 CO₂를 제거하는 흡수탑이 필수적임. 해상환경

하에서는 선박의 움직임으로 인한 흡수탑 내부 액체의 불균형 분포현상이 발생하므로

이에 따른 흡수탑의 효율 저하를 예측, 공정 개선을 위한 시뮬레이터가 필요.

2) Research Objective

해상환경에서의 흡수탑 실험을 구성하여 흡수탑 내부의 수력학적 현상과 물질전달

현상을 규명한 후, 이를 모델화 하고 관련 파라미터를 결정하는 연구가 필요함.

결과적으로 해당 모델을 통하여 주요 해상 환경변수에 대한 흡수탑 설계인자를 도출하여

공정 설계 기술 확보 하고자 함.

3) Cooperation: 한국가스공사, GS 건설

LNG-FPSO

해상환경과 흡수탑 내부 액체의 불균형 분포

개요

앵글-선조립 합성기둥(S-PSRC공법)은 볼트접합을 통해 Z형강 혹은 평판형강을 주앵글과

선조립하여 단면성능과 시공성을 향상시킨 공법이다. 본 기술에 대한 기반기술 개발이 이

과제의 주요 목적이다.

기반기술 내용 1. Super - Prefabricated SRC 공법의 설계기술

2. Super - Prefabricated SRC 공법의 해외시공 기술

과제소개

본 과제는 과제 핵심 기술인 S-PSRC공법을 국내 적용뿐 아니라 산업플랜트 및

화공플랜트 등 다양한 해외시장에 진출하기 위한 기반기술 개발을 목표로 한다. 그러나

해외는 국내 설계기준과 상이하고 해외 운송 및 설치기술 개발 등을 필요로 한다.

또한 성공적 해외진출을 위한 Desing manual 및 Specification 등을 보완하고 자동화

설계프로그램을 개발하여 요구강도에 맞는 선조립 기둥 설계 및 필요 물량 자동적산을

가능하게 해야 한다. 연구 산출물로는 영문 설계지침서 및 영문 시공절차서, 전용

설계프로그램(국제코드 반영), 국내 및 해외 특허출원과 학술논문 게재 등이다.

Super-Prefabricated SRC [S-PSRC] 공법의 해외 플랜트시장 진출을 위한 기반기술 개발

산학협력과제

삼성엔지니어링(주), (주)선벡스 / 서울대학교 박홍근, 연구원 3명 (백장운, 김현진, 김성현)

3년추진기간

S-PSRC 개념도

내용 및 성과


볼트접합을 이용하여 앵글과 평철을 선조립하므로 공기가 단축(공장제작으로 현장작업

간소화)되고 품질이 개선된다. 또한 철골 SRC 대비 강재 물량이 줄어들어 원가를 절감할

수 있다. 환경/안전성 측면에서도 개선된 효과를 가져올 수 있다.

1. 현재 S-PSRC 관련 기술에 대해 국내 특허 2건을 출원.

2. 설계지침서 국문 작성 완료하고 영문화 작업 중.

3. 구조안정성 검사를 위한 S-PSRC 장기거동 실험을 준비 중. (3월부터 실험 시작하여 9월 종료 예정)

4. 해외현장 조립 절차 개선을 위해 S-PSRC현장조립 목업을 센코어테크 공장에서

진행할 예정 (3월~4월 중)

5. 장기거동 실험결과에 대하여 올해 KCI급 논문게재 예정

6. 설계프로그램 기본설계 완료 - 개선중

7. 2차년도에는 십자형 보와 S-PSRC 합성기둥의 보-기둥 접합부 실험을 수행할 예정

기존 공법과의 공사기간 비교

개요

현재 울산에 새로이 들어올 SK PDH plant에 대해, 자료 조사와 시뮬레이션 기반의 공정

최적화를 수행하고 추가적으로 신 공정 개발을 위한 산학의 협업을 추진할 것으로 기획.

과제소개

상용 시뮬레이터를 기반으로, 사측에서 제공한 자료를 사용하여 Lummus PDH 공정

주요 Process stream에 해당하는 정상상태 시뮬레이션 모델을 제작하여 정상상태의

운전 상태 변화 테스트가 가능하도록 하는 것이 1차적인 목표이다. 이를 이용하여,

사측에서 제공한 반응기 후단의 조성이 변하는 경우(운전초기)에 대한 테스트 및 에너지

소모량이 많은 C3분리기의 운전 조건 변화 테스트를 수행하여 그 결과를 현장에서 운전

가이드로써 사용할 수 있도록 하였다.

상용 시뮬레이터(Pro/II)를 기반으로, 울산 PDH공정의 시운전(16년 2월)과 차후에 공정의

운전조건을 변화시킬 때 도움을 줄 수 있는 정상상태 시뮬레이션 모델을 구성했다. 변화된

조건에 따른 최적 운전조건을 찾는 것은 운전의 Dynamics를 관찰하며 조정하여 얻을 수

있는 것이 아니기에 동적모델이 아닌 정상상태 모델로써 공정을 구성하기로 결정했다.

아직 과제의 결과로써 비용효과가 나오는 단계는 아니지만, 과제의 결과물을 성공적으로

공정에 적용한다는 가정 하에 사측은 다음과 같은 기대효과를 예상하고 있다.

SK가스 / 서울대학교 이종민, 연구원 4명 (이석구, 배재한, 박태균, 최고봉)

PDH(Propane Dehydrogenation) 신 공정 개발, 시뮬레이션 및 최적화산학협력과제

1년추진기간

표 1

사측의 예상 기대효과

구분 내용

원가절감

기업

운영비 감소량 약 72억원/년

·Propylene 생산비용 중 steam, water 등 utility 비용 약 $200/ton

·연간 30만톤 생산 시, $6,000만/년

·본 시술도입 시 냉동기 drop, 공정조건 개선으로 인하여 약 10%의 운영비 절감 가정

대학

연구비 절감 약 2억 7천 5백만원

·정부 R&D 3년으로 계획 시, 유사과제는 총 3억 정도의 예산을 필요로 하나 본 과제는

정부 부담금 2,500만원으로 기술 확보가 가능할 것으로 예상됨

기간단축

기업

기간 단축 약 1.5년

·기업 연구소의 모사 프로그램 교육 혹은 시뮬레이션 전문인력 채용 소요 예상(0.5년)

·자체 과제 수행의 경우, 연구 외 업무 등으로 인한 지연으로 약 2배의 연구기간 소요 예상(2년)

대학기간 단축 약 1년

·유사 정부 과제 R&D로 기획할 경우 최소 2년의 기간이 필요하나 본 과제에서는 1년으로 단축예상

기타사항기업 개발기술 상용화를 통해 아래와 같은 기대효과 예상됨 ·기존 공정 revamp시 본 개발기술의 적용 가능

대학 실제 공정 사례를 익히고 기업측 연구 및 실무 접근 방법을 익힌 박사 인력 3명 이상 배출이 예상됨

내용 및 성과


과제 진행 과정에서 크게 다음의 두 가지의 목적을 가지고 내용을 선정하고 수행했다.

1) 구성한 정상상태 모델을 통해서, 해당 PDH Process의 Licensor인 Lummus에서 SK

가스 사측으로 제공한 공정 디자인 및 Data들에 대한 Validation을 수행하여 공정의

마진이 너무 크거나 제시된 운전조건들이 지나치게 타이트하지 않은지 확인.

2) 실제로 현장에서 공정을 운전할 때 도움을 줄 수 있는, 즉 운전 가이드라인을 제공할

수 있도록 반응기 후단 조성변화 및 C3분리기 운전 조건 변화 등의 시나리오 테스트가

가능한 시뮬레이션 모델 제공.

SK 가스 측은 기존에 타사에서 제공한 정상상태 시뮬레이션 모델을 가지고 있었지만,

그 모델은 공정 전체를 통째로 모사하려고 했기 때문에 구조가 복잡하여 직관적인

해석이 어렵고, Recycle stream의 일부가 끊어져 있는 등의 단점을 가지고 있었다. 또한

구조가 복잡하다고 해서 계산상으로 더 완벽하지도 않았고 결정적으로 Feed등의 inlet

stream을 변화시켰을 때 모델이 그에 해당하는 결과 값을 제대로 계산하여 수렴시키지

못한다는, 사실상 정상상태 시뮬레이터로써의 역할을 할 수 없다는 문제점이 있었다.

기존의 시뮬레이션 파일을 단위공정별로 구획화하여 파악하고 테스트를 수행하려는

시도도 해보았지만 그 과정에서 한계를 느꼈고, 공정의 계산에서, 시뮬레이터의 계산이

꼭 필요한 부분을 선정하여 직관적이고 수렴성이 좋은 모델을 새로 구성하기로 결정 후

모델을 완성했다. (결과물로 완성된 시뮬레이션 모델은 Utility와 Reactor를 제외한 모든

공정 시뮬레이션이 가능하다. Reactor의 경우, 반응의 dynamics를 알 수 없었기에 기존의

모델에도 구현되지 않았고, 새로 만든 시뮬레이션 모델에도 포함시키지 않았다. 이는

추후에 변화된 Reactor effluent 형태로 테스트 된다.)

Reactor effluent stream부터 시뮬레이션 모델을 제작해 나가면서, 기존의 PFD 및 P&ID를

참조하여, 구현하려고 하는 모든 장치의 Specification을 설정하는 방법과 그 값을

excel sheet로 정리하여 모델 구성의 타당성을 확보했다. 이 자료는 SK 가스 측에도

제공되었다.

그림 1

기존의 시뮬레이션 모델

그림 2

구획화한 시뮬레이션 모델 (문제 해결되지 않음)

그림 3

구현하기로 결정한 공정의 Block flow diagram 구성

그림 4

새롭게 구성한 시뮬레이션 파일


그림 5

각 장치 스펙 선정내용 정리 예시

그림 6

핵심 장치에서 모델과 License data의 Deviation

그림 7

License data / Base simulation / Scenario test result Report

그림 8

초기가동 조건에 대한 Simulation 설명회 자료 중..

몇 가지 핵심적인 장치에서 유량, 압력, 온도, 조성에 대한 기존의 Licensor가 사측에

제공한 data와 시뮬레이션 결과로 얻은 data를 비교하면 모두 reasonable한 범위 내에

들어왔기 때문에 시뮬레이션 모델 설정이 타당하다고 볼 수 있다. (C3분리기에서의

150kg/hr의 deviation은 커 보일수도 있으나, 전체 Column feed의 유량이 약 200,000kg/

hr 임을 감안하면 큰 의미를 가지고 있는 차이는 아니라고 생각된다. 약 0.08%차이)

이렇게 구성한 정상상태 시뮬레이션 모델을 이용하여 앞서 언급한 두 가지 내용을

수행하였다. 먼저 Licensor가 제공한 data와 시뮬레이션의 결과를 하나하나 비교하여

비정상적으로 deviation이 크거나 수렴이 잘 되지 않는 부분을 장치별 Specification excel

sheet에 정보를 추가하는 방식으로 Reporting하여 사측에 제공했다.

‘시나리오 테스트’의 경우에는, SK 가스 측에서 요청한 ‘변화된 반응기 effluent

(운전초기의 조건)’와 ‘C3분리기의 운전조건 변화’를 테스트하여 reporting했다. 특히

‘운전 초기조건 테스트결과’의 경우에는 자료를 따로 정리하여 직접 울산 공장을 방문,

현장 Operator들을 상대로 설명회를 가지기도 했다.

월 평균 1회 이상의 실무 회의를 판교 SK가스에서 진행함 (총 13회 2016. 2. 4. 기준)

(2015. 9. 10. - 9. 11.), (2016. 1. 25.) 총 2회 울산 PDH 직접 방문 및 현장근무자 및

파견자와의 회의참석


개요

비평형 상태에서의 독자적인 계산 알고리즘 구성 및 물성 계산 검증, 열전달 현실성 확보,

벽면 비정상 전도 현상 반영을 통해 압력 용기의 감압 현상에 대한 열역학적 모델 개발

과제소개

플랜트에서는 운영 중인 용기 압력을 급격히 제거해야 할 경우 블로우다운을 수행한다.

이 때, 용기 내부 유체의 팽창 및 온도의 저하 현상이 발생하게 되고 이는 용기의 크랙

형성과 내부 유체 유출 등 운영 상 심각한 문제를 야기한다. 이를 사전에 방지하기 위해

용기의 재질 및 두께의 정확한 설계가 중요하며, 이를 위해 블로우다운 시 시간에 따른

온도 변화에 대한 시뮬레이션 선행이 필수적이다. 본 과제에서는 선행 연구를 바탕으로

보다 현실적이고 정확한 블로우다운 모델을 제안하고, 이를 검증한다.

본 과제는 블로우다운 진행 시 시간에 따라 용기 내부의 압력, 유체의 배출량, 유체의 온도,

용기 내벽의 온도를 계산한다. 그 알고리즘은 아래와 같다.

알고리즘의 전체적인 틀은 이전 단계의 온도와 압력으로 엔탈피, 엔트로피 등 열역학적

물성들을 구하고, 이를 바탕으로 다음 단계에 부합하는 엔탈피 및 엔트로피를 계산하여

이에 해당하는 온도와 압력을 결정하는 것을 반복하는 것이다. 이를 반복 수행하면

시간에 따라서 위에서 언급했던 정보들을 얻을 수 있으며, 이를 통해 블로우다운

시뮬레이션이 가능하다. 이를 수행하기 위해서는 세부적으로 압력과 엔트로피를 알 때,

온도를 구하는 P-s flash와 온도와 압력을 알 때, 엔트로피 혹은 물질의 조성을 구하는

P-T flash 알고리즘 구현이 선행되어야 한다. P-s flash는 온도를 바꾸어가며 P-T flash를

반복 계산하여 수행하였으며, P-T flash는 LSU-PR Algorithm을 사용하였다. 다음으로

배출 유량 결정이다. 위의 알고리즘은 각 단계의 시간을 결정하고, 압력을 구하는 방식이

아니라 압력을 결정하고 그에 해당하는 time step을 계산한다. 따라서 배출 유량을 통해

그 시간을 계산한다. 용기 내부의 압력이 밸브 후단 압력에 비해 매우 높으므로 choked

상태임을 가정하면 시간당 배출 유량을 결정할 수 있다. 이전 단계의 몰수와 다음 단계의

몰수를 온도, 압력 용기의 부피를 통해 알고 있기 때문에 몰수 차이를 구하여 시간당 배출

유량으로 나누어서 time step을 계산할 수 있다.

위의 계산에서 사용되는 물성들은 독립적인 모델 구성을 위해 외부 소프트웨어를

사용하지 않고 열역학적 물성, 이동 물성을 계산한다. 그리고 계산한 결과를 NIST 등의

검증된 결과들과 비교하고, 공정 모델링에 사용되는 상용 소프트웨어인 Aspen HYSYS의

계산 결과와도 비교하여 타당성 및 상대적 신뢰도 또한 검증하였다. 주요 물성 계산식은

물질의 특성을 반영하기 위해 대응 상태 이론 등을 사용했으며, 60여 가지 물질에

대해서 물질의 특성을 대변하게 되어 사실적 모사에 있어 가장 기본적인 계수들을 GPSA

Databook, API Technical Databook 등에서 가져와 특성 계수 자료를 구축하였다. 이

자료들을 바탕으로 계산한 결과는 다음과 같다.

삼성중공업 / 서울대학교 임영섭, 연구원 3명 (고윤애, 류시진, 박아민)

플레어 시스템을 위한 블로우다운 시 압력용기 감압 동적 모사 모델 개발산학협력과제

1년추진기간

내용 및 성과


위의 첫 번째 그림을 통해 온도 별로 계산한 엔탈피 및 엔트로피가 NIST Data와 잘

일치함을 알 수 있으며, 두 번째 그림을 통해 Heat capacity 및 sonic speed 또한 실제

값과 맞게 잘 계산함을 확인할 수 있었다. 다른 물성들에 대해서도 검증한 결과, 상용

프로그램보다 훨씬 실제 값과 일치한다는 것을 확인하였다.

블로우다운이 일어나면서 온도가 급격히 떨어지게 되면 외부로부터 열이 유입되게 된다.

이 열은 외부로부터 대류에 의해 용기로 전달되고, 용기 에서는 전도가 일어나 용기

외벽에서 내벽으로 열이 전달되며, 마지막으로 용기에서 대류에 인해 열이 최종적으로

유체에 전달된다. 선행 논문 중 일부는 유입되는 열에 의한 엔트로피 변화를 고려하지

않았으며, 용기에서 유체로 대류 열이 전달될 때, 강제 대류를 고려하지 않고 자연

대류만을 고려하였다. 본 연구에서는 각 단계마다 유입되는 열을 계산하여 엔트로피에

반영하고, 배출되는 유량에 의해 생기는 강제 대류의 영향을 넛셀 수 계산에 고려한다.

시뮬레이션 결과를 선행 연구의 실험 데이터와 비교한 결과는 위와 같다. 질소로 채워진

수평 용기에서 유체의 온도 변화는 실험값의 범위 안으로 비교적 정확하게 예측이

되었으며, 용기 벽면의 온도 역시 실험에서의 측정 범위 내로 들어가는 결과를 취득할 수

있었다. 상용 프로그램인 HYSYS의 결과가 실험 결과에 크게 벗어나 있는 것을 통해 본

모델이 큰 의미를 가지는 것을 확인할 수 있다.

본 연구를 통해 감압 현상 모사에 대한 전체 및 세부 계산 알고리즘을 구성하였다. 타 상용

프로그램에 의존하지 않은 물성 계산을 수행하였으며, 해당 계산 결과를 실험값과 비교

검증하여 신뢰도를 확보하였다. 이 모델로 단상 유체의 감압 현상에 대해 검증을 마쳤다.

저온 현상이 가장 두드러지게 나타날 수 있는 부분이 기체의 응축으로 액체가 벽면에

접촉되어 열전달이 급격히 이루어지는 부분이므로 다상계 감압 모델 구성이 필요하다.

이는 기체-액체 간 응축과 증발로 인한 열 및 물질 교환이 이루어지므로, 각 상의 조성

및 질량, 부피, 엔트로피 등의 변화를 각 단계마다 지속적으로 반영해주어야 한다. 따라서

Mass Balance, Heat Balance 및 평형 도달 시간 등에 대한 계산 알고리즘을 반영하는 것이

향후 진행 방향이다.


개요

해양 플랜트 및 구조물의 안전 진단 작업을 위한 이종 군집 해양 로봇 통합플랫폼 설계 및

운용기술을 개발하고 실용화하는 것을 목표로 한다.

과제소개

해양 플랜트 및 산업 구조물의 건설, 유지, 보수, 진단 관련 2차 산업의 발전과

해양플랜트 및 해양 수중로봇 시장규모가 지속적으로 증가하고 있다. 넓은 영역과

사람이 작업하기 힘든 환경에서 이종 해양로봇은 효율적인 작업이 가능해야 하고,

이를 위해서는 동기화 제어 및 효과적인 운영이 필요하다. 본 연구 에서는 다양한 이종

해양로봇을 효율적으로 운용하기 위한 군집 해양로봇 통합 플랫폼의 기술과 군집 이종

해양 로봇 운용 기술 개발을 목표로 한다. 통합 플랫폼 기술개발을 위해서 통합 플랫폼

구조 및 운항 체계를 설계 하고 이종 해양 로봇의 통신 기술을 개발을 한다. 군집 이종

해양 로봇 운용 기술을 위하여 수상 및 수중 로봇의 위치인식 센서 및 위치인식 기술,

이종 로봇의 군집제어 S/W 플랫폼 설계 및 로봇 통합을 위한 SI기술을 개발하고, 군집

로봇 제어 알고리즘을 설계 한다. 본 연구를 통하여 심해에서의 로봇의 자율 탐사 및

진단 탐사 작업 시간과 진단작업의 효율 증대로 유지 보수비용 절감과 구조물의 안전성

확보 및 신뢰도 향상을 기대할 수 있을 것이라 예상한다.

군집 해양 로봇 통합 플랫폼 설계

군집 해양 로봇 통합 플랫폼 구조를 설계하기 위하여 MOOS-IVP(Mission Oriented

Operating Suite - Interval Programming)를 활용한 분산제어 기반 구조를 위한 각 Layer,

컴포넌트들의 기능과 역할을 정의 및 체계화 하였다. 이를 기반으로 이종 군집로봇의

분산제어가 가능하고 또한 각 해양 로봇 제어를 위한 로봇 플랫폼 컴포넌트 기능 및

규격을 설계하였다. 각 로봇은 통합제어 체계와 더불어 독립 자율제어를 위하여 일반

운항 체계와 긴급 운항 체계를 갖도록 설계되었다. 일반 운항 체계는 일반적인 임무에

따른 수행을 위한 로봇 행위와 환경 데이터 획득 및 정보 전달, 로봇 이동 제어 등을

하게 된다. 그리고 긴급 운항 체계는 해양 로봇의 이상 또는 장애물 등의 긴급한 운항

정보들을 취합하고, 긴급 목표 위치 주행이나 안전한 복귀가 가능하도록 한다.

해양 로봇 제어 알고리즘 설계

㈜레드원테크놀러지에서 개발중인 ROV의 제원을 바탕으로 모션 제어 알고리즘을 설계

하였다. 기구학, 동역학 모델링, Backstepping, PLL 제어 방법 등을 이용 하여 목표

지향형 모션 제어 알고리즘을 개발하고 또한 위치 및 속도 제어 알고리즘 설계, 경로

생성 및 추종 알고리즘 설계, 장애물 회피 알고리즘 설계를 수행하였다. 이를 활용 하여

ROV, AUV, USV 등 다양한 이종 해양로봇을 효율적으로 제어하고자 한다.

해양 플랜트 및 구조물 안전 진단을 위한 군집 해양 로봇 통합플랫폼 설계 및 운용기술개발

산학협력과제

레드원테크놀러지(주) / 성균관대학교 국태용, 연구원 7명 (김현수, 양선제, 김태경, 이희준, 주승준, 한예람 이준희)

3년추진기간

그림 1(왼쪽)

분산제어 기반 군집 로봇 통합플랫폼 구조

그림 2(오른쪽)

해양 로봇 운항 체계

그림 3(왼쪽)

레드원㈜ DIAMOND ROV

그림 4(오른쪽)

Backstepping and PLL based control

그림 5(왼쪽)

Backstepping control diagram for robot

그림 6(오른쪽)

Backstepping control diagram for actuator

내용 및 성과


시뮬레이터 개발 및 실험

해양 로봇 시뮬레이터(ROV, AUV, USV)를 개발함으로써 설계된 제어 알고리즘을

검증하고 실적용을 위한 모의실험을 진행하였다. 3차원 시뮬레이션이 가능한 구조를

설계하고 제어 알고리즘 검증을 수행하여 제어입력 및 데이터 변화량을 실시간으로

확인할 수 있도록 하였다.

과제 성과

본 과제를 통하여 군집해양로봇 통합 플랫폼과 제어 소프트웨어, 해양로봇 시뮬레이터

등을 자체개발함으로써 참여 기업의 상용 소프트웨어 대체 효과 및 향후 실용화를 통한

시장 진출 및 선점 효과를 기대하고 있다. 또한 산학 공동연구 개발을 진행함으로써

1년여의 개발기간 단축효과를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.

그림 7(왼쪽)

ROV 모의실험 블록도

그림 8(오른쪽)

ROV 시뮬레이터의 UI

컴퓨터 모의실험 및 해석 결과를 바탕으로 해상 실험을 일부 진행하였고 USV 제어

및 단위 모듈 시험, 각 컴포넌트의 보완 실험을 실시하였다. 또한 실험실에서 제어

알고리즘과 ROV의 thruster간의 연동 테스트를 통한 모션 제어 알고리즘과 thruster

성능을 사전 검증하였다.

그림 9

USV 해상 실험 모습

그림 10

USV 컴포넌트 보완 실험

그림 11

ROV 주행 및 thruster 실험(A)ROV 제어 및 상태 모니터링 UI (B)DIAMOND ROV 구동 thruster

a B


개요

고농도 폐수 전처리 기술 개발을 통해 고농도 폐수의 오염물 부하를 감소시켜 발생량의

100%를 기존 폐수처리장에서 자체처리 함으로써 연간 11억원의 위탁처리비용 절감 및

환경관리 수준을 제고하자 함.

과제소개

본 연구는 석유 공장에서 발생되는 고농도 폐수를 처리하는 전기분해 공정을 개발하는데

목표를 두었음. 이를 위해, 전기분해 설비의 효율을 높일 수 있는 다양한 anode 및

cathode 전극 촉매를 검토 및 개발하고 모델링을 통한 운전조건의 최적화, 전처리

기술의 경제성 평가 등의 연구 활동을 진행하였음. 폐수처리를 위한 전극물질의 개발에

대한 연구는 이미 많이 진행되었으나 이 연구과제는 SK 에너지가 추구하는 실질적인

기술적 목표인 고농도 폐수의 COD 70% 저감을 통한 전처리를 달성하기 위한 것으로,

기존의 상용 기술을 검토하고 이를 실증함으로써 일반적인 연구에 비해 연구기간을

획기적으로 줄이고자 함.

1) 희석배수에 따른 실험결과

·실험조건

·실험결과 비교

희석배율에 의한 제거효율 비교를 통하여, 10배 희석에서 가장 좋은 효율을 확인할 수

있었음. 이는 반응물의 농도가 충분히 높으며 방해물질의 효과가 가장 적다고 할 수

있음. 따라서 10배의 희석배율에서 온도, 반응시간 및 전류밀도를 변화시키면서 최적의

조건을 찾을 수 있다고 판단됨.

SK에너지 / 인하대학교 황성원, 연구원 4명 (이상선, 이홍민, 이도형, 김윤경)

고농도폐수(High Strength Wastewater) 전처리 기술 개발산학협력과제

1년추진기간

반응온도 50℃ 전해조 부피 450ml

반응시간 9hr 전극 면적 6x7.5cm2

전류밀도 80mA/cm2 Sampling Every 30min

anode Ti/SnO2/Sb2O5 Cathode Hastelloy

첨가제 5wt% KOH 희석배수 원수, 50배, 10배, 5배

그림 1

희석배수에 따른 COD 제거효율 및 전압변화

표 1

희석배수에 따른 전기분해 실험조건

2) 반응온도에 따른 실험결과

·실험조건


반응온도 40, 50, 60℃ 전해조 부피 450ml


전류밀도 80mA/cm2 Sampling Every 30min


첨가제 5wt% KOH 희석배수 10배

그림 2

반응온도에 따른 COD 제거효율 및 전압변화

표 2

반응온도에 따른 전기분해 실험조건

내용 및 성과


온도 상승으로 인한 제거율 향상을 예상하였으나, 60℃에서 제거효율이 감소하는

것을 확인하였음. 이는 물 분해 반응속도의 상승으로 인한 다량의 기포생성과 함께

전극촉매가 deactivation 되는 현상을 확인함. 또한, 초기 COD 값이 40, 50℃의 폐수보다

높게 측정되는 것을 확인하였음. 이는 온도상승으로 인하여 폐수 내 유기물간의 부

반응이 발생하여 부가생성물이 생성된 것으로 추측됨.

중심합성계획법을 이용하여 구한 2차 회귀 다항식 모델의 일반적인 유효성 및 정확성을

판단하는 상관계수(R2)가 0.96으로 높은 값을 나타냄. 따라서 2차 회귀 다항식 모델이

적절함을 검증할 수 있음.

중심합성계획법을 이용해 얻은 2차 회귀 방정식을 이용하여 과제목표인 COD제거율

70%를 목표로 최적화된 조건은 희석배수 8.15배, 전류밀도 57mA/cm2, 온도 43.1℃,

반응시간 6.7h 나타냈으며, 이 조건에서 예측된 이론적인 COD 제거율은 72.6%로

도출되었음.

5) 전기분해장치 경제성평가

전기분해 장치의 main equipment로는 electrochemical cell, electrode, power supply가

있으며, 현재 산업에서는 filter-press flow cell을 주로 사용하고 있으며, 아래 그림과 같이

전극면적에 따른 가격을 구할 수 있음.

각각 16, 48, 80mA/cm2의 제거효율 분석을 통하여 전류밀도에 대한 경향성을

파악하였음. 전류밀도에 따라 방해물질 및 난 분해성 물질의 분해속도의 차이로 인하여

COD 제거효율 차이가 발생하는 것으로 판단됨. 따라서 현재 실험하고 있는 80mA/

cm2의 전류밀도가 최적으로 확인되었음.

3) 전류밀도에 따른 실험결과

·실험조건

4) 전기분해 실험조건 최적화

희석배수, 전류밀도, 온도, 반응시간을 독립변수로 선택하였으며, 각각 x1(희석배수),

x2(전류밀도), x3(온도), x4(반응시간)로 하였으며, COD제거율과 독립변수들 사이의

상관관계를 아래와 같이 나타냄.

반응온도 50℃ 전해조 부피 450ml


전류밀도 16, 48, 80mA/cm2 Sampling Every 30min


첨가제 5wt% KOH 희석배수 10배

표 3

전류밀도에 따른 전기분해 실험조건


그림 3

전류밀도에 따른 COD 제거효율 및 전압변화

그림 4

4개의 독립변수에 따른 3차원 반응표면 곡선


그림 5

전극 면적에 따른 전기분해장치 가격

전기분해공정의 장치구입가인 Total Capital Investment(TCI)는 약 15억원으로

산정되었으며, 전극을 수명을 3년으로 가정하였을 때 원료 및 재료비, 운전비 등으로

구성되어 있는 Total Production Cost(TPC)는 약 6억5천/년으로 계산되었음.

TCI와 TPC를 이용하여 전기분해공정의 Payback Period(PBP)를 산출하였으며, 그 결과

3.3년으로 산출되었음.

6) 사업성과

·연구결과

고농도 폐수의 전기화학적인 처리를 통하여 희석배수 10배 기준으로 9시간의 반응시간

동안 90% 이상의 COD 제거효율 및 50%의 T-N(Total Nitrogen) 제거효율을 확인하였음.

효율적인 전기분해 장치 개발을 위하여 장치의 설계 및 운전과 관련된 다양한 인자들을

반응표면분석법을 이용하여 실험조건 최적화를 진행하였음. 그 결과 희석배수 8.15배,

전류밀도 57mA/cm2, 온도 43.1", 반응시간 6.7h로 나왔으며 COD 제거율은 72.6%가

나왔음.

경제성 평가 결과 Payback period는 3.3년으로 산출되었으며, 경제적 타당성이 있을

것으로 판단됨.

·기대효과

국내외 수처리 분야 이익 창출

동종업체 고농도 폐수 확대 적용

효과적인 제거효율 및 운영비 절감

·논문발표

이홍민 외 3, “전기산화공법을 이용한 고농도폐수 처리공정의 모델링 및 최적화”,

한국화학공학회 국문지(논문게제 확정)

이홍민 외 3, “Optimization of Industrial Wastewater Treatment using Electrochemical

Oxidation Process”, AIChE(투고 예정)

·기업 인턴 참여


개요

Blowdown system의 실제 거동과 유사한 dynamic modeling을 통해 blowdown 최적화

기술을 개발하고 blowdown시 발생하는 low temperature distribution을 분석하여 현상을

규명한다.

과제소개

플랜트 산업 안전과 극한 환경의 NORSOK 적용 등 blowdown 시스템 설비에 대한

최적설계의 중요성이 점차 중요시됨에 따라, 육상 플랜트 뿐만 아니라 해상플랜트에서도

blowdown system 설계 역량 확보에 대한 중요성이 부각되고 있다. 이를 위하여 기존

국내 기업 및 기관에서 활용하던 steady-state 기반 모델 대비 정확도가 높은 dynamic

model을 개발함으로써, 더욱 세밀한 설계능력을 갖추고자 한다. 또한 Dynamic model

개발을 통해 외국에 기술 위탁비용 및 설계 비용을 절감하고, 자체 설계 역량 보유를

통하여 주문주의 설계 변경 요구에 대한 빠른 대처 능력을 함양한다.

1. 연구내용

Blowdown이란 start-up, emergency shutdown 등 공정의 비정상적인 운영상태일 때

vessel 내부의 가연성 및 휘발성 기체를 Blowdown Valve(BDV)를 통하여 배출하는

안전 운용방법의 하나이다. 배출된 기체는 flare network로 구성된 파이프라인을 따라

Knock-Out Drum(KO Drum)으로 안전하게 이송 후 flare tip을 통해 연소되어 배출된다.

하지만 빠른 배출속도로 인해 vessel 내부의 압력과 온도가 급격하게 감소하게 되는데,

이 때문에 배출기체의 액화가 발생할 수 있으며, 발생한 액체는 vessel의 하단부로

가라앉는다. 액체는 일반적으로 기체보다 높은 열전달 능력을 갖고 있기 때문에 액체와

접촉한 벽면(주로 vessel의 바닥면)은 기체가 접촉한 벽면에 비해 더욱 차가워진다.

이러한 냉각효과로 인하여 vessel의 온도가 Ductile-brittle transition point 이하로

낮아지면, vessel이 파괴될 수 있으므로, 설계 단계에서 blowdown 시 온도 및 압력

변화에 대한 정확한 예측을 못할 경우 blowdown 자체로도 위험한 운전방법이 될 수

있다.

기존의 국내 유수의 기업에서는 blowdown 설계 시 steady-state 기반 시뮬레이션을

이용하였다. 하지만 steady-state 기반 모델은 정확도가 dynamic 모델에 비해 낮고 또한

낮은 정확성을 보완하기 위하여, 실제보다 더 큰 design margin을 가해야 하므로 재료의

단가가 비싼 것을 감안한다면, 비용적으로 비효율적이다. 따라서 본 연구에서는 자체적인

dynamic 모델을 개발함으로써 blowdown 시 발생하는 열전달 및 기체의 배출속도 등을

계산함으로써 기체의 압력 및 온도 변화 그리고 vessel의 온도 변화를 예측하였다.

새로운 모델의 개발을 위하여 기존에 개발된 모델에 적용된 방법을 분석하고 각 모델의

장단점을 분석하였다. 또한 기존 모델의 단점을 보완하기 위한 계산 방법을 추가하였다.

변경된 사항의 예로는 다음과 같다.

· 기존 모델에선 vessel 내부의 유체흐름은 층류임을 전제로 열전달 계산을 진행했던

것과 다르게 내부 흐름이 난류일 때도 고려하여, 열전달 계산을 위한 parameter를

달리 적용하였다. 또한 Winters et al.의 실험 결과를 적용하여 층류일 때의 parameter도

보정하였다.

Dynamic modeling을 이용한 offshore plant의 blowdown analysis 검증 기술 개발

산학협력과제

㈜대우조선해양 / 인하대학교 황성원, 연구원 3명 (최주환, 서지원, 김경운)

1년추진기간

그림 1

Blowdown 및 flare network diagram

그림 2

(A) Blowdown 이후 vessel에 작용하는 열 스트레스 및

(B) blowdown 시 시간에 따른 온도 변화

a B

내용 및 성과


· 석유 플랜트에서 주로 사용되는 Peng-Robinson equation과 Soave-Redlich-Kwong

equation을 적용하여 적용된 상태 방정식에 따른 변화를 비교해 보았다.

· Vessel geometry에 관한 계산을 추가하여 주로 사용되는 형태인 flat end나 torispherical

end를 선택적으로 사용할 수 있다.

Blowdown 시 일어나는 변화를 예측하기 위해서 필요한 계산은 다음과 같이 몇 가지

계산으로 나누어 볼 수 있다. Blowdown이 일어나면 온도와 압력 그리고 배출속도 등

모든 변수가 고정되어 있지 않고, 시시각각 변화하므로 그 변화를 예측하기 위해서는

다음과 같은 계산들이 종합적으로 진행되어야 한다.

1) 압력 단계 결정

2) 기체의 엔트로피 및 액체의 엔탈피 반복계산

3) 기체 또는 액체에 대한 flash calculation

4) 열전달 계수를 위한 standard correlations 및 열전달량 계산

5) 기체의 배출속도 계산

2. 연구성과

본 연구에서 개발된 모델의 검증을 위하여 기존에 진행되었던 실험결과와 비교하였으며,

실험은 크게 두 가지 case로 나누어 진행되었다. 첫 번째 case는 내부의 배출 기체의

액화가 진행되지 않는 경우이고, 두 번째는 내부의 액화가 진행되는 경우이다. 실험

결과는 아래의 그래프로 나타내었다.

압력은 초기 150 bar에서 시작하여 100 초 후 1 bar까지 낮아졌으며, blowdown이

지속될수록 내부의 압력이 줄어들어 배출속도가 같이 줄어들어 압력의 감소폭이 점차

작아짐을 확인할 수 있다. 사용한 equation에 따른 변화는 PR equation과 SRK equation을

적용한 결과 모두 실험결과와 유사한 결과를 보였지만, 10~20초 사이 구간에서 SRK

equation을 사용하였을 때 더 높은 정확도를 보임을 확인할 수 있었다.

기체와 접촉하고 있는 벽 면의 온도는 초기 290 K에서 시작하여 약 10 K 정도 감소한

이후 거의 유지되는 것을 확인할 수 있는데, 이는 기체의 열전달 계수가 낮아서 온도가

어느정도 감소한 이후로는 온도 감소 효과가 매우 작아지기 때문이다. 반면 기체의

온도는 초반에 급격히 감소한 이후로는 40 초 이후부터 다시 상승하는 것을 확인할

수 있는데 이는 이때부터 압력 감소로 인한 냉각 효과보다 vessel 벽 면으로 부터의

열전달이 더 커졌음을 의미한다. 그래프에서 실험결과는 여러번 실험한 결과를 나타내어

면적으로 표시되어있다. 실험결과 Case 1에 대한 온도 변화 역시 실험 결과와 잘

부합함을 확인할 수 있고, 적용된 equation에 따른 차이는 미미하였다.

Case 2의 경우는 초기에 vessel 내부에 기체만 존재하다가 배출이 시작되고 온도와

압력이 감소하면서 배출기체의 condensation으로 인해 액상이 형성된 경우이다. 액상은

blowdown이 시작된 이후 100초 부근에서 형성되었으며, 온도 그래프에서 액체의

온도가 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는 액체의 열전달 계수가 기체의

열전달 계수보다 훨씬 크기 때문이다. 압력은 초기 120 bar에서 1bar까지 감소하는 것을

확인하였고, 액체와 접촉한 벽면과 액체의 온도의 경우 305 K에서 시작하여 각 250 K,

245 K 정도까지 감소하는 것을 확인하였다.

그림 3

Case 1의 압력변화에 대한 실험(파란선) 및 시뮬레이션 결과(주황선) 비교

그림 4

Case 1의 기체의 온도 및 벽 면의 온도 변화에 대한 실험(각각 빨간색과 파란색으로 표시된 면적)과 시뮬레이션 결과(각각 초록색 점선과 오렌지색 점선)

그림 5

Case 2의 압력 및 액체의 온도 변화에 대한 시뮬레이션 결과

Case 1 Pressure

Case 1 Temperature

Case 2 Results


3. 사업성과

(1) 연구 성과

·Blowdown에 대한 개념 정립 및 수식과 이론 정리.

·시뮬레이션 프로그램을 이용한 dynamic 모델 코딩.

·One-phase 모델과 two-phase 모델의 완성 및 실험결과와의 비교 진행.

·기업의 Case를 이용한 모델 검토 진행.

·EDRC 산학 매칭을 통한 프로젝트 비용 절감

(2) 논문 발표

·논문게제 확정

김경운 외 4, “기체 블로우 다운의 동적 모델링 및 분석”, 한국화학공학회 국문지

·투고예정

김경운 외 4, “Blowdown Dynamic Modeling and Analysis of Pressure and Temperature”,

AIChE

(3) 대학 연구원의 기업 인턴 참여

·대학 연구실 구성원의 기업 단체 방문 및 세미나 참석

- 조선사의 실무 및 주요사업 소개

- 연구 과제의 개요 및 연구 목표 설명

·기업 인사 초청 및 특강

- EPC 사업의 구조 설명

- 국내 조선사의 주력 제품과 판매동향 설명

- 미래 개발 사업

·과제 실무 연구원의 인턴 수행

- 연구진행 상황 발표

- 기업의 실무 및 연구 방법 설명

- 절차서 작성 등의 현업 지원

(4) 학술대회 참석

·15.4.22-24 15년도 춘계 한국화학공학회 학술대회 참석(제주 ICC)

·15.10.22-23 15년도 추계 해양공학회 학술대회 참석(대전 인터시티 호텔)

·15.1.26-28 Global Process Systems & Safety Engineering Convference(PSSE)(UTM,

Kuala Lumpur) 참석

(5) 기타 사업성과

·인하대-대우조선해양 후속과제 진행 예정(15.1.1-16.6.30, 6개월)

·기업과 대학 간의 신규 네트워킹 구축 (대우조선해양, PSE 등)

4. 기대효과

· 기업과 대학간의 네트워크 확대 가능성이 높아지고, 현업의 문제를 같이 해결할

기회가 많아질 것으로 예상.

· 국내 기업과 연구 기관의 취약한 연구 분야 중의 하나인 모델링 및 시뮬레이션 개발

분야의 활성화.

· 실질적인 문제 해결을 위한 연구 개발을 통하여 실용적인 모델링 개발에 대한 전문

인력 양성.

·모델링 및 시뮬레이션 개발 기술에 관한 know-how 축적.

·시뮬레이션 개발 비용 절감.

그림 6

EDRC 인턴 참여활동 및 기업인사 특강 사진


개요

유화중합 PVC 제품 내 잔류 모노머 제거를 위한 회전형 탈거 컬럼 개발과 상용화를

목표로 향상된 디자인, 최적 운전을 위한 모델링 및 모사를 진행하고자 함.

과제소개

유화중합 제품 내 모노머 탈거 공정은 제품 생산에서 필수불가결한 부분이지만 기존

탈거 컬럼을 그대로 적용하기에는 제품 품질 등에 간과할 수 없는 문제들이 나타난다.

기존 탈거 컬럼은 stripping agent의 낮은 접촉 효율을 보완하기 위하여 긴 체류 시간이나

복잡한 유로를 거치게 하였지만 그로 인해 낮은 운전성(foaming, agglomeration 등) 및

제품의 열적 손상을 야기해왔다. 이에 특수한 형태의 회전형 컬럼을 접목하여 기존

packed column의 취약한 운전성을 개선하는 동시에 wetted wall column보다 향상된

탈거효율을 얻을 수 있는 컬럼을 제안하였다. 본 과제는 해당 컬럼을 전산 모사하고 더

나은 디자인/운전 조건을 제시하고자 한다.

회전형 탈거컬럼 모델링 framework 구축

컬럼의 최적 디자인/운전 조건 제시를 위한 모델링 연구를 진행하였다. gPROMS

기반으로 모델을 정립하였으며 특별히 lab/pilot scale 실험 결과에 맞는 물질전달

관계식을 구축하였다.

1. 회전형 장치의 gPROMS 모델링

- 기본 framework

회전형 컬럼을 여러 개의 stage로 나누고 한 stage를 회전콘, 고정콘, 벽의 영역으로

나누었다. 또 각 영역을 여러 segment로 나누어 각 segment별로 물질전달이 계산되는

형태로 모델 framework를 구현하였다(1D rate based 모델).

- 주요 가정

① Latex(유화중합 결과물) 내 VCM(Vinyl Chloride Monomer)의 기/액 분배는 Langmuir

isotherm을 따른다.

② 기/액 물질전달이 탈거속도 결정단계이다.

- 물질전달 관계식 결정

수득 가능한 실험 데이터의 종류가 적으므로 그림 2에 묘사된 순서로 물질전달

관계식을 결정하였다. 먼저 wetted wall column 실험 데이터에 맞도록 기존 물질전달

관계식(Nielsen, et al., 1968)의 파라미터를 아래식과 같이 조정한 후 회전형 컬럼 전체에

적용하였다.

유화중합 PVC 고분자 제품 내 잔류 모노머 제거를 위한 고효율 stripping column 공정 기술 개발

산학협력과제

lG화학 / 카이스트 이재형, 연구원 3명 (이효진, 배성웅, 가성빈)

3년추진기간

그림 1

gPROMS 기반으로 한 회전형 컬럼 모델의 전반적인 scheme

그림 2

나뉜 영역 별 물질전달 관계식 결정 방법

내용 및 성과


그림 3

수정된 물질전달 관계식을 적용한 회전형 컬럼 모델 시뮬레이션 결과:탈거율 프로파일 (왼쪽), 액상총괄 물질전달계수 프로파일 (오른쪽)

그림 4

새로운 무차원수가 포함된 회전콘 물질전달 관계식 도입 결과 (액상총괄 물질전달 계수)

그림 5

고/액 상간의 물질전달 고려 시 액상 잔존 모노머 profile

수정된 물질전달 관계식을 적용했음에도 부족한 탈거율이 나타내며(그림 3. 왼쪽),

액상 총괄 물질전달 계수의 평균값 또한 문헌(Aoune, et al., 2000)과는 반대로, 벽이

회전콘보다 1.25배정도 더 높게 나타난다(그림 3. 오른쪽).

문헌에서 알려진 바와 다른 경향의 물질전달 계수 변화를 보이므로 회전하는 원판 위에서의

flow regime을 나타내기 위해 실험 결과를 바탕으로 제시된 무차원수( ,

Butuzov, et al., 1976)를 회전콘의 물질전달 관계식에 도입하였다, 회전 속도 변화에 따른

탈거율 변화의 민감도를 만족시키도록 해당 파라미터를 조절한 결과는 다음과 같다.

회전콘의 평균 물질전달 계수 값이 벽의 1.43배로 나타났고, 이 경향성은 문헌에서의

보고와 더 잘 맞는다.

2. 다양한 실험 조건 및 불확실 변수에 대한 시뮬레이션 결과

- 위의 과정을 통해 정립된 모델을 바탕으로 실험 조건에 맞게 input을 변화시켜가며

시뮬레이션하고 결과(특히 탈거율)을 비교분석하였다. 간단히 다음과 같이 정리할 수

있다.

- 새로운 물질전달 관계식 적용 시 여러 다른 운전 조건에서 얻은 일관성 있는 11개의

실험 데이터 중 3개를 제외한 나머지 모두 탈거율 오차 5%이내의 결과를 얻었다.

- 여러 운전변수 변화(온도, 압력, 스팀주입량, 초기 VCM농도)에 대하여 실험 결과와

비슷하거나 예상한 방향의 탈거율 변화를 보였다.

- 불확실성을 가진 여러 파라미터에 대해 민감도 분석을 진행한 결과 latex의 점도와

Langmuir coefficient가 탈거율 변화에 가장 크게 영향 미치는 불확실 요인으로 나타났고

추후 시뮬레이션 결과 분석 및 모델 구체화에 반영해야 할 것이다.

3. 모델의 확장분석 가능성

현재의 모델을 기반으로 다양한 확장 및 분석이 가능하다. 대표적인 예시는 다음과 같다.

·고/액(PVC/water) 상간 물질전달

모델의 중요한 가정 중 하나인 ‘기/액 상간의 물질전달이 물질전달 속도 결정

단계이다.’를 제하고 고/액 상간의 물질전달 식을 추가하면 그림 5와 같은 결과를 얻을

수 있다. 예상대로 고/액 상간의 물질전달계수가 커질수록 가정(파란색 선)과 가까운

결과가 나타나다. 이는 추후에 agglomeration의 영향이 크다가 파악될 경우 population

balance와 함께 적용 가능할 것으로 예상된다.


그림 6

Scale별 vapor loading profile (1 stage)

4. 향후 진행 방향

여러 문헌을 참고하여 유체의 흐름을 최대한 반영하려 하였으나 1차원 모델이므로

액상은 물론 기상의 흐름을 구체적으로 모사하는 데에는 한계가 있다. 이후에는

전산유체역학을 활용하여 컬럼 내부의 유동을 구체적으로 모사하고 이를 바탕으로 기존

모델을 수정함은 물론 더 나은 디자인을 제안하고자 한다.

·Scale별 대략적인 기상 loading 파악

각 scale별 디자인 스펙에 따른 기상의 loading이 과하지 않았는지 대략적으로 추측해

볼 수 있다 (그림 6). 간략화된 모델이므로 정확한 값이라 단정 짓기 어렵고 추후에 다른

모사 결과와 비교분석이 필요하지만, 단순히 몇 가지 디자인 변수만을 변화시켜 가며

분석이 가능하다는 점은 향후 scale 변화 시 대략적인 운전 조건을 제시하는 데에 활용

가능하다.

개요

에너지 효율 향상과 부유체 안전성 증진의 신개념을 채용한 해양 LNG 발전플랜트의 개념

설계

과제소개

공정설계: LNG 냉열을 이용한 발전 효율 향상

- 가스터빈 발전 시스템의 적정 흡입 공기 온도 선정 및 LNG 냉열을 이용한 온도제어

시스템 연구 (공정 최적화 및 여름철 발전 효율 상승 유도)

부유체 설계: 새로운 부유체 개념을 적용하여 LNG 발전 플랜트를 지지하는 해상

구조물의 안전성 향상

- 가이드파일, 파일하우징 등을 사용하여, 부유식 구조물의 장점과 고정식 구조물의

장점을 적절히 혼합한 새로운 부유체 개념 제안 및 구조물 설계

1. 연구 내용

본 연구에서는 수입된 LNG를 해상에 저장, 재기화하여 전력을 생산하는 해상 발전

시스템을 다룬다. 주어진 해상 조건에 맞게 시스템을 설계하고, 부유체에 적합한지지

구조물을 설계함으로써 해상 발전 시스템을 연구하였다.

OSRPU General

General Description

OSRPU는 Offshore Storage Regasification and Power generation Unit의 줄임말로, 해상에서

LNG를 저장하고 필요시 천연가스로 재기화시켜 전력을 생산하는 시스템을 말한다.

Functional Requirements

OSRPU는 아래 요건을 만족시켜야 한다.

① OSRPU는 주요 도시로부터 30km 이상 떨어진 곳에 위치하여야 한다.

② 800 MW의 전력을 생산할 수 있는 발전 시스템이어야 한다.

③ Regasification 시스템의 용량은 아래 표와 같다.

④ 300,000m3 이상의 LNG를 저장할 수 있어야 한다.

현대중공업 / 카이스트 장대준, 연구원 6명 (최윤석, 서수원, 노일용, 이성엽, 김주원, 이상혁)

신개념 해양 lNG Power Plant산학협력과제

1년추진기간

내용 및 성과


⑤ Target Location에서 발생할 수 있는 환경하중에 대해 견딜 수 있게 Support

Structure가 설계 되어야 한다.

Table 1

Regasification capacity

Item Unit Value

Fuel gas for power generation ton/hr 137

Export gas ton/hr 100

Total ton/hr 237

Functional Bock Diagram

아래 그림은 OSRPU의 개략도이다. 처음 LNG Carrier로부터 받은 LNG는 재기화 설비를

통해 적정 온도 및 압력의 천연가스 형태로 기화된다. 기화된 천연가스는 일부 수출되고

나머지는 전력을 생산하기 위한 복합 화력 발전소의 연료로 사용되게 된다.

Figure 1

Schematic Diagram of OSRPU

Figure 2

Schematic Diagram of Power Generation System

Power Generation System

System Configuration

아래 그림은 Power Generation System의 개념도이다. 전력을 생산하기 위한 주요 과정은

아래와 같다:

① EGW로 인해 냉각된 10℃ 전후의 공기와 재기화된 천연가스가 혼합된다.

② Combustion Chamber 안에서 만들어진 고온/고압의 가스가 가스터빈을 통해 전력을

생산한다.

③ 가스터빈의 토출구 온도는 600℃ 전후로 상당히 고온이다. HRSG를 통해 이

Inlet Air Temperature of Gas Turbine System

아래 그림(검은색 점)은 가스터빈 시스템으로 유입되는 공기 온도에 따른 Net Power

Generation을 나타낸다. 여름철 외기 온도가 상승하게 되면 발전 시스템으로부터 출력되는

Net Power가 감소하게 된다. 앞서 언급한 EGW Line을 활용하여 여름철 흡기 온도를

5~8℃로 제어할 경우(흰색 점) 아래 그림과 같이 Net Power가 유지되는 것을 확인할 수

있다. 가장 무더운 여름철 온도(45℃) 기준으로 약 6.7%의 Net Power가 증가하였다.

배기가스를 Steam Turbine System의 열원으로 사용한다.

④ HRSG를 통해 만들어진 과열 수증기는 Steam Turbine을 통과하면서 전력을 생산한 후

해수 열교환기(응축기)를 통과하면서 약 40℃의 포화액체로 변한다.

⑤ 응축기를 통과한 포화액체는 펌프를 통해 가압된 후 다시 HRSG로 들어간다.

⑥ EGW는 아래 그림의 HRSG EGW Condenser를 통해 30℃ 이상의 고온 상태로 Warm

EGW 저장탱크에 저장된 후, Regasification System에서 LNG를 기화시키는 열원으로

사용된다.

⑦ LNG를 기화시키면서 다시 차가워진 EGW (-10℃)는 아래 그림의 Cold EGW Storage

Tank에 저장되며, 여름철 Gas Turbine System에 유입되는 흡기 온도를 제어하는데

사용됨으로써 LNG 복합화력 발전 시스템의 효율을 높이게 된다.


Figure 3

Net power generation in terms of inlet air temperature

Figure 5

von-Mises stress of pile-guided floater

Figure 4

Pile-guided floater

1.3 신개념 부유체 설계 (Pile-guided floater)

Pile-Guided Floater 개념 설계

본 연구에서는 Pile-Guided Floater라는 새로운 부유체 개념을 적용하여 LNG 발전

플랜트를 설계하고자 한다. 가이드 파일, 파일 하우징 등을 사용하여 부유식 구조물의

장점과 고정식 구조물의 장점을 적절히 혼용한 부유체 개념을 제안하고 구조물을

설계하였다. 아래 그림은 Pile-Guided Floater의 개념도이다. 트러스 구조물과 파일

하우징은 해저에 단단히 고정되어 있고, 여러 개의 가이드 파일들이 파일 하우징에

끼워진 상태로 고정된다. 부유체의 흘수 및 수면 높이가 변할 때 부유체는 가이드 파일을

따라 상하 운동을 자유롭게 할 수 있기 때문에 아래 지지구조물은 초대형 부유체의

자중을 받지 않는다. 부유체의 일부가 잠겨있기 때문에 다소 큰 횡 방향 환경 하중을

계산에 고려하였고, 계산된 하중을 견딜 수 있도록 가이드 파일과 트러스 구조물이

설계되었다.

2. 연구 성과

① 신공정 개발: LNG 냉열을 이용하여 여름철 발전 효율을 개선

② 해상 발전플랜트에 적합한 신개념 부유체 구조물 개념 설계 및 구조해석

③ 연구기간 단축: 본 연구실의 LNG 관련 전문 지식을 활용하여 기업에서 2년으로

예상하였던 연구기간을 약 1년 정도 단축

④ 국내 학술대회 발표 2건

Calculation of design load

100년에 한 번 오는 환경 조건(wave, wind)과 상용코드(ANSYS-AQWA)를 사용하여

구조물에 가해지는 환경 하중을 계산하였다. Pile-Guided Floater는 가이드 파일을

따라 수직 방향으로 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 Z방향 하중은 존재하지 않는다고

가정한다.

FEA Analysis

상용코드(ABAQUS)를 사용하여 구조물을 해석한 결과이고, 지지구조물 중에 Y 방향

트러스 구조물에서 최대 응력이 발생한다. 모두 허용응력 이내로 설계되었다.

Table 2

Design load

재현주기 x 방향 하중 (ton) Y 방향 하중 (ton)

100년 3,553 17,287


개요

본 과제는 최적화를 통해 MEG재생 공정에서 손실되는 MEG의 양을 감소하고 에너지

효율을 극대화하는 것을 목표로 해저와 해상 인터페이스가 통합된 관점에서의

MEG재생공정의 최적 설계 framework를 개발함.

과제소개

해저에서 석유나 천연가스 추출 시 천연가스와 물의 결정 화합물인 수화물이

생성되는데, flow assurance 중의 하나로 수화물의 생성이 억제되어야 함. 이를 위해서

수화 저해제인 MEG를 이용하는데 경제적인 이유로 MEG를 재생하는 공정이 필요함.

따라서 본 과제는 FPSO 상에 설계되는 MEG 재생 공정에서 물리적, 기계적인 이유

등으로 손실되는 MEG의 양과 소모되는 에너지의 최소화를 위한 최적화를 진행하며

이에 대한 최적 설계 framework를 개발하는 것을 목표로 함.

해저에서 탄화수소 자원을 추출할 때 발생하는 다양한 문제 중 수화물(Hydrate)이

형성되는 것은 수송 파이프에 플러깅을 유발하여 시스템의 정상적인 운영을 방해함.

수화물은 물 분자와 작은 분자량의 탄화수소 (C1, C2)와의 결합으로 생성되는 고체

화합물로서, 고압과 저온 조건에서 급격하게 생성된다는 특징이 있음. 수화물을 저해하기

위한 다양한 방법이 존재하지만 글리콜, 메탄올 등의 저해제를 이용한 방법이 주로

이용됨. 다양한 글리콜 저해제 중 MEG(Monoethyleneglycol)은 탄화수소에 대한 용해도가

낮고 재생하여 사용할 수 있다는 경제적인 이유로 본 과제에서 목표하는 정(井)의

수화제로 이용되어 옴.

MEG재생 공정은 Floating Production Storage Offloading (FPSO)의 일부분으로서

다양하게 변화하는 해저조건을 반영하여 운영되어야 함. 해저 조건의 변화가 생산설비의

운영에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 이는 flow assurance를 이용하여 그

변화가 예측 및 제어됨. 그러므로 본 과제에서는 해저와 해상의 인터페이스가 통합된

관점에서의 최적화된 MEG재생 공정 framework를 구축할 예정임.

MEG 재생 공정은 크게 전처리(Pretreatment), 염분리공정(Reclaimer), 물/MEG 분리

공정(Regeneration)으로 분류됨. 전처리 공정은 잔존 천연가스를 분리하는 과정이고,

MEG 재생 공정에서 주된 원료인 물과 MEG는 끓는점 차이로 인해 증류탑을 이용하여

쉽게 분리됨. 하지만 탄화수소 추출 시에 함께 존재하는 Na+, K+, Ca2+, Mg2+등의 다양한

염은 전통적으로 분리기, 펌프, 가열기 및 원심 분리기로 이루어진 순환(recycled)

흐름으로 구성된 장치를 통해 분리되는데, 이는 장치의 복잡성뿐만 아니라 물질의

거동을 예측하는데 불확실성을 부가함. 따라서 본 연구에서는 염을 분리하는 장치와

물/MEG를 분리하는 증류탑의 공정모사를 통하여 분리 거동을 예측할 뿐만 아니라

경제성을 평가하는 지표로서 MEG손실율과 소모되는 에너지를 이용하여 공정의 분리

성능을 향상시키는 것을 목표로 함.

상용모사기 Unisim DesignⓇ 및 Aspen Plus를 이용하여 시스템의 거동을 예측함.

염을 제외한 물질에 대해서는 상용모사기에 내장된 물리적 특성 및 열역학적 예측이

비교적 정확하지만 염의 거동을 예측하기 위해서는 문헌을 통한 열역학적 자료 수집이

지속적으로 필요함.

민감도 분석을 통해 분리성능 및 경제성에 영향을 미치는 여러 설계 매개변수를

분석하였고, 이를 바탕으로 MATLABⓇ 과의 연동을 통한 최적화를 진행하여 최적화된

MEG 재생공정의 framework를 개발하고 경제적인 설계 구성 및 최적의 운영조건을

결정함.

해양플랜트의 해저-해상 Interface 통합 모델 구축을 위한 해상용 MeG Regeneration Unit(MRU) 최적 설계 기술 개발

산학협력과제

현대중공업 / 한양대학교 김진국, 연구원 5명 (곽동훈, 윤세광, 김미애, 손현수, 윤석원)

1년추진기간

그림

연구개발방법론

내용 및 성과


개요

초음파 용접부 품질 검사 시 저가형으로서 전수 검사에 활용될 수 있는 용접 품질 판단

모니터링 시스템의 기술 개발을 목표로 한다.

과제소개

비파괴 검사를 통한 용접 품질 판단 방법은 매우 고가이며 파괴적 방법을 사용할 경우

전수 검사가 매우 어렵다. 이러한 이유로 초음파 용접시 발생되는 결함 검증을 위한

모니터링 시스템을 개발하고 구축하는 것을 목표로 한다.

이 과제를 위해 초음파 용접시 발생하는 핵심적인 신호 데이터를 측정 및 수집한 후

신호의 전처리를 통하여 데이터와 용접 상태를 분류하고 그 결과 값에 따라 용접성과

신호, 에너지 값의 상관성을 분석하고 알고리즘을 개발하여 모니터링 시스템에 적용한다.

1. Al 1050 재료에 한해 가압력 변화에 따른 미용접구간 및 정상용접구간 영역의

용접상태도를 도출하였다. 전단인장시험결과 가압력이 증가할수록 정상용접구간이

확대되는 것을 확인하였다. 또한 가압력이 3bar 일 때보다 5bar일 때 진폭에 대한

용접성의 변화가 상대적으로 둔감해 지는 것을 확인하였다.

위 표의 용접상태도 중 첫 번째는 전단인장강도 값이며 두 번째는 t-peel 테스트 값이다.

그리고 파란색 영역은 정상용접 구간이며 흰색 영역은 미용접 구간, 빨간 영역은 과용접

구간이다.

2. 용접품질에 영향을 줄 수 있는 핵심적인 신호 데이터 측정을 Al 1050 재료에 한하여

가속도, 음향 신호를 측정하고 RMS 데이터 전처리를 시행하여 용접 조건에 따른 신호

데이터를 분류하였다. 초음파 용접시 발생하는 진동 신호데이터를 가속도 센서를

통해 측정하고 각 용접 조건에 따른 가속도 특성을 분석하여 용접 상태를 판별하는데

사용하였다. 그리고 초음파 용접시 발생하는 진동 신호데이터를 스트레인게이지를 통해

측정하였다. 특히, 스트레인게이지를 통해 용접시 시편에 발생하는 가압력과 더불어

모니텍(주) / 한양대학교 이세헌, 연구원 8명 (김동현, 심정현, 염중현, 신승민, 강민재, 박철우, 이강희, 손승완)

초음파 용접시 발생되는 결함 검출을 위한 모니터링 시스템 개발산학협력과제

3년추진기간

Lobe diagrams of tensile shear strength

Unsatisfactory Area0-499 (N)

Acceptable Area 500-1000 (N)

Over weld Area

Horn Pressure (kPa) amplitude (%) 400ms 600ms 800ms 1000ms

300

100 878 835 783 917

85 819 710 811 998

70 870 862 653 951

55 920 886 925 672


400

100 894 967 995 914

85 683 966 880 824

70 774 455 486 701

55 333 338 515 192


500

100 836 906 - -

85 769 902 - -

70 692 735 - -

55 479 296 274 -

Lobe diagrams of t-peel test

Unsatisfactory Area0-29 (N)

Acceptable Area 30-100 (N)

Over weld Area


400

100 44 41 40 46

85 52 37 37 50

70 44 30 34 34

55 42 52 32 35


500

100 57 39 69 72

85 63 43 39 32

70 46 45 34 36

55 45 69 32 44


300

100 44 41 44 39

85 24 33 44 50

70 26 52 40 39

55 21 38 56 62

내용 및 성과


진동을 측정하였다. 그리고 초음파 용접시 발생하는 음향 신호데이터를 마이크로폰을

통해 측정하여 시편에 오염물이 있을 경우 슬립현상 발생으로 인한 음향 신호를

검출하였다.

3. 용접품질에 영향을 줄 수 있는 핵심적인 신호 데이터 중 음향 신호를 수집한 후 데이터

전처리 과정을 거친 후 그에 따른 파형을 분석. 모니터링 분류 작업을 위한 특징 추출 및

군집화 작업 수행. 이후 분류 알고리즘 적용 예정.

Measurement acceleration, sonic and clamping force graph using sensor


Extract welding parameters

55% amplitude

85% amplitude

70% amplitude

100% amplitude

No 3 bar 4 bar 5 bar

1 3 2 3

2 2 1 14

3 1 0.5 6

4 34 20 84

5 261 362 471

6 886 388 296


1 3.5 3.5 1

2 1.5 11 7

3 1 7 4

4 7 32 7

5 311 368 454

6 710 966 902


1 3.5 1 1

2 12 7 15

3 5 4 8

4 33 12 16

5 268 348 416

6 862 455 735


1 0.8 1 1

2 5 7 10

3 2 4 6

4 7 8 13

5 345 425 490

6 835 967 906

Factors(Unit) levels Min levels Max Present Step

TSS(kN)

0 300 0 No Weld

301 500 1 No Good

501 700 2 Good

701 900 3 Very Good

901 - 4 Excellent

Factors(Unit) levels Min levels Max Present Step

Ecergy(J)

0 100 0 Very Low

101 200 1 Low

201 300 2 Medium

301 400 3 High

401 - 4 Very High

Welding parameters_train.CSV

No 1 2 3 4 5 6

1 3 2 1 34 2 3

2 3 14 6 84 4 0

3 3.5 12 5 33 2 3

4 1 7 4 12 3 1

5 3.5 1.5 1 7 3 3

6 3.5 11 7 32 3 4

7 1 7 4 7 4 4

8 0.8 5 2 7 3 3

9 1 10 6 13 4 4

Welding parameters_test.CSV

No 1 2 3 4 5 6

1 2 1 2 20 3 ?

2 1 15 7 16 4 ?

3 1 7 4 8 4 ?

17108 EDRC 연간 일정


기업 애로기술 컨설팅

아래의 기업 및 학계 전문가가 기업의 애로기술을 해결해 드리고 있습니다. (전문가의 대표 수행 프로젝트 리스트는 별첨 참조)

EDRC의 전문가 컨설팅은

주요성과로는

기업 전문가(예시)

학계 전문가(예시)

∤ Process(Process Simulation) 48년 경력, Major EPC 기업

∤ Process(Refinery Process Design (Open Art)) 36년 경력, Major EPC 기업

∤ Process(Heavy Oil Upgrading) 31년 경력, Major EPC 기업

∤ Process(Water/Waste water engineering)분야 22년 경력, Major EPC 기업

∤ Process(Relief&Flare) 47년 경력, Global Major 기업

∤ Process(Dynamic Simulation) 26년 경력, Global Major 기업

∤ Process(Process Engineering Software) 30년 경력, Global Major 기업

∤ Management(Project Management) 38년 경력, Major EPC 기업

∤ Mechanical(Column Internals(Tray & Packing)) 21년 경력, Global Major 기업

∤ Mechanical(Heat Exchanger) 33년 경력, Major EPC 기업

∤ Metallurgy(Material Selection) 33년 경력, Major EPC 기업

∤ Piping(Plant Layout) 32년 경력, Major EPC 기업

∤ Piping(Piping Stress Analysis) 32년 경력, Major EPC 기업

∤ Operation&Maintenance(Reliability) 22년 경력, Major Operating 기업

∤ Operation&Maintenance(O&M Management) 30년 경력, Major Operating 기업

∤ Operation&Maintenance(Safety Auditing) 25년 경력, Major Operating 기업

∤ Process(Process Simulation) 25년 경력, Major EPC 기업

∤ Process(Flow Assurance) 12년 경력

∤ Process 30년 경력, Major EPC 기업

∤ Process 20년 경력, Global Major 기업

∤ Process(Depressing) 11년 경력

∤ Management(Project Development) 38년 경력, Major EPC 기업

01

02 기술국산화 (Flow Assurance, Optimization, Dynamic Simulation 등)

공정개선 (자일렌 촉매공급, 탈황설비, AGRU공정 등)

플랜트 산업 전반에 필요한 요소기술

전문가풀(Specialist Pool)확보

필요시점에 즉시 글로벌 전문가 투입

정부지원금최대 67% 지원

Fluor, BP, UOP, AspenTech 등 글로벌 기업 전·현직

전문가 참여

주요 일정

추진일정(년/월)

비고2016 2017

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2

산학협력과제 신청 및 지원 　

과제제안서 접수 　　　　　　　　　　　　　　

16-1차 지원대상 선정 　　　　　　　　　　　　　　

협약 체결 　　　　　　　　　　　　　　

16-2차 지원대상 선정 　　　　　　　　　　　　　　

협약 체결 　　　　　　　　　　　　　　

16-3차 지원대상 선정 　　　　　　　　　　　　　　

협약 체결 　　　　　　　　　　　　　　

16-4차 지원대상 선정 　　　　　　　　　　　　　　

협약 체결 　　　　　　　　　　　　　　

16-5차 지원대상 선정 　　　　　　　　　　　　　　

협약 체결 　　　　　　　　　　　　　　

산학협력과제 설명회 개최 　

산학협력과제 위원회(컨설팅, 자문 등) 　　　　　　　　　　　　　 분기별 개최(현황 보고)

기업 대상 설명회 개최 　　　　　　　　　　　　　

대학(교수) 대상 설명회 개최 　　　　　　　　　　　　　

과제 종료평가

15-16선정 과제

종료(다년도)과제 평가 　　　　　　　　　　　　　

협약 체결 　　　　　　　　　　　　　

교육 　

3차 글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램 실시 　

4차 글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램 공고 　


5차 글로벌 엔지니어 인재양성 프로그램 공고 　


선진기관교육 기관별 협의 상황에 따라 상이

고급교육 교과목 협의 상황에 따라 상이

가상현실플랜트교육관 체험 및 실습교육

기업맞춤형교육 　

EDRC원격교육원 오픈 2016년 3월 21일(예정)

인턴

16-1차 해외인턴 파견 　

16-2차 해외인턴 파견 　

16-3차 해외인턴 파견 2017년 2월 ~ 2018년 7월

해외 석사과정 국비지원 장학생 공고/선발/등록 　

해외 석사과정 국비지원 장학생 파견 2016년 9월 ~ 2017년 6월(10개월)　

국내인턴 　

2016년 eDRC 연간 계획표

EDRC Annual Review 173172 09 EDRC 참여신청서 양식

「산업기술혁신사업 공통운영요령」 및 「엔지니어링인력양성사업 관리지침」에

따라 EDRC 지원사업에 참여하고자 신청합니다.

※ 추가 기타사항은 EDRC 홈페이지 참조

eDRC 홈페이지 www.edrc.or.kr

201 . . .

대학명

책임교수 (인)

엔지니어링개발연구센터장 귀하

엔지니어링개발연구센터 참여교수신청서

대학명

책임자(교수)

성명

소속 직위

연락처연구실핸드폰

e-mail @

실무자(비서 혹은연구원)

※해당 시기재자

성명

소속 직위

연락처연구실핸드폰

e-mail @「산업기술혁신사업 공통운영요령」 및 「엔지니어링인력양성사업 관리지침」에

따라 EDRC 지원사업에 참여하고자 신청합니다.

※ 추가 기타사항은 EDRC 홈페이지 참조

eDRC 홈페이지 www.edrc.or.kr

201 . . .

업체명

신청자 (인)

엔지니어링개발연구센터장 귀하

엔지니어링개발연구센터 참여기업신청서

기업현황

업체명

소재지

대표자 연락처 ( ) -

담당자

성명

소속 직위

연락처사무실핸드폰

e-mail @


1. 제안기술 개요 □ 사전 매칭 완료 □ EDRC 매칭 요청

EDRC 기술수요조사서 (참여기업용)

과제명

과제 성과

유형

(필수입력/

중복체크가능)

□ 기술인력양성 (연구참여 → 실습 → 역량 향상, 국내인턴 적극 활용)

□ 연구비(원가) 절감 ※ 기존 정부 r&d는 현물 포함, EDRC는 현금만으로 차이 비교

(예: 기존 정부 r&d 대비 20억원 이상, 10억원 이상, 5억원 이상, 1억원 이상, 1억원 미만)

□ 매뉴얼 구축 (기업 업무 매뉴얼, 엔지니어링 매뉴얼 등)

□ 연구기간 단축 (기존 정부 r&d 대비 2년 이상, 1년 이상, 6개월 이상, 6개월 미만)

□ 신기술 개발

□ 신규 산학 네트워킹 구축 (EDRC를 통하여 처음 연구를 하거나 다수의 공동 연구 네트워킹을 진행하는 경우)

□ 기타

※ 6번 기대 및 성과 항목에 구체적 제시

제안자

기업명

소속

성명 및 직위

전화(이메일)

공동

수행

대학원생 * 성명 열거 (인원수만 열거하고, 선정 후 명단 별도 제출 가능), 학부생, 포닥, 외국인은 대상 아님

교수(대학) * 공동으로 수행하는 교수 또는 대학명 (공동수행자가 있는 경우만 기재)

기업

* 공동으로 수행하는 기업명/ 대기업, 중소기업 표기

- 매칭펀드: 대기업 (50:50), 중소기업 (67:33)

(사전 매칭이 된 경우 또는 기업의 제안에 응하는 경우만 기입)

전문가(명) * 성명 및 기술분야 (소속(직책) 포함) 열거, (인원수만 열거하고, 선정 후 명단 별도제출 가능)

총연구 기간 개월 총 연구비 원

당해연도 연구기간 개월 당해연도 연구비 원

3. 제안기술주제의 개발목표 및 내용

제안기술주제 개발목표

기술개발의 필요성

제안기술주제 내용

적용대상 및 활용분야

비즈니스 창출 전략

4. 수행계획

수행체계도

분담역무

(기능)

기업

대학교수

학생

전문가 * 의뢰기술에 대한 현재 보유정도와 구체적인 기술수준 및 수행 계획에 대해 상세히 기재

인턴 활용 계획※ 필수 작성 (대학의 참여연구원이 매칭기업에 파견되어 인턴 수행)

○ 인턴 이용 규모 (명) ○ 인턴 기간 (Week) ○ 인턴 교육 내용

2. 제안기술주제의 기술개발 동향

기술개발동향(특허동향포함)

국내

국외

5. 성과 및 기대효과(1번 과제성과유형에 대하여 구체적 작성)

6. 연구비

1) 연차별 총괄 (단위: 천원, %)

구분1차년도(0000) 2차년도(0000) 3차년도(0000) 4차년도(0000) 5차년도(0000)

금액 금액 금액 금액 금액

연구비

2) 비목별 총괄(전체 연구비) (단위: 천원, %)

비목별 연구비 합계 비율 비고

1. 직접비

가. 인건비

나. 학생인건비

다. 연구‧시설‧장비 및 재료비

라. 연구활동비

마. 연구과제추진비

2. 간접비

가. 간접비

합 계

※ 간접비의 경우 정부과제는 5%(서울대 소속 교수는 정부과제 간접비 없음), 민간과제의 경우 총액의 15%


1. 제안기술 개요 □ 사전 매칭 완료 □ EDRC 매칭 요청

EDRC 과제수행제안서 (참여대학용)

과제명

과제 성과

유형

(필수입력/

중복체크가능)

□ 기술인력양성 (연구참여 → 실습 → 역량 향상, 국내인턴 적극 활용)

□ 연구비(원가) 절감 ※ 기존 정부 r&d는 현물 포함, EDRC는 현금만으로 차이 비교

(예: 기존 정부 r&d 대비 20억원 이상, 10억원 이상, 5억원 이상, 1억원 이상, 1억원 미만)

□ 매뉴얼 구축 (기업 업무 매뉴얼, 엔지니어링 매뉴얼 등)

□ 연구기간 단축 (기존 정부 r&d 대비 2년 이상, 1년 이상, 6개월 이상, 6개월 미만)

□ 신기술 개발

□ 신규 산학 네트워킹 구축 (EDRC를 통하여 처음 연구를 하거나 다수의 공동 연구 네트워킹을 진행하는 경우)

□ 기타

※ 6번 기대 및 성과 항목에 구체적 제시

제안자

대학명

소속

성명 및 직위

전화(이메일)

공동

수행

대학원생 * 성명 열거 (학부생, 포닥, 외국인은 대상 아님)

교수(대학) * 공동으로 수행하는 교수 또는 대학명 (공동수행자가 있는 경우만 기재)

기업

* 공동으로 수행하는 기업명/ 대기업, 중소기업 표기

- 매칭펀드: 대기업(50:50), 중소기업(67:33)

(사전 매칭이 된 경우 또는 기업의 제안에 응하는 경우만 기입)

전문가(명) * 성명 및 기술분야 (소속(직책) 포함) 열거 (인원수만 열거하고, 선정 후 명단 별도제출 가능)

총연구 기간 개월 총 연구비 원

당해연도 연구기간 개월 당해연도 연구비 원

3. 제안기술주제의 개발목표 및 내용

제안기술주제 개발목표

기술개발의 필요성

제안기술주제 내용

적용대상 및 활용분야

비즈니스 창출 전략

4. 수행계획

수행체계도

분담역무

(기능)

기업

대학교수

학생

전문가 * 의뢰기술에 대한 현재 보유정도와 구체적인 기술수준 및 수행 계획에 대해 상세히 기재

인턴 활용 계획※ 필수 작성 (대학의 참여연구원이 매칭기업에 파견되어 인턴 수행)

○ 인턴 이용 규모 (명) ○ 인턴 기간 (Week) ○ 인턴 교육 내용

2. 제안기술주제의 기술개발 동향

기술개발동향(특허동향포함)

국내

국외

7. 연구비

1) 연차별 총괄 (단위: 천원, %)

구분1차년도(0000) 2차년도(0000) 3차년도(0000) 4차년도(0000) 5차년도(0000)

금액 금액 금액 금액 금액

총연구비

2) 비목별 총괄(전체 연구비) (단위: 천원, %)

비목별 연구비 합계 비율 비고

1. 직접비

가. 인건비

나. 학생인건비

다. 연구‧시설‧장비 및 재료비

라. 연구활동비

마. 연구과제추진비

2. 간접비

가. 간접비

합 계

※ 간접비의 경우 정부과제는 5%(서울대 소속 교수는 정부과제 간접비 없음), 민간과제의 경우 총액의 15%

5. 제안교수 유사 연구실적 및 경력

* 연구: 의뢰기관, 연구 주제, 연구기간, 공동연구자, 연구성과 등* 논문: 게재 저널명, 논문명, 주저자, 게재년도 등

6. 성과 및 기대효과(1번 과제성과유형에 대하여 구체적 작성)

178 09 EDRC 참여신청서 양식

2. 학력

연도(부터 ~ 까지) 학교명 전공명 학위

3. 경력 플랜트산업 경력 총 년

연도(부터 ~ 까지) 기업·기관명 직 위(직급) 비고

4. 신청 전문기술 분야 (첨부 플랜트 산업 요소 기술 분야 리스트 참조, 리스트에 없는 분야는 신청자 자유기재)

제1 전문분야 ( 종사년수 : 년 )

제2 전문분야 ( 종사년수 : 년 )

5. 경력 기술

전문분야별 프로젝트 및 간략 업무 경력 기술 (홈페이지 홍보용)예시) Relief & Flare: SK Innovation 전울산정유/석유화학시설 Relief analysis, GS Caltex 여수공장 Aromatic Plants의 Dynamic Simulation을 통한 Flare System 적정성검증, Heavy

Oil Upgrading Plant Relief & Flare system Design, 아부다비 SGD Project Flare System Design등 다수 플랜트 Flare System Design. Flare System Design Optimization 전문

Utilities & Offsites: 30년 이상 많은 프로젝트의 Utilities & Offsites system design 경험. 각 플랜트마다 특성화된 시설이 요구 되므로 Utilities & Offsites system의 다양한 변화들 체험

하여 엔지니어링 회사들의 현업 지원 가능.

6. 개인정보 수집 및 이용 동의서

본인은 아래와 같은 목적으로 엔지니어링개발연구센터(EDRC)가 개인정보를 수집하여 이용함과 EDRC 홈페이지 전문가 Pool 리스트 사진 게재를 통한 홍보 활용에 대하여 동의합니다.- 수집항목: 성명(국문 영문), 생년월일, 소속, 직위/직급, 전화번호(자택, 직장), 휴대폰, 전자메일, 주소(자택, 직장), 학력, 경력(프로젝트, 업무경력 등 세부사항 포함), 보유 전문기술, 사진- 수집목적: 엔지니어링개발연구센터(EDRC) 전문가 Pool 구성, 활동 기록 및 보존, 홈페이지 안내- 보유·이용기간: 준영구 보관, 전문가 Pool 탈퇴 요청 시 폐기- 동의거부권리 및 불이익 내용: 개인정보 수집 및 이용 동의사항에 대해 거부할 수 있으며, 거부 시 전문위원 참가신청 불가

엔지니어링개발연구센터(EDRC) 전문가 Pool 가입서

※ 현직근무나 개인사정이 있으면 Inactive Status로 참가 가능 □ Active □ Inactive

1. 인적사항

사진성명(국문/영문) 생년월일

소속(직장)/직위 전화번호(직장)

휴대폰 전자메일

주 소 자택 ( - )

2016년 월 일

엔 지 니 어 링 개 발 연 구 센 터 귀 중

※ 별첨 요청자료 - 증명사진 1장, 국문이력서 1부, 영문이력서 1부.

신청인 : (인)

annual review vol.2_최종.pdf

Documents