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화학저널 2022.01.10
LNG(액화천연가스)는 2020년 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 사태에도 불구하고 글로벌 수요가 2019년과 비슷한 수준을 유지한 것으로 파악된다.
2020년 세계 거래량은 약 3억6000만톤으로 일본, 중국, 한국, 타이완이 약 2억톤, 인디아를 포함한 아시아‧태평양 지역이 약 5000만톤을 차지해 수요가 아시아‧태평양에 집중돼 있다.
2030년 글로벌 수요 5억톤 돌파
LNG 수급은 앞으로 중국이 좌우할 것으로 예상된다.
세계 수요는 앞으로도 연평균 3% 수준 증가해 2025년 4억톤 돌파에 이어 2030년 5억톤을 넘을 것으로 예상된다.
특히, 중국, 인디아를 중심으로 아시아‧태평양 신흥국의 성장세가 두드러지고 있다.
중국은 1차 에너지에서 약 50%를 차지하고 있는 석탄을 줄이고 천연가스 도입을 확대할 방침이다. 자체 생산에 파이프라인을 통한 수입까지 더해져 정확히 예측할 수 없으나 LNG 수입량을 2030년 약 1억톤으로 2배 확대될 것이라는 의견이 주류를 이루고 있다.
인디아는 수요가 많지 않은 편이나 미국의 지원 아래 성장을 가속화하고 있어 2030-2040년경에는 중국에 근접할 것으로 예상된다.
이에 따라 아시아‧태평양은 자체 생산 뿐만 아니라 중동, 미국, 아프리카산 수입을 확대하고 있으며 앞으로 싱가폴의 영향력이 확고해질 것으로 예상된다.
그러나 현물거래에서는 중심지로 부상하지 못하고 있다.
세계적으로 이루어지고 있는 현물거래는 전체 거래물량의 약 30%인 1억톤에 달하나 싱가폴 재수출용은 100만톤으로 1%에 불과한 것으로 파악되고 있다.
싱가폴의 LNG 수입량은 약 400만톤으로 발전용 중심인 내수가 약 300만톤, 재수출용이 100만톤을 차지하고 있다.
JKM, 2020년 100만BTU당 30달러로 폭등
LNG는 미국에서 셰일가스(Shale Gas) 생산이 증가하면서 공급과잉이 발생할 것으로 예상됐으나 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 사태의 영향으로 일부 설비가 가동을 중단한 가운데 중국경제가 성장성을 회복함에 따라 2020년 가을 무렵까지 100만BTU당 2-3달러를 유지하던 JKM(Japan Korea Marker)이 겨울 들어 30달러로 폭등했다.
2021년 들어서는 7달러로 하락했으나 다시 상승세로 전환돼 7월 말 15달러 안팎을 형성한 것으로 나타났다.
동북아시아의 LNG 가격지표인 JKM은 보통 원유가격의 17% 수준을 형성하나 최근에는 20-21%로 상대적으로 높은 수준을 나타내고 있다.
미국 헨리허브(Henry Hub) 가격도 2020년 2달러대에서 2021년 4달러대로 상승했다.
미국은 셰일가스 채굴설비가 재가동에 들어갔으나 공급이 경제활동 재개에 따른 수요 회복을 따라가지 못하고 있다.
1969년 일본에서 처음으로 LNG를 조달한 미츠비시상사(Mitsubishi)는 LNG 수요가 계속 확대될 것으로 예상하고 아시아‧태평양 시장 장악에 힘을 기울이고 있다.
이에 따라 앞으로는 일본을 비롯한 전통시장 뿐만 아니라 베트남, 인디아, 파키스탄, 방글라데시 등 신흥시장을 대상으로 LNG 공급과 발전설비를 포함한 인프라를 조합한 종합 솔루션을 공급할 방침이다.
지속가능성과 관련해서는 천연가스를 청정에너지로 활용하는 전략을 추진할 계획이다.
천연가스 이용에 따라 배출되는 이산화탄소(CO2)를 CCS(이산화탄소 포집·저장), CCUS(이산화탄소 포집·이용·저장)에 투입하는 체제 구축, LNG를 이용한 코스트 경쟁력 높은 수소 제조 등을 강화하고 있다.
도요엔지니어링, 고효율 NGL 추출기술 개발
싱가폴은 LNG에서 NGL을 추출해 석유화학 원료로 활용하는 프로젝트를 활성화하고 있다.
세계에서 유일하게 가동하고 있는 싱가폴 추출설비는 도요엔지니어링(Toyo Engineering)이 설계 및 건설을 담당한 것으로 파악된다.
에너지 소비량을 억제한 독자적인 정류 프로세스를 이용해 LNG에서 NGL을 액체 상태로 효율적으로 분리하며 NGL 추출 후 메탄(Methane)을 많이 함유한 경질가스는 발전소 등에 투입하고 있다.
도요엔지니어링이 개발한 프로세스는 COREFLUX-LNG와 COREFLUX-LPG로 정류할 때 에너지 소비를 억제함과 동시에 NGL 회수율을 끌어 올리기 위해 증류탑 정류 효과를 향상시키는 환류(Reflux)를 적용하고 있다.
COREFLUX-LNG는 우선 탈메탄탑에서 원료 LNG를 린가스와 메탄으로 분리해 탑정에서 메탄, 탑저에서 NGL을 얻으며 NGL은 탈메탄탑에서 다시 에탄(Ethane)과 LPG로 분리하는 방식을 취하고 있다.
탈메탄탑 꼭대기의 메탄 리치가스를 영하 100도 수준에서 응축시킬 때 원료 LNG 자체를 냉매로 사용함에 따라 에너지 소비량이 억제되며 외부 냉매가 불필요한 것이 자랑이다.
에탄과 NGL을 분리할 때도 탑정에서 생성된 메탄 함유율이 높은 가스를 선택적으로 환류에 적용함으로써 기존 기술에 비해 적은 에너지 소비량으로 98% 이상에 달하는 에탄 회수율을 실현한 것으로 알려졌다.
탑정은 가스 온도가 영하 10도에서 영하 20도 수준으로 일반적으로는 응축에 외부 냉매가 필요하나 탈메탄탑의 냉열을 중간매체인 메탄올(Methanol)을 거쳐 응축기에 투입함으로써 전체적으로 외부 냉매가 필요하지 않은 것으로 파악되고 있다.
에탄을 분리할 때 원료 LNG를 그대로 환류에 이용하는 프로세스는 LNG 발열량이 높을수록 에탄 회수율이 낮아지나 COREFLUX-LNG 프로세스는 LNG 조성에 의존하지 않고 높은 회수율을 나타내는 것으로 알려졌다.
NGL 추출에 C4‧C5 유분도 14만톤 회수
도요엔지니어링은 인디아 ONGC로부터 COREFLUX-LNG 설비의 EPC(설계‧조달‧시공)를 수주해 2008년 말 완공했다.
플랜트는 범용적인 증류탑, 응축기, 펌프 등으로 이루어져 구성이 단순한 것으로 파악된다.
ONGC 플랜트는 1억-5억달러를 투입해 원료 LNG를 연평균 500만톤 투입하는 체제를 구축했으며 최근에는 싱가폴을 포함한 동남아시아 국가에서 많은 문의를 받는 것으로 알려졌다.
LPG 추출에 특화한 COREFLUX-LPG는 2017년 개발했다.
COREFLUX-LPG는 COREFLUX-LNG와 달리 에탄을 액체로 추출하지 않고 탈메탄탑에 도입해 환류에 사용함에 따라 탑정에 응축기가 없어 구조가 매우 간단하나 LPG 회수율은 프로판(Propane)이 99.5% 이상, C4 유분이 100%로 매우 높은 편이다.
COREFLUX-LNG와 COREFLUX-LPG 프로세스는 LNG로부터 단가가 높은 NGL을 추출함으로써 수익을 향상시키는 구조로 평균적인 오스트레일리아산 리치가스를 연평균 500만톤 처리한다고 가정하면 프로판을 약 40만톤, C4 유분과 C5 유분을 14만톤 회수할 수 있는 것으로 파악되고 있다.
COREFLUX-LPG는 2021년 3월 LPG 가격과 원료 LNG 500만톤 투입을 전제로 하면 추가로 필요한 유틸리티 코스트를 제외해도 LNG만 판매할 때에 비해 수익이 약 8000만달러 발생하는 것으로 나타나고 있다.
ONGC 프로젝트를 진행할 때는 LNG 저장시설과 같은 에너지 플랜트와 석유화학 플랜트를 융합함에 따라 투자처로부터 우려의 목소리가 나온 것으로 알려졌다.
공공성이 높은 에너지 설비는 가동률 100%가 기본이나 석유화학 플랜트는 상대적으로 가동률 변동이 크기 때문이다.
이에 따라 도요엔지니어링은 NGL 공급처의 석유화학 플랜트 가동률이 떨어지거나 뜻밖의 상황이 발생해 COREFLUX 설비를 긴급 중단할 때 LNG 재가스화 설비에서 벌생하는 영향 등을 상세하게 분석해 영향을 미치지 않도록 설계함으로써 에너지‧석유화학 플랜트 통합에 따른 기술적 문제를 해결했다.
석유화학기업은 최근 경쟁이 심화됨에 따라 가격 변동에 따른 유연한 원료 조달, 선택적인 생산이 경쟁력을 좌우하는 요인으로 작용하고 있어 COREFLUX 프로세스가 더욱 주목받고 있다. (J)
표, 그래프: <도요 엔지니어링의 COREFLUX-LNG·LPG 프로세스>
<화학저널 2022년 1월 10일>
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