김정태 두산중공업 상무

"Utility사와 시스템 엔지니어링사, 소재 메이커 등이 공동으로 참여하는 연계 System에 의한 소재개발 전략이 필요하다"

지난 21일 제5회 강관산업 발전세미나에서 김정태 두산중공업 기술연구원 상무는 담수화 설비에 사용되는 소재 개발을 위해 Utility사와 시스템 엔지니어링사, 소재 메이커 등이 공동으로 참여하는 연계 System에 의한 소재개발 전략이 필요하다고 주장했다.

김 상무는 "해수 담수플랜트 방식에는 대량 생산이 가능한 상태변화 동반 Process와 상태 변화 미 동반 Process가 있다"며 "상태변화 방식에는 증발법과 냉동법이 있는데 증발법은 다단증발법(MSF), 다중효율 증발법, 증기압축법, 투과증발법이 있고, 상태 미 동반 방식에는 역삼투압법(RO)가 주로 사용된다"고 밝혔다.

이어 "다단 증발법 경우 담수를 증류기 튜브로 통과시키는 동안 Steam을 이용해 농축해수를 분리하는 법이다"며 "다단 증발법 주요 설비로는 감압 하에서 가열된 해수를 증발되어 해수가 흐르는 Condenser Tube에 응축시켜 담수를 제조하는 장치인 증발기가 전체설비의 80%를 차지하며, 진공설비, 탈기기, 해수가열기, 약품주입설비가 있다"고 했다.

김 상무는 "12.5 MIGD, 5 Uints 다단 증발법의 경우 튜브가 폭 25m, 길이 10단 Stage에 90~100m가 사용되어 단위 Stage 당 3,500톤이 사용됐다"고 했다.

그는 "담수플랜트 수요가들은 튜브 부식이 일어나면 유지보수비가 들어가고 담수양이 줄어들기 때문에 사전 신뢰성 평가를 많이 요구 하는 등 사용실적이 있는 소재를 사용할 것을 바라며, 소재 가격 등을 요구한다"며 "이에 소재를 선정시 수요가의 요구조건을 충족시키는 동시에 원가경쟁력이 높고 수급이 용이한 소재를 선정해야 하는데, 담수화 설비에 사용되는 소재는 해수를 직접적으로 접촉해야 하기 때문에 부식 저항성이 커야하며, 강도 와 열전도가 높은 소재를 채용한다"고 밝혔다.

이어 "현재 담수화 플랜트에는 가격이 삐사 타이타늄을 상부에만 사용하고, Cu-Ni 합금 등을 많이 사용하고 있는데 향후 고내식성 STS로 대체 가능성이 있고, 현재 튜브들은 시간이 지나면 내부에 스케일링이 많이 발생해 이를 제거하는데 많은 돈이 소요되고 있어 향후 스케일링 발생을 획기적으로 줄일 수 있는 튜브가 나온다면 수요가 굉장하므로 주목할 필요가 있다"고 했다.

김 상무는 "담수플랜트용 소재가 튜브는 Al-brass에서 Cu-Ni 합금과 타이타늄으로 변천했으며 향후 타이타늄과 경제적 이점이 있는 슈퍼 STS를 검토하고 있고, Clad Plate는 STS316L, 317L에서 최근 Duplex STS로 변천했고 향후 슈퍼 STS로 변천할 것이고 대구경 Welded Pipe는 내식성 때문에 STS316L, 317L에서 가격 문제로 최근 FRP로 바뀌었다"고 말했다.

이어 "2007년 기준 플랜트 설비가 연간 800만톤 규모인데 50%가 MED, MSF방식으로 사용되는 소재는 튜브는 타이타늄 합금, Cu-Ni 합금, STS이 Plate는 Clad, Cu-Ni 합금, STS, Duplex STS이 사용된다"고 했다.

김 상무는 "Clad Plate 경우 해수환경에서 Dilution Area가 Anodic해 Clad Plate와 Galvanic cell 형성으로 부식저항성이 저하되는 등 용접부 부식 방지가 힘들어 해수환경에서 STS 361L 수준의 내식성을 확보한 Duplex STS Plate, 해수환경에서 용접부와 모재의 내식성 동등 수준 확보가 요구된다"고 했다.

이어 "해수 담수플랜트의 제작 및 운전비용의 절감과 설계수명 연장을 위한 최적의 소재 선정을 위해 해수 특성, 온도 등 소재이 사용환경을 고려한 정량적 부식특성평가 및 data base화, 현재의 강동설계에 방식설계개념을 부가해 최적의 소재 선정 System 구축이 필요하며 Utility사와 시스템 엔지니어링사, 소재 메이커 등이 공동으로 참여하는 연계 System에 의한 소재개발 전략이 필요하다"고 밝혔다.

김상우기자/ksw@snmnews.com