화려한 발명

혁신과 산업의 만남


  • 사우디아라비아에서 혁신적인 무연 플레어 기술을 제조 및 적용할 플레어링 회사와 파트너십 체결
  • 아람코 엔지니어인 마젠 M. 마쇼우르 (Mazen M. Mashour)가 고압 공기보조시스템 (HPAAS) 무연 플레어팁을 발명
  • 발명에서 현지화까지, 이는 아람코와 사우디아라비아의 성공 스토리

레베카 월레스 |

20년 전 아람코는 복잡한 시스템에 장착될 수 있는 보다 지속가능한 플레어 시스템인 무연 플레어 기술에 대해 특허출원했다. 이 시스템을 발명한 엔지니어 마젠 M. 마쇼우르 (Mazen M. Mashour)는 기술 개발에 몇 년을 투자하여, 프로토타입의 테스트와 최적화를 거쳐 보급 준비를 완료했다. 이 새로운 발명품은 고압 공기보조시스템 (HPAAS)이었다.

이것은 기술 그 이상에 대한 이야기이다. 20여 년이 지나, 이는 현지화된 제조 부문을 성장시키고, 다양한 경제 환경을 지원함으로써 글로벌 경쟁력을 높이며, 사우디아라비아의 미래 번영을 가속화하는 것을 목표로 하는 아람코의 In-Kingdom Total Value Add (iktva) 프로그램을 통한 성공 스토리이다.


국내 산업에서 사용하기 위해 관련 가스를 포집하는 마스터 가스 시스템의 일부인 베리 가스 플랜트. 일부 가스는 가능한 한 지속가능하고 효율적인 방식으로 여전히 연소되어야 하며, 이러한 이유로 HPAAS는 매우 창의적인 발명품이다.

효율적인 플레어링의 필요성

많은 사람들이 시추선 위로 솟은 화염의 상징적인 이미지에 익숙할 것이다. 석유 생산 과정에서는 지표면으로 끌어올려진 석유와 함께 저류층에서 수반 가스가 생성되며, 과거 이러한 수반가스는 폐기물로 연소되었다.

1977년부터 아람코는 국내 발전 및 기타 산업에 활용하기 위해 마스터 가스 시스템의 일부로 수반가스를 포획 및 처리하고 있다. 그 결과, 아람코는 업계 최저 수준의 집약도로 이미 제로 플레어링을 거의 달성했다. 그러나 공정 중에 축적되는 인화성 가스에 대한 ‘압력 밸브’ 역할을 하는 일부 루틴 플레어링은 안전을 위해 여전히 필요하며, 따라서 플레어 스택을 가능한 한 효율적이고 청정하게 만들어야 한다.

아람코는 지속적인 에너지 효율성 노력의 일환으로 이미 신규 설비에 무연 기술을 도입했으며, 기존의 운영 플레어링을 업그레이드할 추가적 계획을 수립했다. 증기 압력 플레어팁 또는 음파 플레어팁을 포함하여, 현재 사용 가능한 모든 무연 플레어링 기술에 대한 종합적 평가를 수행하여 개조 가능성과 효율성을 확인했다. 그러나 이들은 비용 효율적이지 않거나, 너무 복잡하거나, 개조에 부적합하거나, 예를 들어 증기를 사용할 수 없는 시설에 부적합했다.

수백 개의 플레어링 시스템이 작동하는 가운데, 더 나은 솔루션이 필요하다는 점이 분명해졌다.


배출 저감을 위한 창의적인 솔루션

엔지니어 마쇼우르는 새로운 설계를 개발하는 작업을 맡았고, 결국 HPAAS를 발명하여 특허를 확보했다. 이 기술은 플랜트 공기 시스템 또는 각 설비의 전용 공기 압축기에서 공급되는 고압의 공기를 사용한다. 고압 공기가 공기분배링으로 전달된 후 윈드실드 (wind shield)에 포함된 제트가 무연 작업에 필요한 난기류를 생성한다. 증가된 기류는 훨씬 더 고온의 화염을 생성하여, 불순물을 환경으로 방출하지 않고 연소시킨다.

이 기술은 설치에 소요되는 시간이 평균 3일에 불과한 빠르고 비용 효율적이며 개조하기 쉬운 기술이다. 이는 안전상의 이유로 플랜트 전체를 폐쇄해야 하는 비용이 많이 드는 프로세스에서 중요한 요소이다. 견고한 설계 역시 의도한 것이었다. 아람코의 플레어 대부분은 유지관리가 거의 수행되지 않는 상태로 장비를 장기간 가동해야 하는 외딴 지역에 있다. 이 발명은 2006년 제네바에서 열린 국제발명가컨퍼런스에서 독창적인 배출 저감 솔루션으로 금상을 수상했다.

HPAAS의 근접 촬영 사진. 공기가 공기분배링으로 전달된 후 제트가 무연 작업에 필요한 난기류를 생성한다.

HPAAS의 장점

용이함
용이한 개조와 최소한의 설치 시간
견고함
견고한 설계
조정 가능성
조정 가능한 특성으로 다양한 조건에 적응 가능
미미함
기존 플레어 구조에 발생하는 영향은 미미
낮음
낮은 설치 및 운영 비용

iktva 성공 사례

HPAAS는 2000년 6월 샤이바에 처음 설치되었으며, 이후 아람코 남부지역 무연 플레어링 프로젝트의 일환으로 고도화된 29개의 대규모 작업장에 설치되었다. 이 프로젝트의 수행을 위해 HPAAS 플레어 팁, 파일럿, 점화 시스템을 제공하는 세계적인 플레어링 기업 Zeeco와 계약을 체결했으며, 우량 사우디아라비아 기업인 Al-Rushaid Construction Company (ARCC)가 공기 공급 시스템을 제공하고 설치를 관리했다.

HPAAS는 성공적이었다. 개조 적합성, 낮은 공기 요건, 그리고 특히 빠른 설치 시간으로 인해 다른 기술보다 유리했다. 또한 사우디아라비아 내 타 시설을 고도화하고 기술을 전 세계에 확산하려는 야심 찬 계획과 함께, 아람코는 Zeeco와 협력하여 중동과 그 외 지역에 서비스를 제공하기 위한 핵심적 입지인 사우디아라비아에 최초의 플레어링 회사를 설립했다. 마쇼우르의 발명품은 이제 사우디아라비아에서 독점적으로 설계, 제조, 판매된다.

HPAAS가 담맘 제2 산업도시의 전용 제조시설에서 제조되고 있다. iktva 및 아람코와 글로벌 플레어링 기업인 Zeeco의 파트너십 덕분에 HPAAS 발명의 성공은 더욱 확대될 전망이다.

HPAAS가 담맘 제2 산업도시의 전용 제조시설에서 제조되고 있다. iktva 및 아람코와 글로벌 플레어링 기업인 Zeeco의 파트너십 덕분에 HPAAS 발명의 성공은 더욱 확대될 전망이다.

Zeeco와의 파트너십은 아람코 iktva 프로그램의 이점을 압축적으로 보여준다. 아람코 산업개발 및 전략적 공급 관리자인 압둘라 B. 알 타알리 (Abdullah B. Al Thaaly)는 “iktva는 일자리 창출과 투자 촉진 외에도, 최신 기술의 이전과 강력한 지역 생태계를 구축하는 결과를 가져왔다”고 말한다.

아람코는 현지화 과정 전반에 걸쳐 Zeeco와 협력했으며, 이러한 협력은 담맘 제2 산업도시에 5,000평방피트의 플랜트 및 제조 시설을 구축하는 것으로 막을 내렸다. 알 타알리는 “우리는 항상 공급업체들과 협력하여 일하고 있으며, Zeeco가 사우디아라비아 현지에서 운영되어 처음으로 현지에서 제품을 생산하게 되어 기쁘다.”고 말한다. Zeeco는 또한 장비 라인 제작에 사용되는 압력 용기, 스풀 구조물 (spool fabrication), 제어 패널, 케이블을 포함하여 현지 공급업체로부터 많은 구성요소와 원자재를 구매할 것이다.

발명에서 현지화에 이르기까지 HPAAS는 아람코와 사우디아라비아의 성공 스토리이다.


“iktva는 일자리 창출과 투자 촉진 외에도, 최신 기술의 이전과 강력한 지역 생태계를 구축하는 결과를 가져왔다.”

압둘라 B. 알 타알리 (Abdullah B. Al Thaaly), 산업개발 및 전략적 공급 관리자