장거리 가스 배관 필수 부품 ‘볼밸브’ 개발 성공

한국건설기술연구원은 영하 40도 이하 극한 환경에서 2,000km급 장거리 자원이송망-기반구조물 설계 및 평가기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

극한지 자원 이송을 위한 시설물 설계기술 확보로 극 지역의 가스개발 사업에 적극 참여할 수 있는 발판을 만든 것으로 평가된다.

미공병단에 따르면 영하 30도 이하 극한지에는 전세계 미발견 석유·가스의 약 22%가 매장돼 있다고 알려져 있다. 극한지에서 개발된 자원은 파이프라인을 통해 이송되는데 극한지의 지반은 얼어붙고 녹는 동결과 융해, 침하를 반복한다. 일반 구조물을 건설하면 파이프라인이 뒤틀리고 깨지는 것이다.

백용 건설연 선임연구위원 연구팀은 극한지 영구동토에서 특정 지역의 동토 특성을 조사하는 장비 및 시험방법, 불연속적인 동토 특성을 고려해 최적의 가스배관 경로를 결정하는 소프트웨어, 장거리 가스 배관에 필수적인 부품인 '볼밸브'를 자체 개발했다.

연구팀은 우선 극한지 동토지반 조사를 위한 지반조사 장비의 휴대성과 정확성을 개선했다. 조사를 통해 나온 데이터는 해당지역의 흙이 얼어서 지표면을 들어 올리는 동상 현상을 판정할 수 있게 해준다. 연구팀은 동상 현상을 표준적으로 시험하는 시험법을 한국형 표준(KS)으로 등록했다.

연구팀이 개발한 최적의 가스배관 경로를 결정하는 소프트웨어는 인공위성 영상을 이용해 지형의 형태와 특성, 안정성, 경제성, 환경성, 시공성 등을 고려한다. 사업 착수 전 공사비 예측은 물론 가스배관의 경제적인 유지보수 방안도 제시할 수 있다.

몸통안에 볼(Ball)을 통해 유체를 차단하거나 방향을 전환하는 볼밸브는 장거리 가스 배관에 필수적으로 사용된다. 연구팀은 국제기준에 부합하는 극한지용 볼밸브 시제품을 설계하고 제작했다. 러시아 가스배관 설계 및 운영 대부분을 담당하고 있는 국영기업 가스프롬(Gazprom) 인증을 통해 국내 기업의 현지 진출 지원 토대를 구축했다.

연구팀은 연구개발 성과를 검증하기 위해 건설연 SOC실증연구센터에 실제 크기의 대형 냉동 챔버를 구축했다. 길이 20m와 폭 13m, 높이 4m의 대형 냉동 챔버에 30인치 가스배관을 직접 매설, 극한지 동결현상을 재현했다. 향후 다양한 조건에서 실험 및 기자재 성능평가가 가능할 전망이다.

백용 건설연 선임연구위원은 “극한지 자원이송망 기반구조물 기술 개발로 국내 기업들의 미래 자원개발 및 건설 신시장 개척에 기여할 수 있게 됐다”며 “5년 내 예정된 프로젝트 규모만 100억불 이상인 극한지 대형프로젝트에서 국내 기업의 경쟁력을 강화할 수 있을 것”이라고 밝혔다.