[현장르포] 울산 SK어드밴스드 PDH 공장

SK가스 ‘석화용 원료로 LPG경쟁력 충분’ 판단…과감한 투자
지난해 3월 대통령 중동 순방 통한 세일즈 외교의 성과 사례

[이투뉴스] 울산시 남구 신항만 인근 3만2000평 부지에 우뚝 선 SK어드밴스드 울산 PDH 공장은 PDH 제품을 단일품목으로 생산하는 공장 중 세계 최대 규모이다. SK가스와 사우디아라비아 APC, 쿠웨이트 PIC의 3자 조인트벤처(JV) 형태로 운영되는 SK어드밴스드는 각각 45%, 30%, 25%의 지분률로 구성되어 있다.

2014년 5월 착공해 약 2년여의 공사기간을 거쳐 올해 3월 첫 수출에 나서는 등 현재 100% 이상의 가동률을 기록하고 있는 이곳은 중동 자본 2억2000만 달러를 포함해 모두 1조원이 투자돼 연간 70만톤의 프로판을 원료로 60만톤의 프로필렌을 생산한다.

LPG수입사인 SK가스가 PDH사업에 진출한 것은 LPG연계 사업다각화를 통해 지속성장을 모색하겠다는 경영 의지에서 이뤄졌다. 북미 지역을 중심으로 일어난 셰일가스 붐으로 LPG 생산량이 크게 늘어나면 중장기적으로 국제 LPG 가격이 안정화 돼 LPG가 석유화학용 원료로서 충분히 경쟁력을 가질 것이라는 판단에서다.

또한 울산에 세계 최대 규모인 27만톤의 암 터널식 LPG 저장시설을 보유하고 있는데다, 부두 등 주요 인프라의 공동이용이 그룹 관계사와 가능하고, 수소 및 스팀 등 부산물을 주변 석유화학사에게 공급하는 등 구조적으로 석유화학사업을 하기에 최적의 환경을 갖추고 있는 것도 큰 영향을 미쳤다.

모든 경영적 요인을 종합적으로 판단한 끝에 2013년 1월 PDH 사업 진출을 최종 결정한 SK가스는 사업경쟁력 강화를 위해 해외 파트너들과의 협력을 모색했다. 2014년 3월 사우디아라비아의 석유화학사인 APC로부터 1억2000만 달러의 투자를 유치하는 MOU를 체결하며 2014년 9월 합작법인인 SK어드밴스드를 출범시켰다. 이미 2008년부터 사우디아라비아 주베일에서 PDH 공장을 운영해오고 있는 APC는 동일한 공정이 적용된 SK어드밴스드 PDH 공장 운영에 대한 경험과 노하우를 제공하고 있다.

이어 올해 1월에는 쿠웨이트 국영 석유화학기업인 PIC로부터 1억 달러를 추가로 유치하는데 성공했다. 이는 2015년 3월 대통령의 중동 순방을 통한 세일즈 외교가 실제 성과로 나타난 사례이다. PIC는 쿠웨이트 국영 석유기업인 KPC의 자회사로서, SK가스는 KPC로부터 안정적으로 원료를 공급받게 되어 PDH 사업 경쟁력을 한층 더 강화할 수 있게 됐다는 평가다.

◆인근 석유화학사에 연간 68만톤 고압 스팀 공급

PDH 공정은 프로판(C3H8)을 탈수소해 프로필렌(C3H6)을 만드는 공정이다. SK가스로부터 시간 당 87.5톤의 프로판을 공급받아 고온의 히터를 거쳐 반응기로 투입된다. 반응기는 가로 20m, 세로 8m 크기로서, 8개의 반응기가 병렬구조를 이루고 있다. 반응기에서는 프로판을 촉매와 반응시켜 탈수소화 하는 작업이 이뤄진다.

이 과정 중에 폐열회수보일러를 통해 공장 폐열을 활용해 스팀을 생산한다. 이 친환경 보일러는 10층 아파트 2동 크기로 3000톤급의 국내 최대 규모이다. 연간 68만톤의 고압 스팀을 생산해 인근 석유화학사에 공급한다.

반응기를 거친 가스는 압축기로 보내진다. 29MW의 전기를 구동해 시간당 200톤의 가스를 압축할 수 있다. 압축기 다음은 수소회수장치이다. 반응을 통해 발생한 수소들을 분리해 연간 3만톤의 고순도 수소 제품을 생산할 수 있다. 수소제품 또한 인근 석유화학사에 공급된다.

수소가 완전히 분리된 가스는 에탄분리장치로 보내져 메탄, 에탄 등의 부산물을 걸러내게 된다. 그 후 프로필렌 분리탑으로 보내져, 미처 반응되지 못한 프로판과 프로필렌을 분리하게 된다. 프로필렌 분리탑은 높이 113m 규모로, 시간당 75톤의 고순도 프로필렌 제품을 생산한다. 반응되지 못한 프로판은 반응기로 다시 재투입된다.

생산된 프로필렌은 저장탱크에 보관된다. SK어드밴스드 공장은 5기의 탱크를 보유하고 있는데, 2500톤 용량의 볼 탱크 1기가 프로판 원료 저장탱크로, 3400톤 용량의 볼 탱크 4기가 프로필렌 제품 저장탱크로 활용된다. 이곳을 통해 프로필렌이 국내외 수요처로 공급되게 된다.

◆국내 최초 4D모델링 기법 등 첨단 공법 활용

SK어드밴스드의 울산 PDH 공장은 최초 설계에서부터 기계적 준공까지 24개월, 시운전 및 정상가동에 5개월 등 총 29개월 만에 60만톤 규모의 프로필렌 공장을 완공한 대역사였다. 유사한 규모의 일반적인 플랜트 공장보다 부지가 좁아 건설에 어려움이 있을 것이라는 우려와는 달리, 당초 예상보다 1개월 앞당겨 기계적 준공을 마쳤다. 이는 국내 최초의 4D모델링 기법을 적용하고, 필요한 기기를 모듈단위로 사전 제작해 건설하는 첨단 공법을 활용했기 때문이다.

플랜트 건설에는 일반적으로 3D 모델링기법이 적용된다. 입체적인 공장설계 화면을 통해 구체적인 공장의 모습을 사전에 볼 수 있기 때문이다. SK어드밴스드의 울산 PDH공장에는 여기에 '시간' 개념까지 적용하는 '4D모델링' 기법을 국내 최초로 도입했다.

특히 국내에서는 최초로 건설현장에 종이 도면이 아닌 모바일 기기가 활용됐다. 각 근로자별로 태블릿PC를 활용해 공장이 설계도면대로 완성되어 가는 지를 직관적으로 볼 수 있게 된 것이다. 근로자들이 보다 간편하게 3D 도면을 이용할 수 있게 되고, 현장에서 설계와 다른 부분이 있는지 즉시 확인해 조치할 수 있는 게 장점이다.

조병익 SK어드밴스드 관리팀장은 “근로자들의 오류와 잔업무가 줄어들어 작업의 스피드와 효율성이 대폭 개선됐다”며 “이는 당초 예상보다 1개월 일찍 기계적 준공을 완료하는데 큰 도움을 주었다”고 말했다.

작년 7월 울산에서는 가로수를 뽑고 중앙분리대까지 뜯어내는 진풍경이 펼쳐졌다. 바로 10층 아파트 두 동 크기의 대형 보일러를 완성품 상태로 이송하는 장면이었다. 웰크론강원이 진행한 이 프로젝트는 산업용 보일러 제작 여건상 일반적으로 시행되는 부분생산·현장조립방식에서 벗어나 3000톤이 넘는 대형 폐열회수보일러를 제작현장에서 완성품 상태로 만들어 발주처에 납품하는 대형 이송프로젝트다. 2015년 7월 17일 바지선에 선적되어 평택항을 출발해 23일 울산 SK어드밴스드 PDH 프로젝트 현장에 도착해 설치가 이뤄졌다. 완제품 상태의 산업용 보일러로는 국내 최대 규모의 설비를 통째로 이송하는 기록을 세우는 순간이다.

이 폐열회수보일러는 완제품 보일러 중 국내에서 가장 큰 규모로, 총 중량이 3084톤, 가로 24m, 세로 45m, 높이가 32m 등 10층 높이 아파트 두 동 크기와 맞먹는다. 공장 폐열로 스팀을 재생산하는 등 친환경 보일러로서 연간 630억원의 연료비 절감 효과를 거둔다.

[인터뷰] 엄헌용 SK어드밴스드 공장장

"완벽한 운영으로 프로필렌 동북아 메이저 자리매김"