천연가스는 오래전부터 존재했지만 산업 자원은 아니었다?

기체를 액체로 만드는 과학적 발견이 LNG 기술의 출발점

LNG는 저장·활용 기술의 실증을 통해 산업으로 전환됐다

해상 운송 기술은 LNG를 글로벌 에너지 자원으로 확장시켰다

한국의 LNG 인프라는 인수기지를 중심으로 구축됐다

성장하는 LNG 밸류체인, 포스코인터내셔널의 역할

※ 이 콘텐츠는 포스코인터내셔널 매거진 ‘비즈니스’ 기사를 토대로 제작되었습니다.

포스코그룹이 글로벌 철강공급과잉과 경제블록화에 따른 글로벌 경기침체를 돌파하기 위해 초격차 기술 경쟁력을 바탕으로 그룹 시너지를 통한 <미래를 여는 소재, 초일류를 향한 혁신>의 비전으로 한 걸음씩 나아가고 있다.

이번 특집기획의 첫 번째 시리즈로 포스코그룹이 글로벌 철강 기술 경쟁력을 바탕으로 그룹 시너지를 활용한 에너지 인프라시장에 승부수를 던지고 있는 모습을 소개한다. 포스코그룹은 글로벌 에너지 정책과 연계해 절대적 기술 우위와 그룹 시너지로 미래시장 변화를 주도하기 위해 포스코가 세계 최초 개발한 고망간강과 포스코인터내셔널의 글로벌 LNG 밸류체인을 강화하고 있다.

2편에서는 광양 LNG 터미널을 중심으로 한 포스코인터내셔널의 에너지 밸류체인에 대해 소개하면서 1편에서 소개한 포스코 고망간강을 적용해 설계와 시공을 맡은 포스코이앤씨의 활약상도 덧붙인다.

▲광양 LNG 터미널 전경.

포스코그룹은 LNG 생산, 운송·저장, 활용에 이르는 LNG 전 밸류체인을 갖춰, 다가올 LNG시장의 본격적인 개화를 앞두고 수익을 극대화할 수 있는 인프라와 노하우를 강화해 나가고 있다.

포스코인터내셔널은 2023년 에너지 전문회사인 포스코에너지를 합병하며 LNG 밸류체인을 성공적으로 구축했다. 미얀마, 인도네시아, 말레이시아, 호주 등에서 추진하고 있는 육·해상가스전 개발 사업과 북미산 LNG도입 사업에 더해, LNG를 저장할 수 있는 터미널과 LNG를 사용해 전력을 생산하는 발전소를 안정적으로 운영하며 에너지 사업 시너지 창출에 집중하고 있다.

포스코인터내셔널은 2000년 미얀마 해상에서 가스전 탐사에 나서 쉐(shwe), 쉐퓨(ShwePhyu), 미야(Mya) 3개 가스전을 발견하고 2013년 6월부터 천연가스를 상업생산 중이다. 하루 생산량은 약 5억 입방피트이며, 이는 국내 민간 에너지기업이 진행한 최초, 최대의 심해 탐사 및 개발 사업이다. 또한 2022년에는 호주 천연가스 개발 회사인 세넥스에너지를 인수했으며, 말레이시아, 인도네시아에서도 유망성 평가 및 탐사를 진행 중이다.

포스코인터내셔널은 북미산 LNG 도입에도 속도를 내며 트럼프 2.0행정부의 보호무역주의와 무역수지 압박에 전략적으로 대응할 수 있는 중요한 전환점을 마련했다. 2024년 8월 멕시코 퍼시픽(Mexico Pacific)과 연간 70만 톤 규모의 북미산 LNG 장기 도입 계약을 체결했고, 앞선 2022년에는 세니에르(Cheniere)와 연간 40만 톤 LNG 공급 계약도 성공적으로 이끌어내며 20년간 매년 110만톤의 북미산 LNG를 안정적으로 확보하는 기반을 확보했다.

또한 포스코인터내셔널은 운송선박 선정부터 저장과 공급까지 전 과정을 직접 관리하고, 제3자 거래도 가능해 에너지사업의 수익성 제고도 기대하고 있다. 2026년 상반기부터 LNG 운반선 1척을 활용해 세니에르와 계약한 북미산 LNG를 국내로 반입할 예정이다.

▲광양 제2 LNG 터미널 건설현장.

포스코인터내셔널은 전남 광양에 20년간 총 1조 450억 원을 투자해 93만㎘ 저장용량을 갖춘 제1 LNG 터미널 인프라를 구축하고 국가 기간산업을 위해 발전용과 공정용 천연가스를 공급하고 있다. 특히 5, 6호기 저장탱크부터는 포스코가 세계 최초로 개발한 극저온용 고망간강을 적용해 건설했다. 극저온용 고망간강은 LNG를 액체상태로 유지하기 위한 온도인 -162℃ 이하의 극한의 환경에서 충격인성과 강도가 우수하다.

이에 더해 포스코인터내셔널은 총 9500억 원을 투자해 20만㎘급 LNG 탱크 2기를 증설하는 광양 제2 LNG 터미널 사업도 추진 중이다. 광양 제2 LNG 터미널이 완공되는 2026년에는 총 133만㎘의 LNG 저장 용량을 확보할 수 있다. 이는 전 국민이 40일 동안 사용 가능한 난방용 가스 저장 용량에 해당한다.

또한 포스코인터내셔널은 LNG 터미널을 통해 글로벌 에너지 공급망 위기 속 안정적인 LNG공급으로 에너지안보에 기여하는 한편, 선박 시운전 사업과 벙커링 사업 등 LNG 터미널 연계 사업도 시행하고 있다.

포스코인터내셔널은 2020년 8월 5일 도시가스사업법 개정안 시행에 맞춰 민간기업 1호로 LNG(액화천연가스) 선박 시운전 자격을 취득하고 국내 조선사들을 대상으로 선박시운전 사업을 시작했다. LNG 선박 시운전 사업은 조선사가 선주에게 LNG선을 인도하기 전 LNG가 안정적으로 저장되고 주요 설비가 정상 작동되는지를 검사해 주는 서비스를 말한다.

최근 지속적으로 강화되는 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)의 황산화물 배출규제에 따른 친환경 선박 발주가 꾸준히 확대되고 있다. 해마다 평균 30~50여 척의 LNG선박이 국내 조선소에서 신규 건조되고 있어 조선업계를 통한 LNG 선박 시운전 사업의 수요는 매년 지속적으로 발생하고 있다.

이 밖에도 포스코인터내셔널은 선박용 저탄소 연료인 LNG를 공급하는 LNG 벙커링 전용 인프라를 구축해, 국내 LNG벙커링 시장을 활성화하고 국제 환경정책에 발맞춰 나가고 있다.

포스코인터내셔널은 인천에 총 7기의 LNG복합발전기를 운영하면서 LNG의 최종 수요자로서 밸류체인을 완성했다. 포스코인터내셔널의 LNG복합발전기 설비용량은 총 3,412MW이다. 천연가스를 이용해 가스터빈과 스팀터빈을 가동하는 방식으로 발전 효율이 높고 신속한 기동 및 출력조정이 가능해 전력수요에 유연하게 대응이 가능하다.

포스코인터내셔널 LNG풀밸류체인의 가장 큰 강점은 밸류체인 간 시너지를 활용해 LNG공급과 수요를 안정화하고 외부 변동성에 대응이 가능하다는 것이다.

글로벌 경제블록화, 분쟁 등의 경제적/지정학적 리스크로 에너지 공급불안과 이에 따른 국제 에너지 가격 및 물동량의 변동성이 커지는 상황에서도 포스코인터내셔널은 직접 개발 가스전 및 도입계약 확보로 업스트림 단계에서 공급망을 다변화할 수 있다. 또한 LNG 터미널 등을 통한 물동량 조절과 트레이딩, 스왑 등을 통해 다운스트림에 안정적인 공급을 할 수 있어 업-미드-다운스트림 전 단계에 걸쳐 시장상황에 따라 공급 안정성과 운영 유연성을 확보하며 전략적 대응이 가능하다.

▲LNG터미널 부두 작업 중인 모습.

포스코그룹은 포스코이앤씨의 독자 설계 및 시공 기술력을 바탕으로 그룹 LNG 밸류체인을 한층 강화하고 사업 확대를 위한 기반을 다지고 있다. 포스코이앤씨는 LNG수입 터미널 건설을 선도하고 그룹사 LNG 밸류체인 구축에 힘을 보태고자 2010년부터 전담 조직을 꾸렸다.

2015년에는 LNG누출과 연약지반, 내진규격 강화에 대응하는 특화기술과 강재 월 라이너(Wall Liner) 거푸집 활용 공법* 및 외조 베이스 슬래브(Base Slab) 긴장재 제거 시공** 등 공기 단축 방안까지 고려한 LNG 탱크 자력 설계 기술을 갖춤으로써 EPC 수행능력을 확보하게 됐다.
*강재 월 라이너(Wall Liner) 거푸집 활용 공법 : 목재 거푸집 대신 강철(강재)로 만들어진 라이너(벽체 안쪽에 덧대는 판)를 사용하는 방식으로 내구성, 정확성, 시공속도, 표면품질 등에 우수한 장점이 있음
**외조 베이스 슬래브(Base Slab) 긴장재 제거 시공: 콘크리트 구조물에 인위적인 압축력을 도입해 사용 중 구조물이 받게 될 인장력을 상쇄하거나 저항하게 만드는 기술인 프리스트레스트 콘크리트(Prestressed Concrete) 공법을 이용해 긴장재를 제거하는 방법

▲포스코인터내셔널의 광양 LNG 터미널 5호기 탱크는 포스코가 독자개발한 고망간강을 적용해 포스코이앤씨가 설계 및 시공했다.

이후 포스코이앤씨는 순수 자력 설계 기술과 포스코가 2013년 세계 최초로 양산기술에 성공한 신소재인 고망간강을 이용해 세계 최초 고망간강 LNG탱크인 ‘광양 LNG 터미널 탱크 5호기’를 2019년에 준공했다.

또, 광양 LNG 터미널 탱크 5호기와 동일한 규모의 6호기 건설에 나서며, 고망간강 특성에 맞춰 용접 개선각을 변경해 시간 단축과 품질 안정 등 작업의 효율을 개선하고 탱크 시공 과정에서 핵심으로 여겨지는 지붕상량 공법 대신 내부에 공기를 주입해 압력으로 지붕을 들어 올리는 방식의 신공법을 적용해 공사 기간을 40일 이상 단축하는 등 한층 발전된 역량으로 2024년 준공에 성공했다.

포스코이앤씨는 최대 민간 LNG 터미널인 광양 제1 LNG 터미널 건설을 마무리 짓고, 2022년부터 제2 LNG 터미널에 각 20만㎘가 저장 가능한 탱크인 ‘광양 LNG 터미널 탱크 7, 8호기’ 증설공사에 참여해 2026년 준공을 목표로 그룹의 LNG 사업 경쟁력과 국가 에너지 안보 강화에 힘쓰고 있다.

▲포스코인터내셔널 광양 LNG 터미널 전경 영상(재생버튼 클릭)

포스코그룹은 글로벌 철강 시장의 도전 과제를 극복하고자 에너지 인프라 시장에서의 경쟁력을 강화하고 있다. LNG 밸류체인은 이러한 전략의 핵심으로, 그룹의 기술력과 시너지를 바탕으로 안정적인 에너지 공급망을 구축하고자 한다. 앞으로도 포스코그룹은 지속적인 기술 개발과 인프라 확장을 통해 글로벌 에너지 시장에서의 리더십을 강화할 것이다. 초격차 기술경쟁력으로 미래 에너지 시장의 변화를 주도할 포스코그룹의 행보가 기대된다.

포스코그룹이 글로벌 철강공급과잉과 경제블록화에 따른 글로벌 경기침체를 돌파하기 위해 초격차 기술 경쟁력을 바탕으로 그룹 시너지를 통한 <미래를 여는 소재, 초일류를 향한 혁신>의 비전으로 한 걸음씩 나아가고 있다.

이번 특집기획의 첫 번째 시리즈로 포스코그룹이 글로벌 철강 기술 경쟁력을 바탕으로 그룹 시너지를 활용한 에너지 인프라시장에 승부수를 던지고 있는 모습을 소개한다. 포스코그룹은 글로벌 에너지 정책과 연계해 절대적 기술 우위와 그룹 시너지로 미래시장 변화를 주도하기 위해 포스코가 세계 최초 개발한 고망간강과 포스코인터내셔널의 글로벌 LNG 밸류체인을 강화하고 있다.

1편에서는 글로벌 철강 경쟁력 1위 포스코가 세계 최초 개발한 신소재 고망간강에 대해 소개한다.

최근 글로벌 에너지 시장은 장기적으로 재생에너지나 수소로 에너지를 전환하는 과정에 있다. 하지만 아직까지 기술과 경제성이 확보되지 않은 상황에서 기존 석탄 등 화석연료를 대체할 수 있는 대안인 ‘브릿지 에너지’로 각광 받고 있는 것이 LNG(액화천연가스 : Liquefied Natural Gas)다.

특히 최근 미국 트럼프 행정부가 액화천연가스(LNG) 수출 제한 조치를 완화하고, 관세와 연계해 통상 협상 카드로 활발히 활용함에 따라 LNG생산, 저장 및 운송, 활용 등 밸류체인 전반에 걸친 시장의 확대가 기대되고 있다.

이에 포스코그룹은 그룹 내 시너지를 모아 LNG 관련 생산-운송-저장/판매-건설에 이르는 글로벌 밸류체인 확장에 힘쓰고 있다. 특히 LNG 시장에서 포스코가 세계 최초로 개발한 신소재인 LNG 저장탱크용 극저온 고망간강과 이 소재를 세계 최초로 적용해 포스코이앤씨가 건설한 포스코인터내셔널의 LNG 터미널이 대표 사례다.

포스코그룹 장인화 회장은 올해 신년사에서 “그룹 경쟁력 핵심은 기술의 절대적 우위 확보이며, 이를 통해 미래시장 변화를 주도해야 할 것이다. 글로벌 에너지 정책 기조 변화에 발맞추어 밸류체인 간 연계 강화를 통해 수익성 제고의 기회를 찾기 위해 그룹 차원의 시너지를 극대화해야 한다”고 강조한 바 있다.

▲고망간강 후판 생산공정.

LNG는 천연가스에서 암모니아, 황화수소, 이산화탄소 등 불순물을 제거하고 대량수송을 위해 -163℃에서 약 1/600로 압축 및 액화해 선박으로 운반할 수 있게 만든 것이다. 이에 LNG를 대량운반 및 저장하기 위한 인프라는 극저온성과 함께 고강도와 내마모성 등 특별한 물질적 특성이 요구된다.

우선, 매우 낮은 온도에서 액체 상태를 유지해야 하므로 극저온인성(매우 낮은 온도에서도 충격이나 하중에 견디는 능력)이 필수적이다. 또한, 저장 탱크나 운반 중 강한 압력과 외부 충격을 견딜 수 있어야 하므로 고강도(높은 인장 강도와 탄성)와 내마모성(마모와 부식에 대한 저항성)을 갖춘 재료가 사용되어야 한다.

기존 LNG 탱크용으로는 주로 고가 원료인 니켈·알루미늄 등의 합금소재가 사용되고 있었으나 니켈은 일부 국가에서만 생산되어 공급이 불안정하고, 수급 상황에 따라 가격 변동성이 큰 문제가 있다. 이 외에도 까다로운 작업공정, 낮은 강도 등의 단점을 지녔다.

포스코는 2008년 국제 환경규제 강화에 따라 LNG 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상하고, LNG 저장 및 운송을 위한 소재시장에서 경쟁력 확보를 위해 신소재 개발의 필요성을 느껴 망간 합금강을 주목하며 고망간강 개발에 착수했다.

당시 망간 합금 시장에서 고망간강은 기술력 측면에서 구현이 어려운 제품이었다. 강철에 망간을 첨가하면 내마모성과 강도가 높아지지만, 소재 특성상 밀도가 높아 단단하나 부서지기 쉽다. 하지만 포스코는 수십 년간 철강분야에서 축적한 기술 노하우의 산물인 제어압연과 냉각기술로 망간을 포함하면서도 강도가 우수한 제품을 구현하는 데 성공했다.

▲고망간강 후판공장 제품 적치.

포스코가 독자 개발한 고망간강은 철에 다량의 망간(Mn, 22.5~25.5%)을 첨가해 -196℃의 극저온에서도 우수한 기계적 특성을 나타낼 뿐만 아니라 고강도, 내마모성, 비자성(非磁性, 철의 전자기적 성질을 최소화할 수 있는 성질) 등 다양한 성능을 특화한 철강소재다.

포스코의 고망간강은 LNG 운송, 저장용 소재로서 모든 조건을 만족할 뿐만 아니라 기존 적용하던 소재보다 비교우위의 장점을 지니고 있다. 포스코의 고망간강은 소재 성질과 가공성에서는 강도가 높으면서 연신율(강재가 끊어지지 않고 늘어나는 비율) 또한 우수하다. 특히 고망간강에 첨가하는 망간은 전 세계적으로 매장량이 풍부하고 상대적으로 가격이 저렴해 기존 소재로 쓰이던 9%니켈강 대비 약 30% 저렴하다.

신소재인 고망간강은 물질적 장점이 다양하고 원가 경쟁력도 뛰어나지만 기존 소재가 장악하고 있는 시장을 뚫고 진입하거나, 새로운 시장을 개척하려면 소재의 안전과 기능성을 입증해야 하는 과제가 있었다. 이에 포스코는 고망간강의 개발과 상업생산 프로세스 개선은 물론 용도별 국제 규격과 표준기술 등록에도 적극적이었다.

LNG용 소재 관련 국제 기술표준은 크게 미국재료시험협회, 국제해사기구, 미국석유협회 등에서 관리하고 있는데, 포스코는 지난 2015년부터 해양수산부, 한국선급, 한화오션 등 학계·전문기관과 협업하여 극저온용 고망간강의 국제 기술표준 등재를 위해 노력해 왔다.

2017년에는 금속·비금속 등 모든 재료의 시험 연구 및 규격 입안·제정을 관장하는 기구인 미국재료시험협회(ASTM, American Society for Testing and Materials International) 표준 기술로 등재됐다. ASTM에 등재된 기술들은 미국뿐 아니라 전 세계에서 기술자들의 표준 규정으로 사용되고 있어, 포스코의 극저온용 고망간강이 세계적으로 믿고 사용할 수 있는 소재로 인정받았다는 것을 의미한다.

2018년에는 국제해사기구(IMO)*로부터 선박 LNG 탱크용 극저온용 고망간강 적용에 관한 국제 기술표준을 임시승인 받는 성과가 있었다. 당시, 포스코가 개발한 극저온용 고망간강이 선박의 LNG탱크의 소재로 사용되기 위해서는 국제 기술표준 등재가 필요한 상황이었으며 이를 통해 선박의 기국(선박의 등록 국가)이 승인하는 조건 하에 LNG탱크 등으로 고망간강을 사용할 수 있게 됐다.
*국제해사기구(International Maritime Organization): 선박안전, 보안 및 해양오염 방지 등에 관한 60여 개 국제협약의 제‧개정과 관련 결의서 1,950여 종을 관장하는 UN 산하 전문기구

이어 2022년에는 고망간강의 적용에 관한 국제 기술표준이 정식으로 채택되어 기국의 승인 없이도 선박의 극저온 화물이나 연료탱크 등으로 활용될 수 있게 되었다. 2024년에는 LNG뿐만 아니라 암모니아에 공통으로 활용할 수 있는 화물 및 연료탱크 소재로 정식 규격 등록됐다. 암모니아는 수소의 저장 운송 매체로도 활용될 수 있다.

2023년에는 미국석유협회(API, American Petroleum Institute)로부터 육상 저장탱크 국제코드인 API 620 등록을 승인받았다. 국내 독자 개발 소재가 API 620코드에 등재된 것은 고망간강이 최초이며 이로써 글로벌 LNG 터미널 프로젝트에 포스코가 개발한 고망간강을 적용할 수 있게 됐다.

▲광양 제2 LNG 터미널 7호기 탱크 내부.

포스코의 고망간강은 10년간 다양한 글로벌 인증기관에서 제품의 신뢰성을 입증하며 표준 인증을 받았다. 이 과정에서 LNG인프라 등 실제 산업 분야에서도 꾸준히 트랙 레코드를 달성하며 시장의 주목을 받고 있다.

석유와 LNG를 포함하는 천연가스를 통칭하는 유가스 밸류체인은 일반적으로 탐사와 생산 분야인 업스트림(Upstream)과 운송과 저장 분야인 미드스트림(Midstream), 발전소와 충전소 등 LNG를 소비하는 다운스트림(Downstream)으로 분류된다. 포스코의 고망간강은 탐사/생산을 제외한 미드스트림과 다운스트림 전 과정에서 업계의 주목을 받고 있다.

고망간강이 저장과 운송 분야에서 활용된 대표적인 사례로 포스코인터내셔널이 보유한 광양 LNG 터미널 5, 6호기를 들 수 있다. 이는 현재 공사 중인 7, 8호기에도 적용하고 있다. 고망간강은 LNG 터미널 내조 탱크(Inner Tank)에 적용되는데 이는 영하 163℃의 LNG를 직접 담아두는 곳이다.

포스코는 산업통상자원부 및 한국가스안전공사와의 협력을 통해 극저온 저장탱크로서의 안정성 검증을 위해 고망간강 실증탱크를 제작하여 약 1천 회 이상의 LNG 채움 및 비움 시험을 비롯한 다양한 성능 시험을 시행했고, 이를 바탕으로 광양 LNG 터미널 내 20만㎥ 규모의 5호기 저장 탱크 내조에 고망간강을 적용함으로써 안정성을 재입증했다. 이 외에도 LNG운송차량의 저장탱크나 파이프라인에도 사용될 수 있다.

다운스트림 분야에서는 포스코가 2017년 세계 최초로 LNG추진선 ‘그린아이리스’호(재화중량톤수 5만 톤급 벌크선) 연료탱크에 고망간강을 적용하는 데 성공한 바 있다. 이어 지난 2022년에는 양산화와 가공성 검증을 마친 끝에 세계 최초로 LNG연료탱크를 한화오션의 초대형 원유운반선에 탑재시켰으며, 2024년에는 컨테이너선에도 LNG연료탱크에 고망간강을 적용했다.

한편 국제해사기구(IMO)가 2020년부터 선박의 황산화물 배출량을 3.5%에서 0.5% 낮추는 규제를 시행한 이후 선사들은 황산화물 배출이 거의 없는 LNG추진선을 속속 도입하고 있어, LNG 연료탱크의 수요가 지속적으로 증가할 것으로 전망된다.

▲진공흡착식 크레인으로 이송되고 있는 고망간강.

LNG 밸류체인 외에도 포스코는 고망간강의 내마모성, 비자성 특성 등을 적극 활용해 신시장을 개척하고 있다. 2016년에는 세계 최초로 개발한 슬러리파이프용 고망간강을 엑손모빌의 컬 오일샌드 프로젝트*에 성공적으로 공급해 2017년 북미 지적재산협회 연례총회에서 화학·에너지·환경·소재 분야 ‘올해의 우수계약상’을 수상한 바 있다. 슬러리파이프는 원유를 함유한 모래인 오일샌드 이송에 특화된 강관으로, 고망간강을 적용하면 기존 소재 대비 내마모성이 좋아지고, 설비 수명과 파이프 교환 주기를 획기적으로 늘릴 수 있어 플랜트 가동 효율이 높아진다.
*컬 오일샌드 프로젝트(Kearl Oil Sand Project) : 포스코가 고망간강 및 용접기술로 약 1.2㎞ 길이의 슬러리파이프를 제작하여 엑손모빌의 캐나다 컬 오일샌드 프로젝트에 약 1년간 시범 설치했는데, 실제 가동 조건에서 성능을 시험한 결과 마모 성능이 기존 파이프 대비 우수함을 확인했다.

또한 심한 변형 후에도 비자성 특성이 저하되지 않아 잠수함, 함정, 군수용 전차에 적용할 경우 스텔스(은폐) 성능도 향상시킬 수 있어 방위산업 소재로도 수요확대가 가능하다.

포스코가 독자 개발한 고망간강으로 소재시장에서 경쟁력을 확보하고 더 나아가 그룹 차원의 시너지를 극대화 하고 있는 포스코그룹. 2편에서는 광양 LNG 터미널을 중심으로 한 포스코인터내셔널의 에너지 밸류체인에 대해 알아본다.

포스코그룹 대표 사업 분야의 동향을 전문가가 직접 알기 쉽게 알려드립니다. 최근 글로벌 에너지 시장에서 재생에너지의 한계를 극복할 수 있는 대안으로 LNG, 액화천연가스를 주목하고 있습니다. 이에 포스코그룹은 해상 가스전 프로젝트, LNG 터미널 구축 등 LNG 풀밸류체인을 구축하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 5편에서는 포스코경영연구원 주영근 수석연구원이 포스코그룹 LNG 풀밸류체인에 대해 알려드립니다.

천연가스는 화석연료 중 가장 가벼운 가스 형태의 에너지로, 상태와 운송 방법에 따라 세 가지 이름으로 불립니다. 지하에서 뽑은 기체 상태인 천연가스에서 암모니아, 황화수소, 이산화탄소 등 불순물을 제거하고 액화해 만든 것은 LNG(Liquefied Natural Gas), 액화천연가스라고 하는데요. LNG는 대량 수송을 위해 -163°C에서 약 1/600로 압축하여 선박으로 운반합니다.

두 번째로 천연가스를 파이프로 수송하는 경우, PNG(Piped Natural Gas)라고 부르는데 이는 가스관(Pipeline)을 통해 기체 상태의 천연가스가 수요처에 공급되기 때문입니다. 러시아, 아프리카에서 생산된 천연가스를 파이프라인을 통해 유럽으로 공급하고 있습니다. 수송 거리가 길어지면 파이프라인 건설비가 증가하기 때문에 5,000㎞ 이하에서 가스를 수송할 때 파이프라인을 이용하고 그 이상에서는 LNG를 운반선으로 운송합니다.

도로에서 CNG 버스라고 적혀있는 시내버스를 보신 적 있으실 텐데요. CNG(Compressed Natural Gas)는 압축천연가스로, 천연가스를 1/200 수준으로 압축해서 탱크에 저장해 사용하는 것을 말합니다. 냉각과정이 없어 비용이 상대적으로 저렴하지만, 큰 저장 공간이 필요하기 때문에 주로 시내버스 연료로 사용합니다.

가끔 LNG와 LPG(Liquefied Petroleum Gas)를 헷갈리시는 분들이 있는데 LPG는 액화석유가스로, 유전에서 원유를 채굴하는 과정이나 원유를 분별 증류하는 과정에서 나오는 탄화수소가스를 말합니다. 가정용 가스는 대부분 LNG로 교체됐는데, LNG는 공기보다 가볍고 쉽게 확산되기 때문에 LPG보다 사용하기 안전하다는 장점이 있습니다.

장기적으로는 재생에너지나 수소로 에너지 전환을 꾀하고 있지만, 아직은 기술과 경제성이 확보되지 않아 석탄 발전을 대체할 수 있는 브릿지 에너지로 LNG를 사용하기 위해서입니다. 천연가스는 태양광, 풍력, 수소 같은 신재생 에너지보다는 아니지만, 석탄이나 중유보다는 환경적입니다. LNG는 메탄이 주성분인데 메탄은 탄소 하나에 수소가 4개 붙어 있는 구조이기 때문에 석유, 석탄에 비해 이산화탄소 배출이 적고, 정제 과정을 거치면서 불순물을 제거해 질소화합물 등 오염물질과 초미세먼지 발생도 적습니다.

실제로 1GMW의 전력을 생산할 때 이산화탄소 배출량은 석탄발전 888톤, 석유발전 733톤, 가스발전 499톤, 복합(LNG) 발전 389톤, 태양광 85톤, 원자력 29톤으로, 재생 및 원전에 비해 이산화탄소 배출량은 많지만, 석유ㆍ석탄발전 대비 현저히 낮은 배출량을 보입니다.

또, LNG는 계절성, 간헐성 같은 문제점을 가진 재생에너지의 대안으로도 사용할 수 있습니다. 비가 많이 와서 태양광 발전이 안 되거나, 태풍이 불어서 또는 바람이 안 불어서 풍력발전이 안될 경우, 가동이 오래 걸리는 석탄발전, 원자력 발전과 달리 LNG발전은 훨씬 유연하게 운영할 수 있기 때문에 글로벌 에너지 시장에서 충분한 경쟁력을 가지고 있다고 할 수 있습니다.

밸류체인(Value Chain)은 가치 사슬이라는 뜻으로, 기업이 제품이나 서비스를 창출하는 과정에서 부가 가치를 더하는 일련의 활동들을 의미합니다. 크게 상품의 기획과 생산, 유통, 사용 단계로 구분할 수 있는데 강이 흘러가는 것에 비유해 전체 밸류체인을 상류인 업스트림(Upstream), 중류인 미드스트림(Midstream), 하류인 다운스트림(Downstream)으로 구분합니다.

원래 유가스 사업에서는 밸류체인을 업스트림(생산-유통-저장)과 다운스트림(활용)으로만 나누었는데 포스코그룹은 LNG터미널, 트레이딩 역량 강화, 업스트림과 다운스트림의 연계 강화 및 사업확장을 위해 2016년부터 미드스트림 개념을 추가했습니다.

우선 업스트림은 천연가스 탐사와 생산을 의미합니다. 포스코인터내셔널은 미얀마에서 13년의 개발 끝에 2013년 6월부터 천연가스를 생산하고 있습니다.

미드스트림은 천연가스를 액화해서 유통, 보관하는 단계를 말합니다. 천연가스를 LNG로 만들어서 수출하는 수출터미널 또는 액화터미널, LNG를 운반하는 LNG 전용 운반선, 광양LNG터미널 같은 LNG수입터미널 또는 재기화터미널*을 모두 포함하는데요. LNG를 거래하는 LNG 트레이딩 사업도 이에 속합니다.

*재기화터미널: 초저온 액체 상태의 LNG를 기체 상태의 천연가스로 변환하는 기술을 갖춘 터미널. LNG는 끓는 온도가 -162°C인 초저온 액체이기 때문에 외부로부터 전달되는 열에 의해 저장탱크 및 배관에서 가스가 일부 증발하는데, 발생된 BOG(boil-off gas)를 증발가스 압축기를 통해 재액화설비에서 재액화하거나, 내부 연료로 사용하기 위해 증발가스를 압축하여 증압하는 과정이 필요하다.

마지막으로 다운스트림은 천연가스를 소비하는 수요처들을 말합니다. 포스코 제철소, 포스코인터내셔널의 인천LNG복합발전소, 도시가스를 사용하는 가정, 산업, 상업 시설 등이 이에 해당합니다.

에너지 사업은 조원이 들어가는 대규모 인프라사업으로, 업스트림과 다운스트림에서 몇십에서 몇백만 톤의 천연가스를 생산하고 사용합니다.

최근 러-우 전쟁, 중동 지역의 지정학적 이슈로 인해 국제 에너지 가격 및 물동량 변동성이 더욱 심화되고 있는데 이런 상황에서 LNG 풀밸류체인을 구축하고 있으면 각 밸류체인 간 시너지를 극대화해 변동성에 적절히 대응할 수 있습니다.

포스코그룹은 많은 양의 천연가스를 생산하고 사용하는데 이처럼 많은 물량을 처리하면 유동성이 풍부해져 공급이 불안해져도 트레이딩, 스왑 등을 통해 다운스트림에 안정적으로 LNG를 공급할 수 있습니다. 만약 한국의 포스코인터내셔널이 인도네시아 A 기업하고만 LNG를 계약했는데 천재지변이 일어나 LNG를 수입하지 못하면 LNG발전을 돌릴 수 없어 기업 경영활동과 국민의 삶에 엄청난 불편을 초래하겠지요.

업스트림에서는 천연가스를 생산해 비싸게 팔아야 많은 수익을 거둘 수 있고, 다운스트림에서는 LNG를 싸게 구입해야 하는데 둘을 미드스트림으로 연결하면 가격 유연성을 높일 수 있습니다. 예를 들어 포스코인터내셔널 LNG 발전을 위해 저가의 LNG가 필요할 경우 많은 LNG 물량을 할인받아서 구매하거나 업스트림 광구 개발을 통해 전달받기도 하고, 시장 상황에 따라 현물을 저가로 구매해 LNG터미널에 저장해 두었다가 발전소에서 쓰거나 높은 가격을 제시하는 수요처에 판매할 수도 있습니다.

이처럼 LNG 풀밸류체인을 구축하면 LNG 물량의 안정성, 가격의 유연성으로 인해 사업과 수익에서 시너지를 창출할 수 있습니다.

포스코인터내셔널은 지난 2000년부터 미얀마 해상에서 탐사를 시작해 3개의 해저 가스전을 발견하고, 2013년 6월부터 천연가스를 상업생산 중입니다. 이는 국내 민간 에너지기업이 해외에서 개발한 최대 규모의 자원개발 사업인데요. 바다에서 육지까지 약 105㎞의 해저 가스관을 연결해 천연가스를 운송하고, 미얀마 짝퓨에 있는 육상 가스터미널에서 중국까지 가스관을 연결해 미얀마와 중국에 천연가스를 판매하고 있습니다.

하루 생산량은 약 5억 입방피트로 이는 우리나라 연간 천연가스 소비량의 9%에 해당하는데요. 현재는 쉐(Shwe), 쉐퓨(Shwe Phyu), 미야(Mya)로 명명된 3개의 해저 가스전에서 천연가스를 생산하고 있으며, 지난 2020년 인근에서 마하(Mahar)라는 해저 가스전을 추가 발견했습니다. 미얀마 가스전은 국내 기업이 진행한 최초의 심해 탐사 및 개발 사업이라 그 의미가 더욱 큽니다.

또한, 포스코인터내셔널은 업스트림 확장을 위해 지난 2022년 호주 유가스 분야 5위인 세넥스에너지를 인수했습니다. 세넥스에너지는 호주 동부 지역에서 천연가스를 생산, 개발하는 회사로 호주 퀸즐랜드주에 위치한 3개의 가스전인 아틀라스, 로마 노스, 루이지애나를 보유하고 있으며, 여기서 생산된 가스를 호주 동부의 LNG액화플랜트와 가스발전소 등에 판매하는 등 안정적 수익모델을 보유하고 있습니다. 포스코인터내셔널은 파트너사인 핸콕에너지와 2026년까지 총 6억 5천만 호주달러를 투자해 세넥스에너지를 인수하여 우리나라 연간 천연가스 소비량의 44%에 해당하는 매장량을 확보했습니다.

이 외에도 2021년 말레이시아 국영석유사인 페트로나스(PETRONAS)로부터 말레이반도 동부 해상에 위치한 PM524 광구 탐사 운영권을 낙찰받아 현재 유망성 평가를 진행하고 있고, 2025년부터 탐사 및 개발에 착수할 예정입니다. 또, 2023년에는 인도네시아 국영기업인 PHE*와 컨소시엄으로 인도네시아 벙아(Bunga) 광구의 탐사권을 획득했으며, 2029년까지 탐사를 진행할 예정입니다.

*페르타미나 훌루 에너지(PHE, Pertamina Hulu Energi): 인도네시아 국영석유가스공사 페르타미나(Pertamina)의 자회사다.

LNG 터미널은 LNG의 안전한 운반, 효율적 보관에 필수적인 시설입니다. 천연가스를 -162°C에서 액화하여 부피를 1/600로 줄인 뒤 LNG 상태로 저장 및 운송하기 때문에 LNG수입터미널, LNG인수터미널, 재기화터미널로 부르기도 합니다. 한마디로 LNG터미널은 LNG 하역 → 저장 → 기화 및 재기화 → 송출이 이뤄지는 복합 시설이죠.

주요 설비는 LNG 선박이 접안해 하역할 수 있는 부두와 접안 설비, LNG를 선박에서 육상 탱크로 수송하는 하역 파이프라인, 펌프 시스템 등 하역 장비, LNG를 저장하는 저장 탱크, 저장된 LNG를 육상 수송 파이프라인에 넣기 위해 기체로 상태로 변환하는 기화설비와 배관망으로 보내는 송출설비 등으로 구성돼 있습니다. 이 외에 가스 처리 시설, 배관 시스템, 안전 및 제어 시스템 등도 필요합니다.

그중 LNG 저장탱크는 -162°C 초저온 액체 상태의 천연가스를 저장하는 설비입니다. LNG발전, 도시가스 등 천연가스 수요가 적은 계절에 LNG를 저장했다가 수요가 공급보다 많은 동절기에 LNG를 보충해 수요와 공급 사이의 불균형을 해소하는 완충 역할을 하는데요. LNG 저장탱크는 특수콘크리트의 외벽, 초저온 액체를 유지하기 위해 외부의 열 유입을 막는 보냉제, 초저온에도 견디는 특수 재질의 내벽과 부속 설비로 구성돼 있습니다.

우리나라에는 총 8개의 LNG 터미널이 운영되고 있으며 향후 11개까지 늘어날 예정입니다. 8개의 터미널은 가스공사 및 민간 LNG터미널사업자가 운영하고 있는데 총 탱크 수는 88기, 용량은 1,409만㎘에 달합니다. 포스코인터내셔널은 2005년 국내 민간 최초로 LNG터미널 상업 운전을 시작했는데요. 수입한 LNG를 광양LNG터미널에 저장했다가 포스코 제철소, 포스코인터내셔널 LNG복합발전 등에 사용하고 있습니다.

▲2024년 7월 9일 종합준공된 포스코인터내셔널 광양 제1 LNG터미널 전경.

광양 LNG 제1터미널은 현재 6기의 탱크를 가지고 있으며, 저장능력은 93만㎘입니다. 2023년 1월 착공한 광양 제2터미널은 2025년까지 20만㎘짜리 7, 8호기 탱크 2기를 갖출 예정인데요. 총 8개의 탱크가 확충되면 저장용량 총 133만㎘로 국내 민간 1위이자, 전 세계 11위 터미널로 자리매김할 수 있을 것입니다.

포스코인터내셔널은 2020년 8월 국내 최초로 선박용 천연가스 사업자 자격을 획득하고 해외 선사를 대상으로 초도 LNG를 제공하는 사업도 하고 있는데요. 2020년 9월에는 국내 최초로 천연가스 반출입업자 지위를 취득했으며, 지리적으로 유리한 광양LNG터미널의 보세 탱크를 활용해 일본, 중국 등 동북아 주변국으로 LNG수출을 확대하고 있습니다.

더불어 선박에 저탄소 연료인 LNG를 공급하는 바다 위의 주유소 LNG 벙커링 사업도 추진하고 있는데요. 광양LNG터미널에 벙커링 전용 인프라를 구축해 저탄소 연료를 선박에 안정적으로 공급함으로써 국내 LNG 벙커링 시장을 활성화하고 국제 환경정책에 적극적으로 대응해 나갈 예정입니다.

우리나라는 한국가스공사가 독점적으로 전국에 가스 공급 배관을 설치하고 관리합니다. 가스 공급 배관의 총길이는 약 4,937㎞인데 이는 천연가스의 수송 통로이자 저장소 역할도 합니다. 광양LNG터미널에서 LNG를 천연가스로 바꿔서 한국가스공사 배관에 넣어주면 그 가스량을 계량하고, 인천의 발전소에서 그 양만큼 가스를 인출해 사용하는데요. 광양LNG터미널에서 가스 공급 배관에 공급하는 천연가스는 LNG 발전소, 공장 등의 발전용, 상업시설, 가정 등에서 도시가스용으로 활용됩니다.

포스코인터내셔널은 인천에 3~9호기, 총 7기의 LNG 복합발전기를 운영 중인데요. 총 설비용량은 3,142MW로 이는 우리나라 발전 설비의 약 2.64%, 수도권 발전 설비의 약 9%에 해당하는 규모입니다. LNG복합발전은 천연가스를 이용해 가스터빈과 스팀터빈을 가동해 복합발전하는 방식으로 발전효율이 높으며, 1시간 이내 신속한 기동과 출력조정이 가능해 수도권 계통 안정화에 기여하는데요. 기동·정지 시간이 매우 짧아 긴급한 전력수요에 즉각 대응할 수 있다는 장점이 있습니다. 현재 발전소 운영기술에 IoT 및 Big Data를 접목해 스마트 발전소를 구축하고 있는데 국가 전력 수요 변동에 적기 대응해 국가 에너지 안보에 기여하는 것이 최종 목표입니다.

국내에서는 제3자에게 LNG 가스를 판매하는 것이 불가능하나, 포스코인터내셔널은 싱가포르 무역법인을 통해 LNG 트레이딩 사업을 추진하고 있습니다. 지난 2023년 포스코인터내셔널이 트레이딩 한 LNG 물량은 212만 톤이며 이는 우리나라 연간 사용량의 4%에 해당하는 양입니다. 포스코인터내셔널은 2025년까지 357만 톤으로 판매량을 확대할 계획입니다.

유럽의 PNG 대체, 에너지 전환에 따라 전 세계 LNG 시장은 지속 성장할 것으로 전망됩니다. LNG 수출 강자인 카타르는 2030년까지 연간 생산 능력을 7,700만 톤에서 1억 4,200만 톤으로 증가시킬 것이라 밝혔는데요. 트럼프 2기는 셰일가스 생산 및 LNG 수출 규제를 풀어 천연가스 생산과 수출을 극대화할 것으로 보입니다.

또한, 러-우 사태로 인해 유럽이 러시아산 PNG의 대안으로 LNG를 적극 도입하고 있는데요. 최근 독일은 재생에너지 확대 기조에도 on-shore LNG터미널을 완공하여 러시아산 PNG를 대체할 LNG 도입 인프라를 확보했습니다. 우리나라는 재생에너지, 수소발전 등의 에너지 확대를 위해 LNG 소비량을 줄이는 계획을 수립했으나, 송전망 제약, 열병합 발전 증가 등으로 인해 LNG의 현실 수요는 증가할 것으로 보고 있습니다.

세계적인 에너지 기업인 셸은 올해 8월 연례 시장 전망 보고서에서 중국, 남아시아, 동남아시아의 LNG 수요가 지속적으로 늘면서 2040년에는 LNG 수요가 지금보다 50% 많은 6억 2,500만에서 6억 8,500만 톤까지 늘어날 것으로 전망했습니다. 환경의 중요성이 강조되는 가운데 무탄소·저탄소 에너지원이 충분히 확보되기 전까지 LNG가 브릿지 연료의 역할을 톡톡히 해낼 것으로 기대합니다.