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성과사례

주요 문제특허와 기술 트렌드 분석으로 해양플랜트 부식 모니터링 초석을 다지다

작성일 : 2018.03.27 조회수 : 987

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인간의 몸속에는 10Km에 달하는 혈관이 있다. 혈관은 우리의 몸에 필요한 영양과 혈액을 공급하고 노폐물을 운반한다. 일반산업을 신체에 비유하자면 혈관 역할을 하는 것은 파이프다. 플랜트, 조선, 자동차, 중장비 등 주요 산업에서 고온·고압의 유체 흐름을 견디며, 다양한 재료와 원료를 실어 나른다.

 

 

플랜트 산업의 큰 축, 파이프의 부식을 막아야 한다

 

최근 신 에너지원으로 셰일가스가 각광받고 있다. 이런 자원은 바다, 해양 지층에서 발굴한다. 이는 해양플랜트로 시추하는데, 여기에 필요한 것이 상당한 양의 파이프다. 이를 시추용 파이프라 한다.

 

플랜트의 파이프는 증류탑에서 저장용기로 원료를 이동시킨다. 원료를 움직이기 위해서는 각 장치를 연결하는 무엇인가가 반드시 필요하며 그 역할은 파이프가 담당한다. 플랜트 전체 설계의 볼륨 중 절반 가까이 차지하며, 건설비용의 25~35%를 필요로 하는 것이 바로 파이프 부분이다.

 

이처럼 파이프는 플랜트 산업과 상당히 밀접한 연관이 있다. 한국생산기술연구 원은 플랜트 산업의 중요기반이 되는 파이프 부식을 방지하기 위한 ICT 기반 해양플랜트 파이프라인 부식 모니터링 센서 및 시스템 기술에 대해 연구하고 있다.

 

해양플랜트 파이프라인을 통해 오일과 가스를 이송합니다. 이 과정에서 오일과 가스에 포함되어 있던 이산화탄소, 황화수소, 염소 등이 발생하는데, 이 물질들이 파이프라인 내부에 심각한 부식을 발생시킵니다.”

 

부식은 화학반응에 의하여 발생하는 재료의 열화 현상으로 일상생활은 물론 산업플랜트에서 사용되는 금속 배관에 많은 영향을 끼친다. 배관내부의 부식을 방치하면 최종적으로 배관이 약해져 파손되거나 산화생성물에 따른 에로죤, 유체 의 오염, 스팀트랩의 오리피스 막힘 현상 등이 발생할 수 있다. 한국생산기술연구원은 이를 방지하기 위한 기술연구를 위해서는 특허동향분석이 우선적이라고 판단했다. 이에 극한환경 파이프라인 ICT 기반 통합 부식 모니터링 및 제어 시스템을 과제로 한국특허개발연구원에 특허동향조사를 신청했다.

 

문제특허와 기술 트랜드 분석이 필요했습니다, 특허 아이디어 제공, 주요기업 보유특허 리뷰, 저온환경 특화 전기화학 부식센서 특허 조사, 고압환경 특화 pH 센서 특허 조사, 부식검출을 위한 저항이용 전기화학센서 특허 조사, 피그(Pig) 특허 정량분석에 대한 연구도 함께 진행됐습니다.”

 

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기술 시장 진입이 충분히 용이하다는 판단을 내리다

 

특허출원은 1990년대 후반부터 이뤄졌고, 최근까지 꾸준히 증가하고 있었다. 그 중 일본이 전체대비 절반에 가까운 점유율로 타 국가보다 많은 특허를 출원했다. 기술은 ICT 기반 제어 시스템 분야에 집중됐고, 각 개별국가에서도 ICT 기반 제어 시스템 분야의 출원이 가장 많은 것으로 나타났다.

 

인히비터 투입 시스템 분야는 최근 급격하게 특허출원 수가 증가되고 있는 분야인 것으로 조사되었으며, 이는 미국이 주도하는 것으로 파악됐다. 소분류별로 동향을 살펴보면, 전기화학적 센서 및 인히비터 저장 및 배송 분야에서 최근 특허출원이 크게 증가한 것으로 나타났다.

 

분석결과 부식 검출을 위한 전기화학 센서는 일본에서 다수의 특허가 출원되었기에, R&D 시에는 주요 출원인의 기술을 참고하는 것이 도움이 될 것으로 판단됐다. 특히 사업화 시에는 먼저 일본 특허와 침해 문제가 없는지 검토해야 할 것으로 나타났다고 한다. 선도기업에서도 관심을 갖는 분야이지만, 특허출원 수 및 특허포트폴리오는 상대적으로 허술한 상태인 것으로 파악됐다.

 

파이프라인의 부식을 판단하기 위한 제어 시스템 및 센서 통신 기술은 전기화학 센 서에 비해 상대적으로 특허 수가 많지 않았습니다. 특히 장대의 파이프라인에 적용하기 위해 요구되는 과제에서는 여전히 다수의 공백 기술이 존재합니다. 따라서 기술 시장 진입이 충분히 용이할 것으로 보입니다.”

 

한국생산기술연구원은 먼저 센서의 검출 값을 통해 부식 정도를 신뢰성 있게 판단하는 제어 시스템과, 부식방지제를 적합하게 투입하는 시스템에 관한 R&D를 우선해야 한다고 진단했다. 이후 통신 분야 전문가와 협력하여 실제 환경에 적용될 수 있는 시스템을 구축하는 방향으로 연구를 진행하는 것이 좋다는 판단이다.

 

한국생산기술연구원은 이번 특허동향조사 시 시스템에 포함되는 검출용 센서 및 부식 방지 물질까지 조사범위에 포함해 세부 검색을 실시함으로 전 방위적인 공백기술영역을 확인할 수 있었다고 한다.

 

특허동향조사를 통해 선도기업의 특허 출원 수 및 특허포트폴리오를 파악하게 돼 향후 후속 연구 방향을 잡을 수 있게 됐습니다. 또 우리나라 기술로 세계 시장 진입이 충분하다는 판단을 내리게 된 것도 수확입니다. 한국특허전략개발원과 스카이법률사무소 등 많은 분들의 도움이 있었기에 가능한 일이었습니다. 마음을 담아 감사인사를 전합니다.”

 

 

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정부RD 특허기술동향조사사업 성과사례 06(한국생산기술연구원).pdf 파일 입니다. [정부R&D 특허기술동향조사사업] 성과사례 06(한국생산기술연구원).pdf

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안승현(전략기획팀)

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