지난 2월, SK이노베이션의 주력 생산기지인 SK이노베이션 울산Complex(이하 울산CLX)에서 벙커씨(B-C)*를 사용하는 마지막 보일러인 종합동력 B102 보일러가 가동을 멈췄다. 이로써 울산CLX 동력공장의 벙커씨 동력보일러** 시대는 막을 내리게 됐으며, 동력보일러 연료는 친환경 연료인 LNG로 전환하며 ESG(환경, 사회, 지배구조) 경영 가속화에 나선다.

(*) B-C(벙커씨) : 석유제품 중 가장 많이 유출(수율 약 40%)되며, 나프타(Naphtha) 유분에서 경질유를 제거한 유출유와 상압잔사유의 혼합물 및 상압잔사유 자체를 말함

(**)동력보일러 : 동력보일러는 울산 CLX의 전체 공정에 위치한 터빈에 시간당 500~1000톤의 스팀(Steam)을 생산/ 공급한다. 엔진 연소를 통해 자동차가 주행이 되는 것과 같이, 터빈 가동을 통해 울산CLX 전 공정의 안정적인 운영을 가능하기 때문에 동력보일러는 매우 중요한 설비.

울산CLX는 대기환경보전법 상 대기배출허용 기준이 강화되면서, 동력보일러 연료를 황함량이 0.3%인 기존 벙커씨에서 친환경 고효율 연료인 LNG로 100% 전환하기 위한 설비투자를 추진하고 있다. 울산CLX 동력공장은 지난 2019년 11월부터 울산CLX 동력공장 내 총 8기의 벙커씨보일러에 총 690억 원을 투입해 가스 버너(Gas Burner) 교체, 보일러 LNG 공급 라인 개선, 방지시설 설치 등 연료전환 및 탈질설비(SCR, SCR 촉매를 통한 환원반응으로 질소산화물을 저감하는 방식) 신설 작업을 숨가쁘게 진행해 왔다. 마침내 지난 2월, 울산CLX의 마지막 벙커씨 보일러가 LNG로의 연료 전환 및 개선 작업을 위해 가동을 중지했다. 이제 더 이상 울산CLX에서 벙커씨를 연소하는 보일러는 볼 수 없게 됐다.

| 울산Complex, 동력보일러 연료를 청정 연료인 LNG로 전환하는 친환경 프로젝트를 시작하다!

이를 위해 울산CLX는 지난 2018년 8월부터 ‘대기환경보전법 상 대기배출허용 기준 강화에 대한 입법 예고 강화 기준의 충족 및 방안’에 대한 스터디를 진행했다. 울산CLX는 기존의 F.O(Fuel Oil, 중질유) 연료를 그대로 사용하면서 대기오염물질 배출허용 기준을 충족하는 단기적인 관점이 아닌, 지속적으로 강화되고 있는 대기환경 규제와 사회적 요구에 선제적으로 대응하고 대기오염물질을 획기적으로 줄일 수 있는 방안을 고민했다. 그 결과, 기존의 F.O보다 청정 연료인 LNG로 동력보일러 연료를 변경하는 것으로 최종 개선안을 확정했다.

▲ SK에너지 동력공장 구성원이 울산CLX 내 벙커씨 보일러 가동 중단 버튼을 조작하고 있다.

하지만 해결해야 할 과제들도 많았다. 울산CLX 내 설비들에 지속적으로 스팀을 공급해야 하기에 스팀 계통 보일러의 가동 중단은 불가능했으며, 따라서 연료 전환 작업을 위해 개선 대상인 8개의 보일러를 한 번에 끌 수 없는 상황이었다. 이번 연료 전환 작업을 계획/설계하고 전체적인 일정을 관리한 SK에너지 동력공장 이천성 PM은 “공정이 운전되는 동안 개별 보일러의 개선 작업이 이뤄져야 했다”며 “스팀 계통에 문제가 발생하지 않으면서 공정 스팀 수요 변화에 맞춰 안정적으로 스팀을 공급할 수 있도록 보일러 운영 계획과 작업 일정을 짜고 위험이 될 만한 요소를 사전에 파악해 대책을 수립하는 것이 중요했다”고 말했다.

▲ 수십 년간 사용한 울산CLX 내 벙커씨 보일러

울산CLX는 수십 년간 사용해 온 동력보일러의 연료를 기존 F.O에서 LNG로 전환하기 위해, F.O를 사용하도록 설계된 보일러의 연소설비들을 교체했다. 또한 LNG 연료를 연소할 때 발생하는 연소 공기 부족, 보일러 튜브(Tube) 온도 상승 등의 제약 요소를 해소하는 것은 물론, LNG의 장점을 십분 활용할 수 있도록 설계를 진행했다.

이와 함께 기존 배출량 대비 80% 이상 감소라는 도전적인 목표를 설정했다. 이를 달성하기 위해 울산CLX 동력공장은 수많은 검토를 거쳤고 마침내 최적의 개선안을 도출할 수 있는 설계가 완성됐다. 여기에 SK에너지 동력1 Unit 제갈헌 총반장을 필두로 현장 구성원이 합심해 여러 리스크(Risk) 요소를 점검했고, LNG로 연료를 교체한 뒤의 영향을 지속적으로 모니터링했다. 이를 바탕으로 여러 번의 시뮬레이션을 거듭한 덕분에 준비한 작업 계획은 차질없이 진행될 수 있었다.

| LNG로의 연료 전환, 친환경 가치 창출은 물론 비용 감소까지!

LNG로 연료를 전환하면서 울산CLX에는 큰 변화가 찾아왔다. 먼저 동력보일러의 F.O 관련 부속설비가 사라지게 되면서 F.O의 이송/저장/연소를 위해 사용됐던 많은 에너지원이 줄어들었다.

또한, 기존 벙커씨 사용 대비 동력보일러에서 배출하는 대기오염물질 및 온실가스 등이 대폭 감소하게 됐다. 연간 이산화탄소(CO2) 160,000톤, 질소산화물(NOx) 858톤 규모로 기존 배출량 대비 각각 약 25%, 약 72%를 줄일 수 있다. 이와 더불어, LNG는 황이 포함되지 않아 기존에 발생하던 황산화물(SOx) 1,010톤 및 미세먼지(PM10) 12톤은 100% 저감이 가능하다.

▲ 친환경 LNG로 연료 전환에 따라 기존 벙커씨 사용 대비 동력보일러에서 배출되는 대기오염물질 및 온실가스 대폭 감소

모든 동력보일러가 LNG 연료로 전환되는 오는 7월경, 울산CLX는 친환경 사회적가치(Social Value, SV)와 경제적가치(Economic Value, EV)를 동시에 창출될 수 있게 된다. 기존 벙커씨 보일러에서 발생되는 이산화탄소 및 황산화물, 질소산화물(NOx) 등의 감축 효과는 물론, 황이 포함되지 않은 LNG 연료 직도입으로 보일러 효율을 개선시켜 연료사용량을 절감할 수 있다. 이로 인해 이산화탄소 배출량을 더욱 줄일 수 있는 선순환을 가져오게 된다.

이번 프로젝트를 통해 울산CLX는 온실가스로 인한 기후변화 문제를 줄이는 것과 동시에 에너지 효율화를 달성하는 한편, 폐수 재이용을 비롯한 다양한 사업을 검토하면서 ESG*** 경영을 더욱 확대·발전시켜 나갈 계획이다.

(***) ESG(Environmental, Social and Governance) : 비재무적 요소인 환경(Environment), 사회(Social), 지배구조(Governance)