해양 에너지 자원

목차

해양 에너지 자원
1. 금속 광물 자원
1. 망간단괴
2. 망간각(코발트각)
3. 열수광상

해저 석유 개발
1. 해저 석유의 개발 과정
1. 탐 사
2. 굴삭 및 생산
2. 고정식 구조물
1. 자켓식 해양구조물
2. 중력식 구조물
3. 갑판승강식 구조물

<표차례>

<그림차례>

본문내용

배선, 배관을 접속하는 전체 의장을 실시한다. 의장공사와 병행하여 파이프라인 부설선을 이용하여 해저에 파이프라인을 부설한다.
② 생산 및 운반
생산정의 굴착이 끝나고, 생산에 필요한 장치 및 시설을 모두 설치하면, 커미셔닝이라고 불리는 플랜트 전체의 시운전을 시행한다. 그후 석유와 천연가스를 생산하게 된다. 생산된 석유와 가스는 해상플랫폼에서 파이프라인이나 셔틀탱커(해상이 생산기지와 육지 사이를 왕복운항하는 유조선)에 의해 육상 처리설비로 보내진다.
2. 고정식 구조물
해저에 있는 석유나 가스를 생산하기 위해서는 생산시설이 필요하게 되고, 생산시설은 해상의 구조물 위에 설치하게 된다. 이와 같은 생산시설을 갖춘 해양구조물은 수심이나 기능에 따라 여러 가지 형태로 발전되어 왔다. 일반적으로 석유생산을 위한 해양구조물은 수심에 따라 변화하는 형상으로 분류하여, 고정식 해양구조물, 유연식 해양구조물, 부유식 해양구조물로 나눈다.
여기서는 고정식 해양구조물에 대하여 또다시 자켓식, 중력식, 갑판승강식으로 분류하여 각 구조물의 특성이나 기능에 대하여 설명한다. 고정식 해양구조물은 파일 또는 자체 무게 등에 의해 구조물이 해저면에 고착되어 있어 작업중에는 파도나 바람등에 의해서 움직이지 않는 장점을 가지고 있다. 그러나 고정식 구조물은 해면에서 해저면까지 강체로 연결되어야 하므로 수심이 깊어지면 과대한 건조비 등의 단점으로 실용화될 수 없게 된다.
수심에 따른 해저석유 생산용 해양구조물들의 종류.
수심이 깊어짐에 따라 고정식 구조물을 설치할 수 없음을 보여준다
1. 자켓식 해양구조물
자켓식 구조물은 해저면에 타설되어 있는 파일에 의해서 고정된다. 즉, 자켓의 주된 다리가 파일을 감싸고 있는 형태로 지지되고 있으므로 그 이름이 자켓이라 불려지고 있다. 자켓은 주로 원형 실린더 부재로 구성된 골조구조이다. 자켓의 상부에 갑판를 설치하고, 그곳에 처리설비, 거주설비 등을 탑재한다.
일반적으로 자켓은 육상에서 건조되어 유전이 있는 해역까지 이동시킨다. 이동 및 설치 방법은 자켓의 크기나 이동경로의 해상상태에 따라 다음과 같이 나누어진다.
자체부유식 : 2개의 큰직경의 Leg가 부력재의 역할을 하게 하고, 그 부력을 이용하여 부양한 상태로 설치장소에 예인한 후 Leg 속에 물을 주입하여 착저시킨다. 그러나 Leg가 큰 만큼 파랑하중이 크게 작용하고 물을 주입하기 위한 밸라스트 장치로 인해 부가적인 비용이 필요하게 된다.
바지진수식 : 자켓을 진수바지(launching barge)에 탑재하고 예인선에 의해 설치장소까지 이동시킨 후 바지로부터 진수시킨다. 이 방법은 진수시 부가적인 외력 지탱을 위한 강도 증가와 진수용 프레임 등이 요구된다.
현재 자켓은 상당한 수심까지 설치되고 있다. 예를 들면 맥시코만 앞바다의 코냑(COGNAC) 유전은 수심 1,025ft(312m)까지 자켓이 설치되었으며, 1988년에는 멕시코만의 수심 1,350ft(411m)의 장소에 세계최대의 자켓(BULLWINKLE)이 건설되었다.
자켓 구조물을 진수용 바지에 적재하여 설치 해역까지 이동하고 있다
진수용 바지에 물을 주입하여 바지자체를 경사시켜
자켓을 스라이딩 진수시키고 있다
자켓의 Leg내부를 통해 파일을 타공하여 자켓을 고정하고 있는 모습(왼쪽)과
고정된 자켓의 상부에 갑판부의 생산시설 등을 설치하고 있는 모습
자켓 구조물로부터 해저석유를 생산하고 있는 모습
2. 중력식 구조물
중력식은 구조물 자체의 자중에 의해 해저면에 착저시킴으로써 자연적으로 일정한 위치에 고정되는 것으로 주로 콘크리트로 만들어 진다. 일반적인 구조 형상은 중량체 역할을 하는 케이슨(Caisson)을 하부에 두고 케이슨에서 해면까지는 샤프트라는 몇 개의 콘크리트 실린더로 연결하고 샤프트 위에 갑판부를 설치한다. 케이슨 내부 공간은 기름 저장 탱크를 겸하고 있으며, 해저면에서 옆으로 미끄러지는 것을 방지하기 위하여 케이슨 바닥에 스커트(skirt)를 설치한다.
중력형 플랫폼은 상당히 큰 중량이 해저면에 전달됨으로 해저면의 저질이 비교적 견고한 북해 유전 개발에 유리하여, 1973년 북해의 해양유전에 처음으로 설치되었다.
중력형 플랫폼은 드라이 도크 또는 연안의 해상에서 건조된 후, 자체부력으로 부양하여 건설지점까지 예항되어, 케이슨 내에 해수를 주입하여 해저에 설치된다. 이는 설치를 위하여 필요한 해상공사를 단기간에 마칠 수 있기 때문에, 북해와 같이 황천(荒天)이 많은 해역에 유리하다.
북해에 설치되어 있는 전형적인 중력식 구조물에 의한 해저석유 생산과정
이 구조물은 하부에 케이슨이 있고 4개의 샤프트로 갑판부를 지지하고 있다
샤프트가 1개인 중력식 구조물
3. 갑판승강식 구조물
갑판승강식 구조물은 부유식 갑판과 승강식 다리로 구성되어 있다. 즉, 이동시에는 다리를 올려, 갑판부의 부력으로 부양된 상태에서 예인(wet tow)되던가, 또는 부침식 데크바지에 탑재하여 목적지까지 이동된다(dry tow). 목적지에 도착하면 승강장치를 조작하여 다리를 내려 해저면에 착지시키고, 선체를 해면 위로 파도가 미치지 않는 높이까지 올림으로써 마치 고정식구조물과 같이 된다.
이것은 1953년 최초로 DELONG PLATFORM No.1이 건조된 이래로 급격히 증가하였으며, 생산 플랫폼으로 보다는 주로 시추용으로 많이 사용되어 왔다. 굴삭작업 개시 전에 예비하중을 걸어, 다리를 해저지반 속으로 충분히 관입시킨다. 한 지점에서 굴삭작업이 종료되면 다시 선체를 강하·착수시켜 승강장치와 선체의 부력을 이용하여 해저에 뚫고 들어간 다리를 뽑아내어 일정한 위치까지 다리를 상승시켜서 이동한다.
이와 같은 갑판승강식 구조물은 작업시에는 고정 구조물로 선체의 요동이 없어 작업가동률을 높일 수 있지만 가동할 수 있는 수심이 얕아서 120m이상의 수심에서는 사용하기 어려워진다.
예인선을 이용하여 자체 부유해 있는 갑판 승강식 구조물을 예인하여(왼쪽)
목적지에서 다리를 내려 설치된 후의 갑판승강식 플랫폼
데크바지에 의해서 갑판승강식 플랫폼을 이동하여(왼쪽)
데크바지를 침하시켜 갑판승강식 플랫폼을 자체 부유시킨다
실제 해역에서 가동중인 갑판승강식 플랫폼

키워드

해양 에너지,   열수광상,   해저 석유,   금속 광물,   탐 사,   망간단괴