석유 및 가스 산업에서의 3D 프린팅
세계에서 가장 혹독한 환경 속에서의 신뢰성과 공급망 회복탄력성
석유 및 가스 산업은 지구상에서 가장 혹독한 환경 속에서 운영됩니다. 극한의 온도, 고압, 부식성 환경, 그리고 외딴 지역은 장비와 시스템에 엄청난 부담을 줍니다. 동시에 운영사들은 비용 상승, 노후화된 인프라, 점점 더 취약해지는 공급망이라는 문제에 직면해 있는 한편, 안전성을 강화하고 배출량을 줄여야 한다는 압박도 받고 있습니다.
적층 제조(AM)는 상류, 중류, 하류 전 단계의 운영에 걸쳐 핵심 부품을 설계, 생산 및 유지 관리하는 새로운 방식을 제공합니다. 주문형 생산, 첨단 설계 기능 및 재료 효율성을 가능하게 함으로써, AM은 운영자가 신뢰성을 높이고 가동 중지 시간을 줄이며 운영상의 문제에 더 신속하게 대응할 수 있도록 돕습니다.
석유 및 가스 산업의 과제
석유 및 가스 산업은 복잡한 기술적·경제적 요인들에 의해 좌우됩니다:
석유 및 가스 산업에 적층 제조를 도입해야 하는 이유
적층 제조는 석유 및 가스 부품의 설계 및 생산에 있어 근본적으로 새로운 접근 방식을 가능하게 합니다:
- 주문형 예비 부품: 적층 제조(AM)는 리드 타임을 수개월에서 수일로 단축하고, 디지털 재고 전략을 지원하며 재고 비용을 절감하는 동시에, OEM의 지원이 더 이상 제공되지 않는 상황에서도 핵심 부품의 공급 안정성을 보장합니다.
- 가혹한 환경에서의 성능 향상: 내식성 합금과 최적화된 형상 설계로 내구성과 작동 안정성이 향상되었습니다.
- 가동 중단 시간 및 유지보수 비용 절감: 생산 및 교체 속도가 빨라짐에 따라 시스템의 신뢰성을 유지하고 예기치 않은 가동 중단을 줄일 수 있습니다.
- 복잡한 부품에 대한 설계 유연성: 내부 채널, 격자 구조 및 형상 최적화를 거친 기하학적 구조는 유동, 열전달 및 구조적 안정성을 향상시킵니다.
- 운영 유연성 향상: 적층 제조(AM)를 통해 특정 현장 조건이나 성능 목표에 맞춘 부품을 신속하게 반복 설계할 수 있습니다.
해상 플랫폼부터 정유소 및 LNG 시설에 이르기까지, 적층 제조(AM)는 신뢰성과 공급망 회복탄력성을 높이는 전략적 수단으로 자리 잡고 있습니다.
석유 및 가스 산업에서의 3D 프린팅 활용
적층 제조(AM) 기술은 이미 다양한 석유 및 가스 부품에 성공적으로 적용되고 있습니다. 이러한 적용 사례들은 적층 제조 기술이 실험 단계에서 벗어나 실제 운영 환경에서 검증된 양산 가능한 솔루션으로 발전해 가고 있음을 보여줍니다:
- 밸브 및 밸브 부품: 내식성 향상, 경량화, 유로 최적화.
- 유량 제어 및 측정 장치: 향상된 유량 안정성과 열적 특성을 통해 측정 정확도를 높였습니다.
- 내식성 부품: 수명 연장을 위해 설계된 슈퍼 듀플렉스, 니켈 합금 및 티타늄 부품.
- 복잡한 다면체와 내부 채널: 기존 방식으로는 제조가 불가능한, 고효율의 공간 절약형 구조.
- 구형 장비용 예비 부품: 기존 공구 없이도 구형 부품을 신속하게 교체할 수 있습니다.
내식성 밸브 부품
부식성이 강한 해수 환경에서는 밸브 부품이 급속한 부식을 겪거나 교체 주기가 짧아지는 경우가 많습니다. 적층 제조(AM) 기술을 통해 부품을 재설계함으로써 내식성을 향상시키고 수명을 연장하며 재료 사용량을 줄여, 상당한 비용 및 성능상의 이점을 입증했습니다.
- 1주 소요 기간
- 총 비용 30% 절감
- 15% 경량화
LNG 기화기의 측정 안정성 향상
LNG 처리 과정에서 유량이나 온도의 미세한 편차조차도 측정 정확도와 상업적 가치에 영향을 미칠 수 있습니다. AM 기술을 활용하여 기화기 설계를 최적화함으로써 유동 특성과 열적 균일성을 개선했고, 그 결과 측정 성능이 훨씬 더 안정화되었으며 공정 신뢰성도 향상되었습니다.
- >GHV 측정 변동성 50% 감소
- 279mm 알루미늄 부품
- 150 bar(g) 내압 시험 완료, ATEX 인증 준비 완료
석유·가스 산업에서의 AM 확대: 시제품 제작에서 디지털 공급망까지
엑슨모빌은 실험 단계에 머물던 3D 프린팅에서 현장 중심의 디지털 공급망으로 전환하고 있습니다. API 20S 표준을 기반으로 정유소는 이제 LPBF 기술을 활용해 임펠러와 같은 인증된 금속 부품을 주문형으로 생산할 수 있게 되었습니다.
이 회사는 방대한 물리적 재고를 디지털 부품 파일과 공유 산업 데이터베이스로 대체함으로써 보관 비용을 절감하고, 교체 주기를 단축하며, 공급망의 회복탄력성을 강화하고 있습니다. 또한 인력 양성 프로그램과 디지털 전환 준비 활동을 통해 전 세계 사업장에서의 도입 속도를 더욱 가속화하고 있습니다.
석유 및 가스 분야에 EOS를 선택해야 하는 이유
EOS는 금속 적층 제조 분야의 심도 있는 전문 지식과 엄격한 규제를 받는 핵심 산업 분야를 지원해 온 오랜 경험을 결합하고 있습니다. 이는 석유 및 가스 사업자에게 다음과 같은 이점을 제공합니다:
- 신뢰할 수 있고 일관된 산업 생산
- 부식성 및 고압 환경에 적합한 고성능 소재
- 자격 및 인증 절차 지원 (예: DNV, API)
- 업스트림, 미드스트림, 다운스트림 전반에 걸친 검증된 적용 사례 및 실증된 활용 사례
- 설계, 테스트 및 생산을 지원하는 글로벌 파트너 생태계
- 내구성, 추적성 및 장기적인 운영 안정성을 고려하여 설계된 시스템
EOS는 석유 및 가스 기업들이 신속한 시제품 제작부터 완전한 양산 단계에 이르기까지 적층 제조의 잠재력을 최대한 발휘할 수 있도록 지원함으로써, 보다 탄력적이고 유연하며 효율적인 운영을 가능하게 합니다.