해양플랜트 IT융합 기자재 산업, 그 변화와 기회 2013. 2. 27. 한상철 주력산업 IT융합 PD실/KEIT/MKE
말씀드릴 순서
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I-1. 조선해양산업의 환경 변화 AS-IS 글로벌 경기 침체, 후퇴 건조중심 저부가가치 산업 한계 직면 시장포화에 따른 성장 둔화, 매출 감소 에너지 부족과 고유가 현상 해양자원개발에 따른 해양플랜트 시장 급성장 폐쇄적 클럽 방식의 비즈니스 특성 자체광구 無 프로젝트 수행경험 부족 해양엔지니어링 기술부족 기술의존도 심화 세계기술시장 진입 난망 핵심경쟁력 하락 자원개발역량 저하 기술/시장 환경변화 BRIDGE 플랜트+IT기술의 접목 해양플랜트 산업 변화를 시장진입의 기회로 활용 TO-BE 한국의 강점을 접목한 고부가가치 시장 확보 고도의 선박제작역량 육상 플랜트 엔지니어링 IT 일류기술 접목 국가차원 인프라 구축 지원 2
I-2. 국내 조선해양산업의 패러다임 변화 2011년 조선 3사: 해양플랜트 중심으로 $500억 수주 - 현대중공업 : $198억 (드릴쉽, 해양플랜트) - 대우조선해양 : $148억 - 삼성중공업 : $150억 조선3사 해양플랜트부문 수주 비중 57% 198 수주액(억불) 148 150 조선 43% 조선/해양 비중 해양 57% 현대중공업 대우조선해양 삼성중공업 3
I-3. 국내 조선ㆍ해양플랜트 산업 현황 2012년 대형조선업계의 해양플랜트 수주 경쟁 심화 - 글로벌 불황 조선 수주 위축 : 해양플랜트 분야에 역량 집중 - 고유가 지속 + 후쿠시마 원전사고 + 친환경 청정연료 LNG 수요 지속 증가 LNG-FPSO, 심해용 Drill Ship등 Upstream 용 해양플랜트 발주 증가 전망 - Shale Gas 생산기술 발전 Downstream 용 FSRU의 발주 증가 전망 - 해상풍력 설치선 등 특수작업선 발주 증가 예상 국내조선 빅3 해양시추/생산설비 수주 집중 전망 - 설계팀 통합 운영 : 조선설계 해양설계 - 설계/생산 인력/조직 : 해양 설계/생산에 인력/조직 우선 배치 - 플랜트 기자재 자체개발 역량 확보를 위한 노력 착수 한국의 조선해양산업의 미래는 해양플랜트 4
I-4. 해양플랜트 시장 전망 시장 규모 및 전망 5000 4000 3000 2000 1000 0 108 260 CAGR 13% (2010~2030) 해상 Platform Subsea 시스템 283 645 508 1,307 795 2,222 1,115 3,265 2010 2015 2020 2025 2030 심해 해양플랜트 시장 - 2020년 $1,800억 - 2025년 $3,000억 연평균 성장률 (CAGR) - Platform : 12.4% - Subsea : 13.5% 세계시장규모 (억달러) 13 14 15 16 17 20 25 30 해상 Platform 189 250 283 320 361 508 795 1,115 Subsea 시스템 383 556 645 748 868 1,307 2,222 3,265 전체 572 806 928 1,068 1,229 1,815 3,017 4,380 * INTSOK2010 활용(지식경제 R&D 전략기획단 자료 참조) 5
I-5. 해양플랜트 발전 방향의 변화 해양자원 개발 확대 근해, 천해 원해,심해,극해 오일, 가스 중심 고부가광물 품질 강화 원해,심해,극해 품질 강화 폭발 위험성 상존 원격, 무인운영 요구 증대 NOC 부상 자원보유국의 자국이익 추구, 사업의 위험도/복잡도 증대 턴키 방식 계약 (종합기획 역량 확보 중요) 6
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II-1. 국내 해양플랜트 기자재 산업 해양플랜트기자재 특성 : 해양플랜트 선가의 35~55%를 차지 - EU, 미국, 일본 등 선진국에 비해 제품의 차별 기술, 신뢰도, 납품실적 상대적인 열위 - 산업적 진입기 수준에 머물고 있음. 해양플랜트 기자재 국산화율(FPSO, Semi-Rig, Drillship 등에서) : 25%~35% - 핵심 기자재를 수입에 의존하고 있는 상황 - 상선 조선기자재 국산화율 : 평균 80~90% 적 요 국산화율 비 고 1. 기계장치 15~20% 2. 배관재 15~20% - 대부분의 기계 장치류 수입 - Vessel 및 Heat Exchanger등 단순 제작 장치 및 국산화 - Bulk Material 및 일반 Valve는 국산화 - 고압 및 특수재질 Valve류는 수입 - Control Valve 및 Shut Down Valve등 계장용 Valve 전량 수입 Umbilical Manifold s Subsea Trees Riser Flowline 3. 전기장치 35~45% 4. 계장설비 10~15% - UL등 Certificate 문제로 대부분의 전기 Panel류 수입 - 전동기 Motor도 대부분 수입 - Cable 및 Tray등 Bulk Material은 국산화 - 대부분 계장 설비 수입 -Tubing 및 Tube Fitting등 Bulk Material 만 국산화 5. Safety 설비 5%내외 - 대부분의 Safety 설비 수입 8
II-2. 해양플랜트 기자재 장비의 특성 기술 / SPEC. 관련 사항 - 조선에 사용되는 장비와 달리 모든 장비 사양은 발주처 사양에 준하여 제작함 - Off-Shore 에 설치되고, Life Time 이 길기 때문에 자재관련 사양이 까다로움 - 선급 및 조선규격과 별개로 API 등의 국제 Standard 및 Code 적용 - 발화 Gas 등의 취급으로 인하여 방폭 등급 적용이 까다로움 - 발주처의 Engineering 에 대한 기술적 요구 사항이 많음 - 다양한 Documentation 및 설계 도서 요구 기술 / SPEC. 관련 사항 - 발주처의 사전 승인 Vendor 에 등록되어야 함 - 단속적인 발주가 이루어짐 - 품목 다변화 필요 9
II-3. 기자재 외국 Vendor의 문제점 - Vendor와의 Communication에 문제 (시간차 / 지역적 문제) - 납기 관리가 어려움 - 기술적인 사안 문제 해결을 위한 잦은 Meeting 이 필요함 - 각종 Inspection 및 검사 참석에 어려움 - 장비 운송 시 문제점 (운송 기간, 분리 운송, etc) - Field Constructibility 부족 및 Yard 시공시의 불일치 사항 발생 - 시운전시 문제점 발견 시 해결에 어려움 및 많은 시간 소요 - Field Service Engineer 동원에 어려움 10
II-4. 해양플랜트 생애주기별 분석 <해양플랜트 생애 주기별(value chain) 분석> FEED 단계 EPC 단계 PM 개념설계 기초설계 상세설계 구매 시공 유지보수 Phase Ⅰ Phase Ⅱ Phase Ⅲ Phase Ⅳ Phase Ⅴ 발주처/PM 플랜트사업 타당성검토 용역발주 FEED 개념설계,기초설계,비용산출 Vendor list 확정 및 견적요청 용역발주 EPC 상세설계 조달 제작업체 발주 (VL등록필수) EPC 제작감리 설비제작업체 설비 자재납품 EPC 건설진행 및 건설업체 감리 건설업체 건설 착수 설비제작업체/건설업체 소요자재산출 및 견적서제출 발주처 주설비 및 long term item 先 직발주 추세 PM FEED : Front End Engineering & Design PM: Project Management EPC: Engineering, Procurement, Construction Value Chain 전반부의 고부가가치 단계(PM,FEED,Basic Design)는 선진 업체가 주로 담당 - 현재 생산기술의 절대적인 우위를 점하고 있음에도 불구, 설계기술의 자립화가 필요 플랜트 프로젝트에 참여하기 위하여는 발주처에 Vendor 등록 필수 국내 업체는 대부분 FEED 완료 후 분리 발주된 EPC만 수주(국내 업체 플랜트 TurnKey 수주 제한적) - FEED 단계에서 Vendor, 기자재규격 등이 확정되므로 EPC사 대상 EVI 활동의 효과는 제한적 향후 국내 해양플랜트산업의 경쟁력을 한층 높이고 산업의 고부가가치화 실현을 위해 생애주기의 다른 영역으로의 진입에 성공할 수 있는 전략과 실천방법을 개발할 필요성 11
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III-1. 해양플랜트 핵심기자재 분류 해양플랜트는 4개의 핵심파트로 구성 Drilling (시추), OPS (석유/가스 정제), Subsea (심해), Mooring (정박) 출처: 김강희, 해양플랜트 기자재산업의 비전과 미래전략, 제1회 조선해양산업 미래전략포럼, 2008. 02. 13
III-2. 해양플랜트 IT융합 이슈 분석-단계별이슈 단계 IT융합 이슈 ITs FEED (Feed Designer) 해양자원의 경제성, 해저지형 및 해상기후 등 모든 요인 분석 자원생산관련 시스템(IT기능포함)의 모든 사항 결정 분석과 설계를 위한 지원도구 (SW) Plant Design Tools Feasibility Test Tools Simulators 설계 (EPC) FEED단계의 Concept기반 요구사항에 따라 Hull-side 설계 FEED 요구사항 및 Hull Design기반 IT시스템 설치 가이드 Hull Design Tools Simulators 건조 설치 (EPC) (건조) Top-side IT시스템 설치 및 검증 (설치) 심해 설치를 위한 원격 영상 감시 및 제어, 설치 로봇 Tailored Functions & GUI Programming ROV, ICSS (DCS, ESD, FGS, MCS, SCADA) 운영 (Operator) 생산 효율성 제고를 위한 감시/제어 시스템 대형 해상 사고를 방지하는 장애예지 시스템 Human Error 예방을 위한 운영자 인터페이스 시스템 Operation SW ICSS (DCS, ESD, FGS, MCS, SCADA) 14
III-4. 해양플랜트 IT 융합 기술의 방향성 1. 기본ㆍ개념 설계 IT융합 기술 FEED능력 배양 FEED 단계 용 설계 Tool의 개발 설계 모듈의 library화 2. 해양플랜트 생산 IT융합 HILS기술, 시뮬레이션 기술을 접목한 Smart Off-shore Plant 생산 지원 시스템 개발에 중점 3. 해양플랜트 유지보수 및 운영 서비스 IT융합 안전ㆍ친환경을 고려한 지식기반의 무인 운영 시스템 개발에 중점 15
III-5. 해양플랜트 IT 융합 기술 범위 1. 설계기술(FEED 및 생산설계) 설계 Tool의 개발 및 국산화 2. 생산 효율화 기술 전자도면화 기술 HILS 및 시뮬레이션 기술 3. 지식기반 무인운영 및 유지보수 기술 원격정밀제어 원격유지보수 : 실시간 무인 감시/진단/복구/보안 지식기반 예지보전 플랫폼 SW 4. 해양 무선통신기술 멀티홉 릴레이 통신 기술 해상용 장거리 RF 및 안테나 기술 해양 통신 시스템용 부품 기술 유무선 통합 OPAN 기술 (OPAN:Off-shore Plant Area Network) 5. 에너지 효율화 및 친환경 기술 해양플랜트 에너지 절감 기술 해양 에너지 생산 기술 오폐수 처리 기술 6. 해양플랜트 서비스 기술 서비스 관리 기술 운반/해체/설치 운영기술 7. 해양자원 생산융합 기술 IT/로봇 접목에 의한 탐사/시추/생산/해체 16
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IV-1. 해양플랜트 IT융합 기자재 요소별 이슈 요소 IT융합 이슈 도전 이슈 Sensor & Valve 해양플랜트 기자재 밀착형 센서/밸브 국산화 Instruments + Sensor/Valve 융합 고감도/고정밀/고신뢰 센서 밸브 Network Protocol (센서네트워크) 표준에 준하는 안정적인 필드버스 시스템 Analogue방식 유선 필드버스 방식 무선 필드버스 방식 Offshore Plant Area Network 아키텍처 고강도/초소형/고신뢰/ 저전력/무선 필드버스 실시간성/안전성 Systems DCS (Distributed Control System), ESD (Emergency Shut-Down System), FGS (Fire & Gas System), MCS (Master Control System), SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Easy Integration 및 Smooth Migration 소형화/실시간성/강건성 Software 설계 도구 (Plant, Ship, Subsea, ) 시뮬레이터 (Feasibility, Verification, Certification, ) 운영 SW (생산효율성, 사고예방, ) 18
IV-2. 해양플랜트 설계와 IT Offshore Construction (설계, 관리, 측정) 설계: 구조물 설계용 3D CAD 소프트웨어 관리: 구조물 상태관리용 소프트웨어 측정: 기자재 부식, 파손등의 정보제공용 소프트웨어 주요 기업 및 제품 업체명: (영국, 1967년 설립) 25개국 46개 지사 주요제품:, PDMS 12, P&ID 실적 1976년 세계최초 3D 플랜트 설계 시스템 개발 45년 이상 전세계 오너 오퍼레이터, 조선해양 기업을 위한 소프트웨어 솔루션 공급 지난 10년간 North Sea 및 Gulf of Mexico 지역의 80% 이상의 대규모 플랜트 생산 시설에 이용 [출처: wikipedia, offshore technology.com] 플랜트 구조물 설계용 3D CAD SW 플랜트 설계 관리 시스템 플랜트 기자재 측정 시스템 19
IV-2. 해양플랜트 설계와 IT 해양플랜트 구조물 설계 소프트웨어 해양플랫폼 Top-side 구조물 설계용 BIM 소프트웨어 구조물 자동 제작, 해양플랫폼 및 재킷(Jacket) 모델링 SW 주요 기업 및 제품 기업: (독일) - 30년간 플랜트 설계 관련서비스 경험 보유 제품: 기타: 현재(2012.5.) AVEVA가 인수 (bocad의 지적재산권, 전 직원, 자산 포함) 3D 설계 영역 강화를 목적 플랜트 Top-side 설계용 3D CAD SW 구조물 자동 제작용 소프트웨어 시스템 플랜트 재킷 설계용 3D CAD SW 20
IV-3. 해양플랜트 시뮬레이터 FEED 요구사항 해양플랜트 설계 2D/3D 설계 도면 해양플랜트 건설지원시스템 3D 모델링 해양플랜트 가상 공간 (시뮬레이터) Web 기반 VR 기반 Hil simulator 특징 : Track record에 대한 상대적 의존도가 낮음 21
IV-3. 해양플랜트 시뮬레이터 해양 시뮬레이션 소프트웨어 분류 해양 탐사용 소프트웨어 (Marine Survey) Precise positioning of any sub-sea installation Automated monitoring for scour around foundations 3D pipeline inspection 주요 기업 및 제품 기업: (덴마크,1978년 설립) - 해양탐사 솔루션 제공 제품:, NaviScan 실적: 86% export share, business in 25 countries [출처: EIVA software news, Feb. 2012] Foundation positioning Scour monitoring 3D pipeline inspection 22
IV-3. 해양플랜트 시뮬레이터 해양 시뮬레이션 소프트웨어 분류 해양 정박 및 향해용 소프트웨어 (Positioning and Navigation) 유체역학 탐사 장비용 소프트웨어 (Hydrographic survey) 해양 정박을 위한 3차원 데이터 처리 소프트웨어 주요 기업 및 제품 기업: (네델란드) 30년이상의 해양탐사분야 전문기업 제품:, Dredging, Process, Offline, Survey 실적: development and installation HW and SW for use in the offshore, commercial fishing, survey, maritime construction and dredging sectors Positioning Software and Hardware Navigation Software and Hardware 23
IV-3. 해양플랜트 시뮬레이터 해양 시뮬레이션 소프트웨어 분류 해양플랜트 운영 교육용 시뮬레이션 소프트웨어 Anchor handling, supply vessel and simulator-based training Advanced display solutions 주요 기업 및 제품 기업: (노르웨이, 2004년 설립, 1,500명) 제품:, simulator bridge 실적: 프랑스, 싱가포르, 노르웨이 해양플랜트 교육센터 납품 및 2012년 호주에 세계최대규모의 해양 시뮬레이터 납품 [출처: offshore technology.com] 해양플랜트 크레인 시뮬레이터 해양플랜트 운영용 시뮬레이터 Small dome display solution 24
IV-4. 해양플랜트 운영 SW 해양플랜트 운영 SW 분류 문서 제어 및 관리 시스템 (ILM 소프트웨어) ILM: Integrated Lifecycle Management 해양플랜트 자산관리 및 엔지니어링 콘텐츠 관리 시스템 해양플랜트 자동화 및 안전성(safety) 솔루션 위험 및 지침(compliance) 관리 시스템 25
IV-4. 해양플랜트 운영 SW 해양플랜트 운영 SW 분류 문서 제어 및 관리 시스템 (ILM 소프트웨어) FEED 단계에서부터 운영단계까지의 생명주기(life cycle) 관리 프로젝트 온라인 협업 솔루션 주요 기업 및 제품 기업: (Texas, 미국, 1995년 설립, $25m+) 제품: 주요고객: AMEC, Apache 외 14개 oil and gas major (200,000 users, 56 countries) 온라인 협업용 문서제어 시스템 프로젝트 문서 제어 및 관리 프로세스 프로젝트 정보 공유 시스템 26
IV-4. 해양플랜트 운영 SW 해양플랜트 운영 SW 분류 해양플랜트 자산관리 및 엔지니어링 콘텐츠 관리 시스템 AIM: Asset Information Management ECM: Engineering Content Management 주요 기업 및 제품 기업: (네델란드, 1983년 설립) 제품:, Kronodoc, ImandrA 실적: 30만명 이상의 AIM, ECM 사용자 [출처: offshore technology.com] 해양플랜트 자산관리(기자재 등) 시스템 해양플랜트 공정 및 운영관리를 위한 콘텐츠 관리 시스템 27
IV-4. 해양플랜트 운영 SW 해양플랜트 운영 SW 분류 해양플랜트 자동화 및 안전성(safety) 솔루션 해양플랜트 공정 효율 솔루션 해양플랜트 생산 보고 시스템 주요 기업 및 제품 기업: (영국, Fortune 100대 기업, 종업원 13만명, 연구원 2만명) 제품:, Intuition Executive 주요고객: Oil and Gas 분야 90%이상의 market share (세계 1위) [출처: CNN Money, Feb. 2012] 프로세스 지식 시스템(PKS), Advanced Process Control (APC) 통합된 안정성 솔루션 (Integrated Safety Solution) 28
IV-4. 해양플랜트 운영 SW 해양플랜트 운영 SW 분류 위험 및 지침(compliance) 관리 시스템 Risk assessment and control system Incident management, Action process system Controlled document management 주요 기업 및 제품 기업: (호주, Fortune 100대 기업, 종업원 12.2만명, 연구원 1.9만명) 제품: 실적: 고객 4만명 (Asia-Pacific, North America, Europe and Middle East) [출처: offshore technology.com] Well specific risk assessment (QRAs) Compliance management system 29
IV-5. 해양플랜트 기타 IT 이슈 장기간 원해에 고립되어 생활해야 하는 운영요원/엔지니어를 위한 QoL에 대한 니즈 플랜트내 운영자의 노령화 현상 (평균 50세 이상) 특급 기술자를 위한 생활의 질 향상과 관련된 IT 기술 작업공간과 거주공간의 안전한 분리 등 30
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V-1. 해양플랜트 산업 동향 요약 개발결과물의 track record 를 확보하기가 어려움 국산 기자재/부품의 현장 적용 사례 확보가 어려움 해양플랜트 국산 IT 기자재 시장 진입이 매우 어려움 32
V-2. 건강한 해양플랜트 생태계 구축 33
V-4. 결론 1. IT융합 기자재 R&D 예산 확충 2. 기자재 연구 시설 및 인증 인프라 확대 3. 지역 및 산업 클러스터 지원 사업 확대 4. 인력양성 기술, 마케팅, 장비 구매, 서비스 5. 국제교류 활성화 34
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