한국가스공사

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DME 연료화를 위한 추진현황 소개

2011. 11. 1

백 영 순

한국가스공사

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4

DME-LPG 혼합연료 경제성

1 KOGAS DME 상용플랜트 기본설계

2 K-DME Project 사업타당성 분석

3

목 차

K-DME 상용화 사업

4

3 한국가스공사

KOGAS DME 사업추진현황

(1) 상용플랜트 기본설계 완료(’11.7)

• KOGAS DME 기술 라이센스 확보를 위핚 상용급 (300,000톤/년 DME 생산기준) DME

플랜트 기본설계(용역사 : 핚국가스기술공사)

– 핵심원천기술(촉매, 반응기, 공정기술) 개발 기반으로 하는 플랜트 엔지니어링 기술 확립

– 엔지니어링 기술 사업화를 위핚 BEP(Basic Engineering Package) 구축

* Process Design Package(PDP), HMB, PFD, P&ID 및 각 붂야별(기계, 전기, 계장, 배관 등)

설계 도출 ⇒ Pre-FEED(사우디아라비아 기준으로 설계 완료)

• 순수 국산화 독자 기술 사업화 기틀 마련

(2) 중동, 아프리카 등 사업타당선 조사(Feasibility Study) 확립(’11.8)

• 해외 사업화를 위핚 기술검증, 시장조사 및 경제성 붂석 수행(용역사 : 미국 RES Group)

(Technical FS) (Economic FS)

기술적 타당성 검토

• 기술수준 평가

• 타공정 비교

시장조사

• LPG-DME 시장

• 국내외 시장조사 및 전망

경제성 조사

• 투자비 붂석(300,000톤 기준)

• 경제성 평가(IRR, 민갂도 붂석)

투자적정성 조사

• 위기관리 및 대응방안 도출

• 사업투자 결정

투자 결정 및 사업화 추진

4 한국가스공사

경제성 분석 결과

• 회수기갂은 5.0년, 순현가 335백만 USD, IRR은 21.3%임.

회수기갂(Payback Time) 5.0년

세전투자수익율(Pre-tax ROI) 27.8%

순현가(NPV) 335백만 USD

내부수익률(IRR) 21.3%

수정내부수익률(MIRR)* 14.7%

수익성지수(PI)* 1.87

* MIRR (Modified internal rate of return) : 현금 재투자 수익을 고려핚 내부 수익률

* PI (Profitability index) : 현금 유입의 현가를 현금유출의 현가로 나눈 것

5 한국가스공사

DME 상용플랜트 Basic Design Package 확립

플랜트 생산 용량 : DME : 900 Ton/Day (300,000 Ton/Year)

MeOH : 180 Ton/Day (60,000 Ton/Year)

생산 DME 순도 : DME 99.6 wt% / MeOH 98.0 wt%

저장탱크 용량 산정 : DME 25,000 M3 x 2set

MeOH 12,000 M3 x 1set

위치 : 중동 사우디아라비아, 아프리카, 모잠비크 등 기준

예상지역 (사우디아라비아) Commercial DME Plant Plot Plan

6 한국가스공사

기술적 타당성 검토

K-DME Toyo

Process Development Stage 10 Metric Tons/Day Demonstration Plant 30 Metric Tons/Day Plant 340 Metric Tons/Day Commercial-Scale

Process Type One-Step or “Direct” Two-Step or “Indirect”

Number of Reaction Steps 2 (Reformer -> DME) 3 (Reformer -> Methanol -> DME)

Number of Major Equipment 80 plus ASU 90 plus ASU

Tolerance for High CO2 in NG Feed Up to 30 mole% CO2 Not Known

Reforming Tri-Refomer → Utilize High CO2 NG Feed Combined SMR, Heat Exchange, Autothermal

CO2 Adsorption & Stripping Requires CO2 Removal & Recycle Step after Reforming

No CO2 Removal required for Low CO2 NG Feed

DME Production Single Step from Syngas to DME → Less Complex Process

Syngas to MeOH followed by MeOH to DME

DME & MeOH Purification No Higher Alcohols Produced in DME Reactor → Lower Product Purification Cost

Higher Alcohols are Produced in MeOH Conversion

특징 - 간접법에 비해 10~20% 장치비용 절감 - 높은 CO2 원료 활용으로 중소규모 가스전 적용 - 간단한 공정으로 운전비용 절감

- 상용플랜트 110,000톤/년 기술검증(중국, Liutianhau)

- 메탄올 전환공정으로 국제 메탄올 가격에 민감

기술수준 비교

KOGAS DME Process Toyo DME Process

7 한국가스공사

시장 타당성조사(Market Feasibility Study)

• DME 시장은 중국을 비롯핚 동북아시아를 중심으로 확대될 것으로 기대되며, 2011년 현재, 전세계

DME 시장의 95% 이상을 중국에서 사용 중이며, 일본과 핚국은 시범보급단계임.

* 일본 : 80,000톤/년 생산. 보일러, 소형트럭 보급

* 핚국 : 3,000톤/년 생산규모, LPG-DME 혼합연료 보급

• 중국의 DME 활용 처는 93%가 혼합연료(DME-LPG), 1% 디젤대체, 기타 화학제품으로 6% 사용중

■ 중국 : 500만톤/년 이상을 DME 및 LPG

혼합

■ Egypt, India, Indonesia : DME 및 LPG

혼합연료 시장에 참여

8 한국가스공사

■ 한국

■ 중국

□ Capacity & Output

□ Usage

93% Mixed-LPG

1% Diesel

6% Others

(Units: Thousand Tons)

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021

20% DME Substitution of Household LPG

254 241 228 215 204 193 182 172 163

5% DME Substitution of Transportation LPG

265 275 286 297 309 321 334 347 360

Industrial Boiler 99 94 90 86 82 78 75 71 68

Mechanical Diesel Engine Substitution (Bus, Truck)

105 209 314 418 628 732 837 941 1046

Total 723 819 918 1017 1222 1324 1427 1532 1637

시장 분석

9 한국가스공사

DME와 LPG 금액 전망 2005-2035

10 한국가스공사

한국 가스공사의 해외 DME 사업 추진현황 (I)

사우디 아라비아

사우디 가스전으로부터 년산 30만톤 DME 생산 MOU 체결 (’09.11)

한국가스공사-사우디(AMSG) JSA(Joint Study Agreement) 체결(’10.7)

⇒ 사업타당성 조사 완료(’11.8)

몽골 한-몽골 청정석탄에너지 기술협력 MOU 체결(’11.3)

국내 워킹그룹 실무회의(’11.4~5, 5회)

지식경제부 제1차관 주재회의 및 실무회의(’11.6~7)

호주

호주 MEO사와 DME, 메탄올 사업협의(’10.12)

호주 DME사업 예비타당성조사를 위한 MOU 체결(’11.7)

예비타당성조사(PFS) 시행중(’11.10~)

아프리카 등

모잠비크 ENH와 DME, 가스배관 협력 MOU 체결(’10.11)

DME 사업 적정성 검토중(예비타당성 분석)(’11.5)

말레이시아, 브루나이 DME 사업 협의(’11.10)

러시아 러시아 극동지역 3개 주정부 설명 및 협의

DME 사업 실무회의 및 사업 합의(’11.7)

연해주 DME 사업 예비타당성 조사 시행(’11.8~11)

11 한국가스공사

용기잔량

(g)

총 소비량(kg)

일회 사용량

(g)

총 조리회수

(회)

사용기갂

(일)

Propane 540 19.5 43.6 446 60

DME-Propane 610 19.4 46.4 422 57

프로판 : 12,024kcal/kg

DME : 7,571kcal/kg

혼합연료 : 11,133kcal/kg[프로판(80wt%)+DME(20wt%)]

프로판 및 혼합연료의 발열량 차이 : 891kcal/kg(8%)

프로판 및 혼합연료 열량 비교(I)

1. 열량비교

2. 프로판 및 혼합연료의 사용기갂 비교(20kg 기준)

출처 : 일본 DME 핶드북(기본물질·특성 비교)

12 한국가스공사

Propane 20kg

240,470kcal

(12,024kcal/kg)

= DME-Propane 20kg

222,662kcal

(11,133kcal/kg)

1.6kg(8%)

17,808kcal(8%)

60일

240,470kcal

57일

222,662kcal

3일

17,808kcal

프로판 및 혼합연료 열량 비교(II)

20kg의 혼합연료 및 프로판 열량 비교

프로판 : 240,470kcal, 혼합연료 : 222,662kcal, △ : 17,808kcal

혼합연료의 열량 보상

혼합연료 1.6kg(17,808kcal) 추가 공급

프로판 20kg를 60일 사용기준으로 3일 사용량에 해당

< 가정용 소비자 – 20kg 용기 기준 >

(추가 공급량)

240,470kcal

13 한국가스공사

혼합연료 공급가격

40,929원

프로판 20kg(240,470kcal) 가격

⇒ 40,929원

10월 3째주 판매소 가격 : 2,046.47원/kg

LPG 수입가격 : 842 US$/톤

- 사우디 계약(CP기준)

- ’10.10 ~ ’11.7, 월 평균

출처 : 핚국석유공사 석유정보

혼합연료의 열량기준, 가격 산정 방법

mix : 혼합연료, P : 프로판, D : DME

시범보급 공급가격(DME무상)

8,186원(20%)

32,743원

DME 가격을 프로판의 70%, 80% 로 공급

2,456원(6%) 1,637원(4%)

38,473원 [32,743원(프로판)

+5,730원(DME)]

39,292원 [32,743(프로판)

+6,549원(DME)]

( )

70

* 프로판 대비 동일 발열량(240,470kcal) 기준

Thank You

Korea Gas Corporation