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세계 최초, 심해저 망간단괴 '양광시스템' 실증 성공

- 심해저 광물자원 채광기술 상용화 가능성 열어 -

  해양수산부(장관 김영석)는 심해저에서 채집된 망간단괴를 파이프를 이용하여 수면 위 채 광선으로 이송하기 위한 시스템(양광시스템)을 개발하고 해상 실증시험에 성공했다고 밝혔다.

  이번 실증시험은 지난 12월 14일부터 24일까지 포항시 남구 구룡포 북동쪽 35km 지점, 수심 1200미터 해역에서 이루어졌으며, 한국해양과학기술원과 선박해양플랜트연구소가 함께 수행했다.

  망간단괴는 첨단산업의 기초소재로 활용되는 니켈, 코발트, 구리 등 전략금속을 다량 함유하고 있어 해저의 검은 노다지로 불리는 광물자원으로 수심 5,000미터 내외의 심해에 부존하고 있다.

  심해저 망간단괴의 채광은 채광로봇 등을 이용하여 채집하고 이를 파이프 등을 이용하여 채광선으로 이송하는 절차를 거치게 되는데, 이번 실증시험은 심해저에서 채집된 망간단괴의 중간저장소인 버퍼시스템을 수심 500미터에 설치하고 양광펌프와 파이프 형태의 구조물인 양광라이저를 이용해 버퍼시스템에 저장된 망간단괴를 선상으로 이송하는 시험을 한 것이다.

  이번 시험에서는 우리나라 자체기술로 개발한 버퍼시스템과 양광펌프 및 원격실시간 운영 소프트웨어의 검증과 더불어, 선상으로 올라오는 단괴들을 해수와 분리·회수하고 해수는 배 밖으로 연속 배출하는 선상처리설비의 성능시험이 함께 이루어졌다.

  또한, 국내특허기술인 SAW(Submerged Arc Welding) 용접기술로 세계최초로 생산된 8인치 양광라이저를 사용함으로써 국내 해양기자재 업체의 기술력을 입증한 좋은 사례가 됐다.

  특히, 이번에 검증된 버퍼시스템은 선박해양플랜트연구소에서 개발한 우리나라 독자모델로서 망간단괴를 저장하고 양광펌프로 공급량을 조절해 안전하고 경제적인 양광공정을 위한 핵심기능을 담당하는 장치다.

  실증시험에 필요한 양광시스템의 핸들링 구조물/장치 및 선상처리설비의 설계-제작-설치-운영에 이르는 전 단계를 우리 기술력으로 해결함으로써, 향후 심해저광업플랜트의 기본설계(FEED) 기술기반이 확보된 점 역시 의의가 크다고 할 수 있다.

  이번 실증시험 성공은 2013년 7월 수심 1,370미터에서 실시한 채광로봇 ‘미내로’의 해저 주행성능 시험 성공에 이어, 채광로봇이 채집한 망간단괴를 선상으로 이송하는 양광 핵심기술을 완성한 것으로 정부가 1994년부터 수행한 연구개발(R&D)사업인 태평양 심해저 광물자원 개발사업을 통해 이룩한 대표적인 성과의 하나다.

  이로써 심해저 광물자원 개발 사업을 시작한지 20여년 만에 사업의 상용화를 위한 채광핵심기술을 보유하게 된 것이다. 전문가들은 이번 시험의 성공으로 우리나라가 세계적으로 망간단괴 개발기술 상용화를 선도할 수 있는 큰 계기를 마련한 것으로 평가했다.

  연영진 해양수산부 해양정책실장은 “심해저 광물자원 개발은 극한 환경에서의 작업기술”이라며, “이번 시험의 성공으로 광물자원의 상용화 개발 기술로의 전환이 가능해짐에 따라 조선, 해양플랜트 등  다른 분야의 극한 관련기술 응용에 파급 효과가 클 것으로 기대된다”고 밝혔다.
 
  자원 수급을 대부분 수입에 의존하는 우리나라에서 심해저 광물자원 개발사업은 해양 경제영토 확장 및 미래자원의 장기 안정적 공급원 확보라는 측면에서 국가적으로 상용화를 위한 노력을 기울여 왔던 분야다.

  정부는 지난 2002년 국제해저기구(ISA)로부터 확보한 하와이 동남쪽 2,000km 클라리온-클리퍼톤(Clarion-Clipperton, C-C) 해역의 독점탐사광구(7.5만㎢)내 망간단괴의 탐사 및 상용화 기반 기술개발을 추진해 왔다.

  태평양 C-C 해역의 독점탐사광구는 우리나라가 세계에서 7번째로 확보한 광구로, 약 5억6천만톤의 망간단괴가 부존되어 있는 것으로 파악된다. 이는 연간 300만톤씩 100년 이상 채광할 수 있는 양으로, 기술개발이 완료되고 상용화가 이루어질 경우 연간 2조원 이상의 수입대체 효과가 기대된다. 

  우리나라는 현재, 태평양 C-C 해역의 독점광구를 포함하여 인도양 공해상 및 통가·피지 EEZ의 해저열수광상 독점광구 등 우리나라 국토면적(약 10만㎢)의 1.12배에 달하는 총 11.2만㎢의 광활한 해양경제영토를 해외에 확보하고 있으며, 이번 연구에서 개발된 채광기술은 해저열수광상이나 망간각 등 타 광물자원 개발에 활용할 예정이다.