| 3차년도 |
<1세부>① 개발 목표 - 협동연구기관(산동금속): 머드모터 및 MWD Integration, 성능 테스트 실시 - 공동연구기관(MKS Investments): 위치파악 및 통신기술 시제품 제작 및 system Integration Hybrid 방향 추진시스템 성능 테스트 기술 지원 - 공동연구기관(한국가스공사) : 기능구현 테스트 지원/결과분석 및 현장실증 테스트 기본설계안 수립 - 공동연구기관(한국조선해양기자재연구원): Hybrid 방향 추진시스템 모듈 통합 시스템 평가 - 공동연구기관(한국생산기술연구원): 머드모터 및 MWD Integration 성능 테스트 후 열화 평가 - 공동연구기관(세종대학교): 방향성 추진체 위치제어 및 위치파악 통신 설계용 시뮬레이터 개발<2세부> ① 개발 목표 - 주관연구기관(한국지질자원연구원): 이수 순환 시스템 파일럿 기본 설계 - 공동연구기관(삼성중공업): 이수순환 시스템 제어 시퀀스 및 HMI 개념 설계 - 공동연구기관(씨엔에스아이): 이수순환 모니터링 시스템 제어 방법 조사 및 설계 - 공동연구기관(칸정공): Continuous Circulation System(CCS) 상세 설계 - 공동연구기관(경상대): 이수순환 해석시스템 개발 및 실시간 점도거동 측정 기술 개발 - 공동연구기관(중앙대): Bottom-up 방식을 활용한 TMD 이수 물질 합성 - 위탁연구기관(이케이어소시에이트): Solid Control System 시뮬레이션 구현 - 위탁연구기관(한진디엔비): 방향성 시추 시스템 실증 테스트 주변장치 설계<3세부> - 협동연구기관(우민기술):Mud Treatment Equipment 설계 및 제작 - 공동연구기관(화영): Mixing Equipment 설계 및 제작 - 공동연구기관(한국기계전기전자시험연구원): 이수순환시스템 성능평가 및 설계지원 - 공동연구기관(부산대학교):이수 혼합 및 공급·처리 시스템 구조/진동 안전성 확보 - 위탁참여기관(성균관대학교):이수 혼합 다상 유동 전산수치해석 기법 확립 - 위탁참여기관(한국마린텍): 개발 장비 Unit Commissioning Procedure 및 선진사 기술 조사
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<1세부>- 협동연구기관(산동금속공업):A. Hybrid 방향 추진시스템 머드모터 기본 설계 자료 조사 및 분석 실시B. Hybrid 방향 추진시스템 머드모터 구성 요소 분석 및 기능 정의C. Hybrid 방향 추진시스템 머드모터 개발 Concept 검토- 공동연구기관(Lonestar Directional):A. 위치파악 및 통신기술 Mud pulse 신호 speed 향상 기술의 분류 및 이론 정립B. 소프트웨어 및 Firmware 개발 Concept 선정 검토C. 특허 및 지적소유권과 관련된 기술 조사 및 검토- 공동연구기관(한국가스공사):A. 방향성 시추 최신기술 시장 및 문헌조사B. 사례분석을 통한 다양한 조건에 따른 시추 시스템 설계 및 사양 분석- 공동연구기관(한국지질자원연구원):A. 방향성 추진시스템 시추관련 문헌조사 및 시추공법 시나리오 분석B. 방향성 추진시스템 통합 신뢰도/위험도 기반 프레임 개발 - 공동연구기관(한국조선해양기자재연구원):A. Hybrid 방향 추진 시스템 시추관련 해석조사 및 기초 연구B. Hybrid 방향 추진 시스템 구조해석을 통한 설계 및 해석 기법 정립- 공동연구기관(세종대):A. Bit To Bend 길이 설계가 Dogleg severity에 미치는 영향 조사 B. 방향성 시추 시뮬레이터 구성품 모델링 방안 정립C. Mud 압력파 동특성 모델링 방안 정립<2세부> - 주관연구기관(한국지질자원연구원):A. 이수 순환 시스템 파일럿 개발 및 상세 설계 지원B. 이수 순환 시스템 단상 유동해석C. 이수 순환 시스템 통합 신뢰도 해석 및 검증 - 공동연구기관(삼성중공업):A. 이수 순환 모니터링 시스템 제어 시퀀스 상세 설계 지원B. 공정 및 자산 관리 시스템 기술 조사 및 구조 설계 - 공동연구기관(씨앤에스아이):A. 이수 순환 및 재처리 시스템 제어 H/W 상세 설계B. 이수 순환 및 재처리 시스템 PLC 프로그램 구조 상세 설계C. 이수 순환 및 재처리 시스템 운영 프로그램 구조 상세 설계 - 공동연구기관(칸정공):A. 연속 이수 순환 시스템(CCS) 공정별 상세 필요사항 분석 및 해석B. 연속 이수 순환 시스템(CCS) GA/MA Drawing 개발C. 연속 이수 순환 시스템(CCS) 생산도 작성 및 구매품 리스트 작성D. 연속 이수 순환 시스템(CCS) Main장비 단품 제작E. 연속 이수 순환 시스템(CCS) 제어시스템 상세설계 - 공동연구기관(경상대학교)A. 이수 순환유동 실시간 점도거동 측정기술개발: 이론/시뮬레이션B. 직접수치해석(DNS)를 이용한 이수점도거동 및 유변물성 예측 - 공동연구기관(중앙대학교)A. 유기 용매 공정을 이용한 bottom-up 방식의 나노기반 TMD 복합체 합성B. 나노기반 TMD 물질의 표면 처리를 통한 고분자 물질 복합체 제작C. 분석 장비를 이용한 특성 분석-위탁연구기관(이케이어소시에이트)A. Well 데이터 샘플링B. User Interface 개념 설계 - 위탁연구기관(한진디엔비):A. 이수 순환 시스템 현장 실증을 위한 호환성 검토<3세부> - 협동연구기관(우민기술):A. Mud Treatment Compact Package 장비 상세설계B. 이수 처리시스템 Mud Treatment Equipment 장비 제작C. 3D Modeling을 통한 장비 신뢰성 확보D. Desilter, Desander, Degasser 내부 유동 수치해석 - 공동연구기관(화영):A. Bentonite Mixer Compact Package 상세설계B. Mud Mixing Equipment 상세설계C. 3D Modeling을 통한 장비 신뢰성 확보D. Bentonite Mixer Compact Package 장비 제작 - 공동연구기관(한국기계전기전자시험연구원):A. 이수 순환시스템 핵심부품 성능평가B. 성능평가 검증 지원C. 성능평가 주요지표 공인검증 지원 - 공동연구기관(부산대학교):A. 구조/진동 안전성 확인이 필요한 이수 혼합 및 공급·처리 시스템 요소분석B. 이수 처리시스템 Compact Package 개별 Unit 안전성 데이터 확보 - 위탁연구기관(한국마린텍):A. 단위 장비 제작 품질관리 지원B. 단위 장비 FAT 프로시저 개발C. 단위 장비 FAT 수행
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
기술적 측면○ Total drilling mud system 국산화 개발 완료- 사전 기술개발이 완료된 Bulk handling system, Mud treatment system, Mud mixing & Storage system,Mud disposal system 개발에 이어, Mud control system까지 개발완료 함으로써 자체 기술력을 활용한Total drilling mud system 국산화 개발 완료○ 구축 예정인 테스트 베드를 활용하여 장비개선 환경구축 가능- 본 개발을 통해 구축 예정인 환경과 유사한 테스트 베드 구축을 통해 국내외 고객사의 니즈를 해소하고최적화된 제품 검증기반 확보가 가능할 것으로 예상됨.○ 방향성 드릴링 시스템 실증 개발이 기초한 독자기술 확보를 통하여 글로벌 자원? 탐사·개발기술 경쟁력 90% 이상 확보- 탐사 및 시공거리 4 km급 다목적 방향성 드릴링 및 제어, 이수 순환 제어 및 혼합ㆍ공급ㆍ처리 기술 확보- 시스템과 서비스 분야 전주기 Total Solution 역량을 확보- 향후 동토, 극지 등 미개척지 탐사·개발 프로젝트 참여를 위한 국내 기술기반과 실적을 확보
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| 사회 경제적 파급효과 |
경제적ㆍ산업적 측면○ 육상용 시추 시스템 기술의 라이센스화, 성과 홍보를 통해 해외 비즈니스 모델 창출○ 시추 시스템 사업 분야 전문 인력 양성에 기여(6년간 총 60명의 석박사급)○ 드릴링 분야 기자재, 장비, 시공, 솔루션, 컨설팅 등 가치사슬 확대○ 에너지 자원 개발을 위한 방향성 드릴링 시스템 및 기자재, 이를 이용한 서비스 산업 진출을 위한 신기술의 개발 및 적용사업 확대를 통하여 신산업 창출에 기여○ 지반탐사, 유·가스전 탐사 및 개발 등 연관서비스 산업 활성화 지원사회적 측면○ 플랜트 강국 도약 기대- 현재 국내외 기자재들은 해외 메이저업체의 제품으로 대부분 수입에 의존하고 있는 상황에서 MCS 국산화 개발을 통해 기술력을 확보하여 플랜트 강국 도약의 발판을 마련○ 연구개발 기간 동안 참여기업의 매출액 증대 및 신규 고용 증대로 인한 사회적 성과- 본 제안과제의 경우 드릴 시스템 판매, 임대, 소모품 제공 시장을 대상으로 편익/비용은 1.86 으로 평가- 방향성 드릴 시추 서비스 제공에 따른 낙관적, 비관적 부가가치 기여액 기준 생산유발액, 취업유발 인원을 평가함- 연구개발 투자로 생산 유발액은 4,938억 원, 취업 유발 인원은 2,840명으로 평가됨○ 대심도 지반조건 탐사, 극한지 오일·가스 개발, 각종 파이프라인 시공 등 방향성 드릴링 사업모델 창출및 시장 수요에 적시 대응이 가능○ 지반탐사 및 개발, 방향성 시공, 관련 기자재 및 시스템 조달 등에 소요되는 국비유출을 저감- (참고) 육상 드릴장비 가격 : 250 억~400 억 원, 기자재 10 억∼30 억 원 내외- (참고) 드릴링 비용: 수직 1 km, 수평 1 km 에 평균 4∼5 억 원 소요○ 방향성 드릴링 제어기술 및 시스템 판매, 소모품 공급 시장을 대상으로 편익/비용은 1.04∼1.82로 평가되며, 연구개발 투자로 생산유발액 501∼878억 원, 취업 유발 인원은 161∼284명 기대
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| 활용방안 |
○ (세부 1과제) 드릴링 시스템의 추진체 및 방향제어기술 개발- 방향 추진체 및 MWD는 현재 북미에서 가장 보편적으로 사용되는 Drilling 기자재로써 기존에유통되는 제품의 성능대비 한 단계 높은 차원의 기능보유로 향후 매출액 증가에 상당한 파급효과를 나타낼 것으로 생각됨.- 아울러 1세부의 산동금속공업과 MKS에서 보유한 서울시 면적의 5분의 1을 상회하는 총 47.75 sections (12,224 헥타르)의 캐나다 앨버타주 오일, 가스 광권을 이용하여 지속적인 Track Record 확보를 위해 시추관련 개발을 지속적으로 수행함으로써 내구성 테스트와 병행하여실제 현장에 적용하고 이를 바탕으로 보다 개선된 제품의 생산이 가능함.○ (세부 2과제) 이수 순환 특성 예측 및 연속순환시스템 기술 개발- 이수 순환 모니터링 및 제어 시스템 최적화를 통해 CAPEX 및 OPEX를 최적화 할 수 있는 해양 플랜트이수 제작·순환 및 재처리 관련 선주사의 다양한 요구 조건에 대해 기술적 선제 대응 가능- 해외 선진사(Westwood Group)에서 기술 개발 진행 중인 연속 Tripping이 가능한 Hoisting Model 독자기술 개발- 이수 순환 통합 운영 시스템 최적화를 통해 해양 플랜트용 이수 순환 시스템 독자 모델 개발과 이수 순환공정의 다양한 요구 조건에 대해 모델링 가능- 드릴링/순환유동에 대한 In-site/On-site 이수점도측정기술은 세계최초로 드릴링 및 이수 순환 유동에서샘플링을 하지 않고 실시간 점도를 측정하는 기술로써 시추공정효율화를 위한 핵심기술이므로 국내외 관련기업에 기술이전 및 사업화가 가능- 전이금속 황화물(TMD)의 경우 lubricant로 많이 활용 되므로 이러한 특성을 이용하여 전이금속 황화물의나노화를 통해 mud의 특성 향상 및 국산화가 가능하며, 새로운 신기술의 기술 이전을 통해 국내 이수 개발 업체의 기술력 향상에 활용될 수 있을 것으로 기대됨.- 현재 보유한 산동금속공업의 유통망 (전 세계 20여 개국)을 활용하여 지속적인 홍보를 바탕으로 신뢰를 쌓아온 기존 및 신규 고객들에게 공급을 확대함으로써 Feedback을 통한 최적화가가능.○ (세부 3과제) 육상 특화형 이수 혼합·처리시스템 개발- 본 세부과제의 이수혼합 및 공급·처리시스템에 대한 구조/진동 안전성 검증 프레임 워크를 구축 할 수있으며, 이는 시추를 위한 이수혼합 및 공급·처리시스템뿐만 아니라 유사한 작동 메커니즘을 가지는 다양한 시스템에 적용하여 안전성 검증에 활용할 수 있을 것으로 판단됨.- 이수순환 처리시스템의 표준장치 개발에 표준모듈 제안이 가능하며, 표준모듈 개발을 통해 외국 선진사와대등한 기술력 확보 가능- KORMARINE, OTC(Offshore Technology Conference) 및 Offshore ㆍKorea 관련 각종 전시회에 참가하여 기업의 개발 제품을 홍보하고, 이러한 홍보 활동을 통하여 개발 제품뿐만 아니라 기업의 이미지를 상승시키는 효과를 기대함.
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