세계 최초 심해저 광물자원 파일럿 양광시험 성공

해양정책실장 연영진입니다.

오늘 참석해 주신 기자님들께 감사드리며, 지금부터 ´태평양 심해저 광물자원 개발사업 성과´에 대해서 발표하도록 하겠습니다.

세계 각국은 육상자원의 고갈에 대비하여 금속자원의 새로운 공급원으로서 심해저 광물자원 개발에 일찌감치 주목하기 시작했습니다.

자원 빈국인 우리나라도 중요 금속자원인 장기 안정적 공급원 확보와 해양신산업 창출을 위해 지난 1994년 국내 최초의 종합 대양 프로그램인 태평양 심해저 광물자원 개발 사업을 정부에 R&D로 시작하였습니다.

2015년까지 4단계로 나눠 수행된 정부 R&D 사업을 통하여 해양경제 영토 확보와 더불어 심해저 광물 채광기술 분야에서 세계적으로 주목할 만한 성과를 거두게 되었습니다.

먼저, 1994년 8월 하와이 동남쪽 2,000㎞에 위치한 클라리온-클리퍼톤(Clarion-Clipperton, C-C) 해역 15만㎢를 우리나라의 광구로 등록하였고, 등록 광구에 대한 기초탐사를 통해 2002년 8월 세계에서 일곱 번째로 독점탐사 광구 7.5만㎢를 확보한 바 있습니다.

우리나라가 확보한 C-C 해역 독점탐사 광구에는 심해의 검은 노다지로 불리는 ´망간단괴´가 약 5억 6,000만 톤 정도 보존되어 있는 것으로 추정되고 있습니다. 이를 경제적인 가치로 환산을 하면, 492조 원에 달하며 연간 300만 톤씩 100년 이상 채광할 수 있는 막대한 양입니다.

또한 해양수산부는 심해저 망간단괴 채광기술 확보를 위해 지난 2009년 독자기술력으로 채광로봇 ‘미내로’를 개발하였고, 2013년 7월에는 세계 최초로 수심 1,370m 심해조건에서 미내로의 해저주행 실증시험에 성공하는 쾌거를 이룬 바 있습니다.

지난해 말에는 그동안 정부 R&D투자를 통해 개발된 기술을 이용하여 상용화에 5분의 1 규모로 양광시스템을 구축하고 12월 14일부터 12월 24일까지 포항시 구룡포 북동쪽 35㎞ 해역에서 수행된 500m 깊이의 양광성능 실증실험에서 역사적인 성공을 거두었습니다.

특히 이번 양광성능 실증시험에는 2,500m 심해조건을 구현하여 양광실험에 성공함으로써 채광기술의 상용화에 더욱 가까이 다가선 것으로 평가됩니다. 심해저 광물자원 개발은 채광기술과 제도적인 틀을 국제적으로 만들어나가고 있는 신산업분야입니다.

우리나라가 채광을 위한 핵심요소기술들을 독자적으로 확보하게 된 것은 그동안 미래성장동력인 해양신산업 창출 등을 위한 해양 R&D 투자의 큰 성과의 하나라고 할 수 있겠습니다. 그동안 개발된 심해저 채광의 핵심요소 기술들은 우리나라가 ´통가´ 및 ´피지´에 배타적경제수역과 인도양 공해상의 확보하여 탐사 중인 심해저 광구의 광물자원 개발사업에도 적극 활용될 예정입니다.

해양수산부는 머지않아 다가올 미래 자원전쟁에서 유리한 고지를 선점하고 미래 경제성장을 이끌어 해양신산업의 창출을 위해 착실히 대비해 나가겠습니다.

이상으로 심해저 광물 개발사업의 성과에 대한 브리핑을 마치겠습니다.

좀 더 구체적인 사항에 대해서는 총괄연구책임자인 한국해양과학기술원 지상범 박사님과 이번 양광시스템 실증시험의 현재 책임자인 선박해양플랜트연구소 홍섭 박사님이 화면자료를 이용하여 설명 드리도록 하겠습니다.

아울러 미리 배포해 드린 보도자료 함께 참조하여 주시기 바랍니다.

두 분 박사님의 설명이 끝나고 나면 궁금하신 사항에 대해서 상세하게 설명을 드리도록 하겠습니다.

감사합니다.


<지상범 한국해양과학기술원 책임연구원>
방금 소개받은 한국해양과학기술원의 지상범입니다.

지금부터 ´심해저 자원 개발기술, 오늘 현실로´ 발표하겠습니다.

목차는 넘어가도록 하겠습니다.

망간단괴는 해수 및 퇴적물에 있는 금속성분이 해저면에서 물리·화학적으로 침전되면서 형성되는 다금속광물입니다. 크기는 1~15㎝까지 감자모양의 형태로 표층에 분포하고 있습니다.

전 세계 대양, 깊은 수심의 대양에는 모두 망간단괴가 분포하고는 있지만, 개발의 가치가 있는 망간단괴 분포지역은 북동 태평양 클라리온-클리퍼톤(Clarion-Clipperton, C-C) 해역에 집중되어 있습니다. 그렇기 때문에 인도를 제외한 모든 나라들은 이 C-C 지역의 광구를 보유하고 있습니다.

함유금속은 망간, 철, 니켈, 구리, 코발트, 몰리브덴, 희토류 등 약 40여 종으로 형성되어 있는데요. 개발의 대상으로 우리가 목표로 하는 것은 니켈, 구리, 코발트, 그리고 망간이 되겠습니다.

사업의 목적은 금속광물자원의 장기안정적인 공급원 확보와 심해저 광물자원 개발을 통한 ´신해양산업 창출´을 목표로 하고 있습니다.

사업 내용은 심해저 광물자원의 개발 유망 광구 확보 및 상용화 기반 기술 개발이 되겠습니다.

사업 추진경과입니다.

앞서 말씀드린 대로 1994년에 태평양 C-C해역 내에 15만 대한민국 광구등록을 하였고, 국제해저기구와 대한민국 간에 15개년 탐사계약이 체결된 바 있습니다.

2002년에는 7만 5,000㎢의 태평양 심해저 독점 광구를 확보하였습니다. 이후에 2010년에는 1차 채광 후보지역 약 2만㎢를 선정한 바 있습니다. 1차 후보지역은 30년 이상 망간단괴를 상업 생산할 수 있는 양이 되겠습니다. 이후에 2013년도에 미내로 채광로봇 성능시험을 수행했으며, 금번 양광 성능시험을 수행하게 되었습니다.

대표성과라고 하면 7만 5,000㎢, 남한면적의 4분의 3에 해당되는 해양경제영토를 확보하였으며, 그곳에는 5억 6,000만 톤의 망간단괴가 보존되어 있습니다. 화면상에 보시는 중앙의 연두색 부분이 대한민국 망간단괴 광구가 되겠습니다.

분야별 연구개발 성과입니다.

´정밀탐사연구´ 분야에서는 광상 해석 및 광구 평가를 통한 우선개발지역 선정과 채광개발 도면 및 탐사매뉴얼 제작, ´환경·연구´ 분야에서는 심해환경 자연변화 연구를 통한 심해환경영향기법 개발 및 환경보전방안 수립, ´채광연구´ 분야에서는 연간 300만 톤 규모 망간단괴 상업생산에 필요한 채광기술 개발, 그리고 ´제련연구´ 분야에서는 환경친화적 비용효율적 망간단괴 공정개발을 완료하였습니다.

´법제도 경제성연구´ 분야에서는 국제해저기구에 대한 대응 및 대한민국 대표활동을 수행하였으며, 국제금속가격 동향에 따른 경제성평가를 지속적으로 수행하고 있습니다.

향후 추진계획입니다.

탐사 및 환경 분야에서는 상업적 개발단계의 진입을 위해서 독점광구의 배타적 권리를 지속적으로 유지하고, 심해저 광물자원의 산업화 역량을 확충하도록 하겠습니다.

채광 및 제련연구 분야에서는 채광시스템 핵심장비의 기술표준화를 통한 신뢰성 고도화, 그리고 확보한 기술을 타 심해저 광종, 그리고 심해해양플랜트 분야에 활용하는 연구를 수행할 예정입니다.

법제도 경제성 분야에서는 2020년 제정 예정인 국제해저기구 상업생산 개발규칙 제정 과정에 적극 참여·대응할 예정입니다.

망간단괴 개발의 의의에 대해서 말씀드리겠습니다.

첫째로 해양경제영토 확보를 말씀드릴 수 있습니다.

대한민국 건국 이래로 실질적으로 배타적 권리를 갖는 7만 5,000㎢의 광구를 확보한 것이 가장 큰 의의가 되겠습니다.

두 번째로 글로벌 신해양산업 분야를 선도하는 기술을 확보하였다는 점, 그리고 유엔 산하 국제해저기구 활동을 통한 국가위상 강화, 향후 경제적 파급효과 및 고용효과, 그리고 심해광업 플랜트기술 파급효과 등을 들 수 있습니다.

가운데 보라색으로 표시된 부분을 보면, 망간단괴 상업생산은 2020년대에 시작될 것으로 각국이 예상하고 있으며, 2030년대에는 본격화 될 것으로 예상하고 있습니다.

기타 자료는 화면, 보도자료 등을 참조하여 주시기 바랍니다.

다음은 양광 성능시험에 대해서 홍섭 박사님께서 발표를 해주시겠습니다.


<홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원>
네, 소개 받은 선박해양플랜트연구소의 홍섭입니다.

먼저, 지난 21년 동안 계속되어 왔던 심해저 채광시스템 개발사업의 최종 목표인 심해저 파일럿 양광시스템 성능실증에 대해서 대한민국 국민 여러분께 보고 드리게 된 것을 대단히 기쁘게 생각합니다.

목차는 넘어가도록 하고요.

보시는 슬라이드는 수심 5,000m 해저의 망간단괴를 상업적으로 채광하기 위한 채광시스템의 개념도를 보여드리고 있습니다.

채광이라 함은, ´미내로´라고 이름 붙여져 있는 대한민국의 집광로봇이 해저변의 망간단괴를 채집해서 버퍼까지 모아주는 것을 집광이라고 합니다.

이어서 양광은 버퍼에서부터 펌프를 거쳐 해상까지 수직 이송하는 것을 양광이라고 합니다.

이때 양광 펌프는 두 기가 사용되고, 각각의 펌프가 2,500m의 수직 이송을 담당하게 됩니다.

보시는 것처럼 버퍼는 집광과 양광에서 공히 중요한 역할을 하게 된다는 것을 알 수가 있고요. 1차적으로 이루어지는 집광 작업은 시간당 생산량이 매우 불규칙적인 것에 반해서 버퍼는 시간당 양광의 작업이 일정하게 이루어질 수 있게 제어하는 매우 중요한 역할을 하게 됩니다.

다음에 이러한 설명 드린 내용을 이해를 돕기 위해서 간략하게 편집된 3D 애니메이션을 보겠습니다.

미내로가 퇴적물에 있는 망간단괴를 분리해서 파쇄를 거친 이후에 버퍼까지 모아주는 작업을 시행하게 됩니다.

버퍼에 모인 망간단괴는 피더를 통해서 양광 라인에는 시간당 일정한 양을 공급하는 피딩 역할을 수행하게 됩니다.

지금 보시는 것이 양광 펌프가 관을 통해서 해상까지 이송하는 작업을 개념적으로 보여드리고 있습니다.

우리가 파일럿 채광시스템의 성능시험을 준비하면서 계획했던 내용을 설명 드리겠습니다.

앞서 말씀드린 것처럼 두 기의 양광펌프가 5,000m 해저로부터 망간단괴를 생산하는 개념을 구현하기 위해서 한 기는 2,500m의 수심을 이기면서 단괴를 해상까지 이송하는 것이 되겠습니다.

이와 같은 파일럿 채광시스템을 실증하기 위해서 대한민국은 2013년 집광로봇 미내로의 성능실증시험을 성공적으로 마쳤고, 작년 12월에는 버퍼로부터 해상까지 올리는 2차 파일럿 양광시스템 통합성능 실증시험을 수행하게 되었습니다.

´2013년에 있었던 집광로봇 미내로의 성능실증의 성공이 무엇을 뜻하느냐´ 하면 미내로라는 집광로봇이 해저면에 사전에 계획된 채광경로를 따라서 자동으로 운행을 하며 망간단괴를 채집해서 버퍼까지 모아주는 것을 확인했다는 것을 뜻하게 됩니다.

이것을 통해서 작년에 우리가 수행한 파일럿 양광시험의 발판을 마련하게 되었던 것입니다.

이번에 파일럿 양광시스템의 성능시험의 개념도를 보고 계십니다.

이번 성능시험의 통합실증시험의 항목들을 보시면 먼저 양광펌프에 그 자체의 양수 성능을 테스트하고, 양광관 하단에 설치되는 버퍼에 원격제어 성능, 그리고 이 두 가지를 합친 모조단괴의 양광 성능시험, 그리고 해저까지 설치·회수하는 운용시험, 선상에서의 올라온 단괴와 해수를 분리·회수하는 시험까지를 뜻하게 됩니다.

보시는 그림에서는 수심이 2,500이 아니라 500m로 제한된 것을 보여드리고 있고, 그다음 페이지를 보시면 양광관의 길이가 축소된 2,000m에서 발생하는 관 손실을 이번에는 우리가 선상에서 곡관을 형성시키고 밸브를 추가함으로써 관 손실을 임의적으로 감압한 방법을 사용했습니다.

이와 같이 펌프의 성능시험을 하기 위해서 설치 수심인 450m는 그대로 유지한 채 수직으로 발생하는 2,000m에서의 관 손실을 추가로 선상에서 모사했다는 것이 독특한 실증시험의 방법론이 되겠고, 이 방법을 통해서 관내에 관경이 매우 다양하게 축소되는 것을 이기면서 망간단계가 실제로 선상 처리 설비까지 원활히 이송되는 것을 확인할 수 있다는 점은 보다 단괴의 이송에 있어서는 더 가혹한 조건을 이겼다고 말씀드릴 수가 있겠습니다.

보시는 슬라이드는 이번 양광시스템 통합성능 실증시험에 사용된 주요 항목들을 보고 계십니다.

우측 상단의 컨트롤 밴은 마치 나사에서 우주선 발사할 때 모든 관제를 한 곳에서 할 수 있는 컨트롤 밴을 뜻하고 있습니다.

보다 항목별로 개발되고 성능시험이 이루어진 내용들을 사진을 위주로 해서 설명 드리겠습니다.

왼쪽이 버퍼시스템이고, 대한민국의 독자모델이 되겠습니다.

말씀드린 것처럼 망간단괴를 임시저장하고, 동시에 양광라인으로 일정한 양을 제어하는 기능을 갖고 있습니다. 이를 통해서 관내에 막힘을 방지하는 그러한 중요한 역할을 수행하게 되겠습니다.

오른쪽은 물속에 집어넣어야 할 모든 설비들을 선상에 탑재시키기 위한 구조물과 장치들의 설치장면을 보고 계십니다.

선상에 설치돼 있는 양광라이저와 양광펌프를 찍은 사진이 되겠습니다. 좌측에 있는 양광라이저는 버퍼로부터 해상까지 망간단괴를 수직으로 이송하는 그런 관로를 형성하게 되겠고, 내경은 20cm가 되겠습니다. 이것은 우리나라 기업인 ´스틸플라워´라는 회사에서 갖고 있는 특허생산기술에 의해서 처음으로 시도된 그런 실적이 되겠습니다.
오른쪽에 있는 파일럿 양광펌프는 시간당 500톤의 해수를 빨아올릴 수 있는 성능을 갖고 있고, 출력은 800㎾며 6개의 6단 펌프가 직렬로 연결되어 있는 것이 되겠습니다.

이 설치 수심은 450m로 주문 제작되었고, 이 제작은 ´KSB코리아´가 담당하였고, 전기모터는 ´KSB독일´의 본사가 주문·제작·납품하였습니다.

이 실험을 위해서 필요한 선박을 임차함에 있어서 많은 노력이 필요했습니다. 보시는 오른쪽에 위아래의 사진은 ´Normand Baltic´이라는 OSV의 사진을 보여 드리고 있습니다. 배수량은 5,000톤이고 배의 중앙부에 길이와 폭이 6.5m인 구멍이 뚫려 있는, ´문풀´이라고 이름 붙인 구멍이 있는 배가 되겠고, 크레인이 100톤을 들어 올릴 수 있는 용량을 갖추고 있습니다.

여기에 올라와 있는 모든 장비들은 총 탑재중량 350톤에 달하고, 매우 다양한 것이 우리 연구소의 독자적인 연구팀에 의한 설계엔지니어링을 통해서 제작돼서 설치·운용되었습니다.

이와 같은 하드웨어와 소프트웨어 개발 성과를 바탕으로 지난 12월 14일부터 24일까지 우리가 보시는 그림처럼 구룡포항으로부터 북동쪽으로 35㎞ 떨어진 해역에서 시험을 실시하였습니다.

우리가 얻은 성과를 종합적으로 말씀드리면, 첫 번째 양광펌프와 버퍼시스템을 개발하였고 이것을 세계 최초로 통합성능을 실증하였습니다. 동시에 이 양광펌프를 실해상 상태에서 진수·회수할 수 있는 장치를 역시 설계 제작·운용하였고, 아울러 해상으로 시간당 500톤의 해수와 더불어 올라오는 망간단괴를 선상에서 분리·회수할 수 있는 선상처리설비에 대한 설계와 제작·운용 경험을 갖추게 되었습니다.

보시는 슬라이드는 선상에서 이루어진 중요한 두 가지 장비에 대한 핸들링 동영상을 약간 빠른 스피드로 보고 계십니다. 이 진수·회수를 맡은 업체는 ***라고 하는 국내 전문업체가 되겠고요. 이 성능시험을 위해서 우리 KRISO의, 선박해양플랜트연구소의 16명의 연구원과 수행업체인 KOC의 18명의 운용인력을 비롯해서 총 52명의 시험 인원이 승선하였습니다.

진수와 회수에 소요된 총 시간은 식사하고 쉬고 잠자는 모든 것을 뺀 총 실제 작업시간만 생각했을 때 진수에 약 36시간, 그리고 해수에 17시간 30분 정도가 소요됐습니다.

단괴와 유사하게 제작된 모조단괴가 버퍼로부터 일정량의 피딩을 거쳐서 펌프의 힘을 통해 해상의 감압배관을 다 이기면서 선상 분리처리설비까지 올라오고 해수는 물 바깥으로 배출되고 단괴는 보시는 그림과 같이 회수하는 장면을 잠시 편집해서 보여 드렸습니다.

보신 내용을 좀 정리해 보면, 대한민국이 사전에 시뮬레이션 기반의 설계와 실해역 성능실증시험을 통해서 핵심성과를 얻게 되었는데, 다섯 가지로 분류할 수 있겠습니다.

첫 번째는 말씀드린 것처럼 양광시스템을 구성하는 핵심장비인 양광펌프와 버퍼시스템, 그리고 라이저를 국내에서 자체개발에 성공했다는 것, 두 번째는 개발 성공에 그치지 않고 우리나라가 세계에서 처음으로 양광펌프와 버퍼시스템의 통합성능을 실증했다는 점, 세 번째는 선상 처리설비에 대한 제작·운용, 네 번째 수중 양광시스템에 대한 진수·회수를 위해 필요한 문풀 타워와 게이트 등에 대한 엔지니어링 그리고 운용 이것을 모두 합해 봤을 때 미래 또 다른 해양플랜트라고 할 수 있는 심해저 광업플랜트에 대한 기본설계기술 기반이 확보되었다는 점, 이 다섯 가지로 요약할 수 있겠습니다.

최종 연도의 목표인 파일럿 양광시스템의 성능실증의 성공을 맞이해서 파일럿 채광시스템 개발의 의미를 정리해 보면, 개발 성과는 대한민국이 파일럿 스케일의 채광시스템 실해역 성능실증에 성공했다는 것이고, 그 내용은 순차적으로 이루어졌습니다만, 집광시스템의 성능실증, 양광시스템의 성능실증, 이 모든 것에 대한 원격 실시간 운용 경험의 획득 이런 것으로 요약할 수가 있겠습니다.

그렇게 세 가지 의미는 밑에 박스에 나와 있는 것처럼, 심해저 망간단괴의 통합 채광 핵심기술을 보유하게 되었고, 이를 기반으로 우리나라가 심해저 광업플랜트의 기본설계를 수행할 수 있는 기술기반을 확보하였다는 점, 아울러 이러한 시스템을 운용할 수 있는 기술력을 보유하고 있다는 점이라고 할 수 있겠습니다.

이번 파일럿 채광 양광시스템의 성능 실증에 대한 의의를 네 가지로 분류해 보면, 말씀드린 것처럼 기술적으로는 양광시스템에 대한 통합성능을 실증했다는 것이 세계 최초의 성과로 언급할 수가 있겠고 이를 통해서 채광시스템의 상용화 기술이 확보됐다는 점입니다.

경제적 측면으로 본다면, 연간 2조 원 이상의 경제적 가치를 창출할 수 있는 미래신산업인 심해저광업의 창출의 토대가 마련되었다는 점이 되겠습니다.

사회적 관점을 본다면 지난 21년간 끊임없이 쉬지 않고 이루어졌던 해양에 대한 도전이 결실을 맺었고, 이를 통해서 해양에 대한 국민적 관심을 증대할 수 있는 효과가 있었다고 자부심을 갖고 말씀드릴 수 있겠습니다.

국가적 측면에서는 대한민국이 이제 치열한 자원전쟁에서 우위를 선점할 수 있는 심해저 자원의 우위국가가 되었다고 얘기할 수 있겠습니다.

앞으로의 계획에 대해서 간략하게 말씀드리면, 말씀드린 것처럼 본 시험의 성공으로 해양신산업 창출을 위한 확고한 플랫폼이 마련되었습니다. 앞으로 해야 할 부분은 개발된 심해저 채광시스템의 핵심장비에 대한 기술 표준화가 이루어져야 되겠고, 개발된 기술들을 타 광종에 활용할 수 있고, 그를 통해서 해양신산업이 조기에 실현될 수 있도록 법제도를 구축해야 되겠다는 부분입니다.

마지막으로는 심해저 광물자원뿐만 아니라 해양기술이기 때문에 해양플랜트 관련 산업의 기술적인 응용이 가능했다는 부분입니다.

다음 페이지는 보다 강조를 위해서 북동태평양 클라리온-클리퍼톤(Clarion-Clipperton Zone) 해역의 망간단괴 채광을 위한 파일럿 스케일의 개발 성과는 피지나 통가의 배타적경제수역 내에 있는 열수광상에는 파일럿 스케일이 아니라 상업스케일의 규모라는 점을 주목해주시기 바랍니다.

이를 통해서 현재 개발된 기술들은 타 광종 심해저 광물자원 개발에 활용함으로써 심해저 광업을 조기에 실현하는데 기여하고자 합니다.

앞으로 국민과 함께 선진 해양자원 부국의 꿈을 이뤄나가도록 하겠습니다. 감사합니다.

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[질문 답변]
※마이크 미사용으로 확인되지 않는 내용은 별표(***)로 처리했으니 양해 바랍니다.

<질문> 이게 세계 최초가 어떤 게 세계 최초라는 게 이해가 잘 안 되는데, 2007년에 고현 앞바다에서 채굴시험 한번 했었잖아요? 그때는 소량을 그냥 끌어올릴 수 있는 시스템이 개발된 것이고, 이번에는 상용화 할 수 있는 시스템을 세계 최초로 시험했다는 것으로 이해하면 되는 건가요?

<답변> (홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원) 예, 2007년도에 있었던 양광펌프의 양수 성능은 2009년도에 있을 근해역 채광장비 통합성능 실증시험을 위한 성과였습니다. 그 이후에 파일럿 규모의 양광시스템 개발이 진행되었고, 현재 작년에 우리가 발표를 통해서 말씀드린 것은 실제 상용규모의 5분의 1, 즉 연간 30만 톤의 망간단괴를 생산할 수 있는 양광시스템을 개발하였고, 이것은 수심 2,500m에서 해상까지 올릴 수 있는 펌프의 성능을 실증했다는 것이 2007년도 이후의 성과라고 말씀드릴 수 있겠습니다.

<질문> 망간단괴 보면 니켈, 구리, 코발트, 망간 이렇게 4대 주요 금속으로 되어 있잖아요? 이 주요 금속으로 만드는 주요 제품 예시를 조금 들어주셨으면 좋겠고요. 가장 많이 들어가는 제품들, 예를 들어서 자동차의 어디라든가 선박의 어디라든가.

<답변> (지상범 한국해양과학기술원 책임연구원) 일단 망간은 페로망간의 형태로 주로 철 제련에 가장 많이 들어가고요. 실리코망간은 제련 말고 실제로 들어가는 망간 성분으로 활용이 되고 있습니다. 구리는 잘 아시다시피 전선, 케이블, 반도체, 통신, 전자부품, 배관재, 합금재, 건축자재로도 활용이 되고 있고요. 니켈은 스테인리스강의 주원료로 가장 많이 활용되고 있습니다. 그래서 비행기, 항공, 우주선, 또 의료기구나 각종 전자기구의 충전용 배터리로도 활용됩니다. 코발트는 전기도금, 도자기 착색, 페인트, 고속절단기구, 제트엔진, 군수무기 등에 사용됩니다. 이상입니다.

<질문> 질문 이어서 더 있는데요. 파일럿 양광시스템이잖아요? 5분의 1 규모라고 적혀 있던데, 그러면 전체 규모로 완전 상용화는 언제쯤 가능한 것인지 두 번째 질문이고요. 세 번째로 톤당 가격 보면, 자료에 보면 정교한 제련이 가능할 때가 훨씬 단가가 높잖아요? 이것은 언제쯤 가능해지는 것인지 그것 좀 알고 싶고요.

마지막으로 수입대체 효과 보면 자료에 연간 2조 원이라고 나와 있는데 작은 자료에 보면 연 25억 불이라고 나와 있거든요? 차이가 많이 나는데, 거의 한 6,000억 이상 차이 나는데...

<답변> (지상범 한국해양과학기술원 책임연구원) 금속 가격의 변동이 워낙 크기 때문에 우리들이 지금 말씀드린 것은 2007년에서 2011년도까지의 5년간 평균 금속 가격으로 산정을 한 바 있습니다. 그리고 그 앞의 질문이 망간단괴의 상업생산은 지금 현재 국제해저기구에서 2020년까지 개발규칙을 제정 완료할 예정으로 있습니다. 그렇기 때문에 2020년 이후에 개발이 가능하고, 2020년대 중반에는 육상광상의 비용 효율적으로도 경쟁력을 갖추는 것으로 보고되어 있습니다.

<질문> 규모가 5배나 늘어나는 거잖아요? 어려움은 없어요? 파일럿 상태와 완전 상용화 돼서 전체 규모로 가져가는 데까지 어려움 같은 것은...

<답변> (홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원) 현재 파일럿 스케일의 5배라는 것은 크기가 5배가 아니라 생산 용량이 5배가 늘어나는 것이고, 양광관으로 본다면 20㎝의 직경이 30㎝로 늘어나는 형태가 되겠습니다. 물론 펌프의 크기도 커지겠습니다만, 이 파일럿 스케일의 장비를 제작하고 실증했다는 점은 스케일 업이 가능하다는 것을 의미합니다.

앞서 답변에 있었던 것처럼 국제해저기구가 개발규칙을 제정하는 2020년 이후에 바로 설계가 이루어지고 제작을 거쳐서 시범운용이 충분히 가능하리라고 생각합니다.

<답변> 보충해서 설명 드리면, 공학적으로 봤을 때는 5분의 1, 그러니까 아주 똑같은 형태로 제작을 하게 되면 너무나 돈이 많이 들기 때문에 그런 것들을 경제성을 감안해서 5분의 1 정도로 축척을 해서 성능시험을 한 그 결과를 나중에 5,000m까지 확대 적용할 수 있다는 그런 과학적인 판단을 갖고 있다는 말씀을 드리고요.

아까 세계 최초의 의미가 뭐냐고 아까 말씀을 주셨는데, 그것은 우리가 아까 브리핑하면서도 설명 드렸습니다만 한 번 더 말씀드리면, 이 망간을 좀 그동안에는 직광을 해서 올릴 때 불규칙하게 막 올라가던 것을 그렇게 되다보면 선상에서 그런 것들을 잘 manage 하기가 쉽지 않습니다.

그래서 우리 박사님들께서 새로 개발한 것은 망간단괴가 선박까지 올라오는 과정 중에 어떤 중간 집하 배송장치, 버퍼라고 그러죠. 그것을 만들어서 그것으로 망간단괴를 올려서 거기서 위에서 컨트롤해서 일정한 양이 일정한 속도로 올라갈 수 있도록 컨트롤하는 것을 이번에 버퍼시스템을 개발했습니다.

이 부분은 아까 말씀드린 대로 세계 최초의 양광시스템이라고 볼 수 있는 것이죠. 버퍼시스템과 그다음에 양광펌프를 한꺼번에 통합 manage한 것은 이번이 처음이고, 앞으로 이 부분은 양광의 굉장히 효율을 높일 수 있다고 우리는 판단하고 있습니다.

<질문> 금속자원 수입하는 게 거의 99% 수입에 의존하고 있잖아요. 이렇게 2조 원 수입 대체하게 되면 그 수입률, 의존율이 어느 정도까지 떨어질 것으로 예상하시는지요?

<답변> (지상범 한국해양과학기술원 책임연구원) 인포그래픽상에, 그림상에 보라색 끄트머리 부분에 적혀 있는데요. 구리는 비중이 많지 않고요. 그다음에 망간의 경우는 46%, 니켈이 약 16%, 코발트가 42% 정도 수입대체 효과가 있습니다.

물론, 300만 톤에는 더 많은 금속의 양이 들어 있지만, 지금 현재 우리가 연구한 제련기술, 그러니까 가장 비용 효율적으로 뽑을 수 있는 양을 우리가 2030년을 예상수입량 대비 분석결과입니다.

<답변> 우리 기자님들께서 용어가 무척 어렵다는 말씀을 해주셔서 제가 한 번 조금 쉽게 잠깐만 설명을 드리겠습니다.

파일럿 양광체험, ´파일럿´이라는 것은 어떻게 보면 본래 크기대로 해야 되지만 그것을 약간 축적해서 예비적으로 이런 테스트하는 것을 파일럿이라고 그러고요. ´양광´은 광물을, ´채취하는 광물을 위로, 수직적으로 배송하는 시험이다´ 그렇게 이해해 주셨으면 좋겠고요. 참고로 우리 심해저 광물사업은 한 20년에 걸쳐서 약 1,500억을 투입한, 어떻게 보면 해양 분야의 나사 프로젝트라고도 할 수 있습니다.

다시 말씀드리면, 심해저 광물자원을 우리가 선상까지 올리기 위해서는 그동안 우리 해양 쪽에서 개발된 모든 기술이 다 여기에 집합이 되어야만 가능하다는. 여러분도 아시겠지만, 인공위성을 쏘아 올리는 데는 우리나라 모든 소재부터 시작해서 IT, 모든 기술들이 집합되어야만 인공위성이 성공할 수 있듯이 어떻게 보면 바다에서 나사 사업과 마찬가지인 심해저 광물자원사업도 똑같다고 볼 수 있습니다.

그동안에 GPS, DGPS, 수중무선통신, 소재 이런 것들이 다 통합되어야만 성공할 수 있는 시스템이기 때문에 우리는 나름대로 ´해양에서의 나사 프로젝트이다´ 그렇게 생각하고 있다는 말씀을 드립니다.

<질문> ´세계 최초´라고 하시는데, 다른 나라의 기술수준은 어느 정도인지 좀 알고 싶고요. 그리고 이런 기술 부분에 대해서 기술이전이라든가 그런 것도 생각하실 것 같은데 말씀해 주십시오.

<답변> (홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원) 세계 최초의 의미는 앞서 말씀해 주셨기 때문에 반복하지는 않겠습니다만, 그중에서 버퍼의 경우에는 다른 나라가 아직 시험해 본 것이 전혀 없습니다. 그렇기 때문에 기술... 비교 자체가 큰 의미가 없고요.

펌프의 경우에도 현재 일본의 경우에는 1997년도에 실제로 2,500m에 해당되는 파일럿 시험을 위해서 펌프를 개발했으나, 실제로 단괴를 양광하는 것은 테스트를 못 했습니다. 양수펌프의 성능만 테스트를 하고 말았고요. 그리고 중국 같은 데서 했었던 시험은 실제 바다환경에서 한 것이 아니라 내륙 호수에서 시행했습니다. 수심이 140m이었고요.

그래서 지금 현재 우리나라가 개발해서 실증을 한 버퍼의 경우에는 비교의 대상이 없고요. 펌프의 경우에도 실제로 가장 최신의 기술로, 가장 앞선 합금 금속의 기술로 제작돼서 시행됐다는 점에서 본다면, 우리나라의 기술이 가장 앞섰다고 보이고 있습니다.

단 하나, 전기모터 부분은 앞으로 국내기술로 국산화가 추진되어야 될 내용이라고 말씀드리겠습니다.

<질문> ***

<답변> (홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원) 기술이전이요? 죄송합니다. 현재 기술에 대해서 관심을 많이 보이고 있는 국내 업체들은 있고요. 현재 앞서 발표에도 있었습니다만, 국제해저기구의 개발규칙의 제정과 더불어 국내법 제도화 이런 것의 기반이 갖춰졌을 때 어떤 기술이전에 따른 혜택이라든가 조건들이 정해질 것입니다. 그래서 현재 관심은 굉장히 많지만, 그런 제반적인 제도가 아직 정해지지 않아서 대기 중입니다.

<답변> 당연히 연구소에서 기술개발 했기 때문에 상업생산은 어쨌거나 회사에서 해야 되기 때문에 우리가 기술이전은 적극적으로 할 계획입니다.

<질문> ***

<답변> (홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원) 어떻게 보면 국내보다도 해외에서 관심을 보이는 경우도 있었습니다. 독일의 경우도 그렇고요. 그런데 이것은 우리나라 국가 R&D이기 때문에 국내 기술을 먼저, 이전이 실현된 이후가 외국과의 협력이라고 생각하고 있습니다.

<질문> 우선은 이게, 한 게 수심 5,000m에서도 작업이 가능하다고 보면 되는가요?

<답변> (홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원) 예, 우리가 개발한 버퍼는 수심 5,000m에서 작동이 가능하다는 것을 고압 챔버에서 다 일일이 체크를 해서 개발이 됐고요. 펌프는 설치수심 자체가 450m입니다. 그래서 펌프의 설계사양에 해당되는 설치수심을 우리가 지켰고, 거기서 이겨낼 수 있는 압력조건을 다 확인했다는 점에서 5,000m 실해역에 활용할 수 있는 실험, 기술을 확인했다는 것이 그 성과가 되겠습니다.

<질문> 그러면 두 가지가 남는데, 이게 수집과 채광을 같이 통합해서 실제 해역에서 실험을 해야 되실 테고, 또 한 가지는 태평양 가셔서 하셔야 될 것인데, 이것은 단계가 어떻게 되는 것인지, 계획이 어떻게 되는 것인지요?

<답변> 예, 앞으로 향후 이 기술을 어떻게 활용할 것이냐에 대해서 질문을 주셨는데, 첫째로 우리가 지금 생각하는 것은 아까 발표에서도 나왔지만, 개발규칙은 발표 말씀드린 대로 2020년에 초안이 만들어진다 하더라도 아마 상용화까지는 상당한 시간이 걸릴 것이라고 우리는 판단하고 있습니다. 그래서 지금 우리가 공해가 아닌 배타적경제수역 피지나 통가 지역에 지금 집중적으로 탐사를 하고 있습니다. 그쪽 수심여건이 한 2,000m 정도 되기 때문에 우리가 그런 부분의 탐사를 해서 경제성이 확인되는 대로 이 시스템을 더 활용을 해서 하는 방법을 우리가 생각을 하고 있고요.

그다음에 중장기적으로는 우리 하와이 광구에 하는 부분도 우리는 당연히 활용하고, 그다음에 이 시스템을 또 추가로 가서 실험할 그 부분은 앞으로 좀 더 생각을 해 봐야 돼요. 왜냐하면 거기는 너무나 막대한 예산이 들기 때문에 지금 파일럿 시스템 가지고도 우리는 5,000m도 채광을 할 수 있다고 이렇게 판단하고 있습니다.

<질문> ***

<답변> 지금 실제 해역은 우리가 동해에서 이번에 500m에서 실제 해역에서 한 것이죠, 우리가.

<질문> ***

<답변> 통합은 우리가 집광하고 파트, 파트 있죠? 한 파트 했고, 이번에 양광펌프하고 버퍼링해서 한 것이죠. 이것 결합하는 것은 기술적으로 저는 문제없다고 우리는 판단하고 있습니다.

<질문> ***

<답변> 그 부분은 더 특별히 R&D...

<답변> (홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원) 현재 R&D의 목표는 실제 광구에서 하는 것은 제외되어 있고요. 현재 국제해저기구가 환경영향평가를 함에 있어서 지금까지는 disturber라고 얘기하는 교란기가지고 환경평가를 했습니다. 국제해저기구의 요청사항은 실제로 마이닝스 방식에 의해서, mining system의 그 작업에 의해서 일어나는 환경영향을 평가할 필요가 있다. 그러려면 대한민국의 ‘미내로’라든가 또 이런 것을 함께 국제적으로 ***국들이 협력해서 하는 방안을 적극적으로 고려해 달라’는 요구사항이 있고요. 그것에 우리가 국제협력의 한 방식으로 참여를 할 수 있다고 생각이 됩니다.

<질문> 이게 세계최초 기술이라고 하니까 여러 가지 버퍼라든가 그런 게 들어간 것인데, 이 기술이 현재 시점으로 봤을 때 경제성이 있는 것인가요? 그러니까 예를 들면 수심 5,000m로 가서 이 실험을 다시 했을 때 장비 생산비나 채광비 대비 판매단가를 봤을 때 이게 지금 현재 경제성이 있는 것인지, 만약에 사업자나 누가 했을 때 돈이 남을 수 있는 것인지, 만약에 그런 것이 없다면 상용화가 되려면 아무리 세계최초 기술이어도 경제성이 있어야 되는 건데, 그런 것을 어떻게 보완할지와 그다음에 개발 사업비는 앞으로 또 얼마나 더 들어갈지 그 부분 답변 부탁드리겠습니다.

<답변> 아주 중요한 말씀을 해주셨고요. 이 ‘해저광물의 경제성’이라는 부분은 앞으로 굉장히 여러 가지 측면에서 검토되어야 될 사항입니다. 예를 들어서 이 시스템의 제작하는데 들어가는 비용이 얼마냐도 중요하지만 또 국제적인 그런 광물의 가격도 굉장히 중요한 요소가 되기 때문에 이것을 어디 한 면으로 말씀드리기가 어렵다는 말씀을 드리고요.

예를 들어서 나중에 개발규칙이 됐을 때도 그 개발한 것에 몇 퍼센티지를 또 가져갈 수 있는지, 그 이익을 어떻게 나누는지 이런 부분들에 대해서 앞으로 논의가 많이 되기 때문에 경제성을 지금 판단하기는 어렵다는 말씀드리고, 다만 중국, 일본 여러 나라들이 다 이 부분에 대해서 그런 기술, 기반기술을 확보하기 위해서 노력을 하고 있는 부분은 분명히 앞으로 해저광물자원의 경제적 가치는 크게 높아질 것이라는 그런 판단 하에 이루어진다고 말씀드릴 수 있습니다.

<질문> 그러면 현재 지금 소량이라도 작업수심이 가장 깊은 게 얼마였어요?

<답변> 지금 우리가 한 것은 500m로...

<답변> (홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원) 외국에서 했던 거요?

<질문> 아니, 우리나라에서요.

<답변> (홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원) 우리나라에서? 소량이라는 말씀은?

<질문> 그러니까 소량의 망간이라도 실제로 채굴한 것.

<답변> (홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원) 망간단괴가 있는 해역은 실제로 우리나라 동해라든가 이런 데는 망간단괴가 없습니다. 불행히도. 공해상으로 나가야 망간단괴가 있는 해역을 만날 수가 있는데요.

실제 탐사팀에서, 탐사팀에서 우리 심해저 광구에서의 시료채취는 꾸준히 하고 있고요. 그것을 가지고 채광장비 집광로봇의 파쇄기를 설계하는데 강도라든가 이런 것을 다 고려하고 있는 상황이고요. 아직까지 상업적으로 그것을 생산하고 있는 것은 없습니다.

<질문> 외부용이라도 소량으로 캔 것이 있나요?

<답변> (홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원) 그 부분은 우리 지상범 박사가 답변하겠습니다.

<답변> (지상범 한국해양과학기술원 책임연구원) 망간단괴를 제련연구를 위해서는 다량의 망간단괴가 필요합니다. 그렇기 때문에 2013년도에 우리가 약 25톤의 망간단괴를 트롤을 이용해서 그렇게 채집한 경험은 있습니다.

<질문> 양광시스템으로 한 것이 아닙니까?

<답변> (지상범 한국해양과학기술원 책임연구원) 네, 아닙니다. 양광시스템을 수심 5,000m까지 가기 위해서는 매우 큰 시추선 규모의 선박이 필요하기 때문에 탐사선을 이용해서 연구목적으로 비교적 다량의 망간단괴를 채집한 경험을 말씀드렸습니다.

<질문> 하나만 더, 해수부에 여쭤볼게요. 2007년에 할 때 한국지질자원연구소 같이 했잖아요? 양광은 그쪽이 제일 앞서 있는 것으로 알고 있는데, 이번에 왜 빠진 거예요?

<답변> 그 부분은 사업의 어떤 효율성, 그동안에 그런 것을 여러 가지 전문가들이 평가를 해서 그것을 한쪽으로 이렇게 통합해서 하는 게 좋겠다, 그렇게 판단을 해서 했습니다.

<질문> 앞으로도 그러면 지질자원연구소 빠지는 거예요?

<답변> 글쎄요. 지질자원연구소도 지질자원 연구인데 일부...

<답변> (지상범 한국해양과학기술원 책임연구원) 지금 제련 연구에 참여하고 있습니다.

<질문> 양광에서는 아예 빠지는 건가요?

<답변> (지상범 한국해양과학기술원 책임) 예, 그렇습니다.

<질문> 그러면 실제 지금 태평양 공해상에 있는 7광구인가요? 거기에 사용권이나 이런 기한이 있나요? 설정되어 있는.

<답변> C-C 광구에 대한 것은 지금 탐사권이... 탐사권이 작년에 종료가 돼서 우리가 다시 연장을 했고요. 지금 탐사권은 그대로 유지가 되지만 이제 앞으로 중요한 것은 개발규칙이 빨리 제정이 되면 그것에 따라서 우리가 이 시스템을 활용을 할 계획이라고 말씀드리겠습니다.

<질문> 지금 현재는 종료되었다는 얘기인가요? 아니면 다시 재...

<답변> (지상범 한국해양과학기술원 책임연구원) 아닙니다. 탐사권을 유지하고 있습니다.

<질문> 배를 보니까 Normand Baltic에서 임차를 한 것 같은데, 전 세계적으로 시추선이 이런 종류가 몇 대가 있고 우리나라에는 있는지 하고, 그다음에 태평양 가서 시추를 해야 되면 ´이사부호´ 정도로 되는지 아니면 더 큰 배가 필요한지, 아니면 특수선박이 필요한지요?

<답변> (홍섭 선박해양플랜트연구소 책임연구원) 지금 질문 주신 시험 선박은 불과 5,000톤 급의 ´OSV´라고 하는 것입니다. OSV는, Offshore Support Vessel의 약자이고, 해양플랜트가 운용됨에 있어서, 주변에서 지원해주는 선박이고요. 실제로 우리나라에는 저런 선박이 없습니다.

´두성호´는 450m의 시추 수심을 가지고 있습니다만, dynamic positioning을 못 하고 계류 방식이기 때문에 불행히도 우리나라에서는 지원 선박으로 우리가 사용할 수 있는 방법이 없었고요.

실제 앞서 발표에도 말씀드렸습니다만, 매우 무거운 또 거대한 장비들을 수중에 내려야 되기 때문에 배 중간에 ´문풀´이라고 하는 구멍이 뚫려 있는 배를 써야 됩니다. ´이사부호´는 종합해양탐사선이기 때문에 문풀이 없이 선미의 A-Frame 위에서 장비를 운용하기 때문에 아쉽게도 이사부호는 사용을 할 수가 없는 상황이죠.

<끝>