공장의 기계와 장비들이 끊임없이 효율적으로 작동할 수 있게 하려면 공학적으로 탁월한 기술이 필요하다. 하지만 사막이나 정글, 또는 수천 미터 수심의 바다 속에서 문제없이 작동할 수 있는 기계를 만드는 것은 전적으로 다른 차원의 문제가 된다.
GE 글로벌리서치 유럽의 연구진들은 극한 환경에서 작동하는 기계를 만들기 위해 연구를 지속해왔다. 이는 굉장히 어려운 과제가 아닐 수 없다. 연구팀의 최근 주요 관심사는 인간이 닿기 어려운 심해에 매장되어 있는 가스와 석유를 탐색하는 방법이다. 이들이 개발하고 있는 장비는 해저의 지면에 설치되어 무슨 일이 있더라도 제자리에 고정되어 있어야 한다.
연구팀이 극복해야 하는 모든 장애물들 중에서 가장 중요한 것이 안정성이다. 바닷속 깊은 곳에서 오랜 시간을 머물러야 하는 장비들이기 때문에 절대로 고장이 나지 않아야 하는 것이다. 이런 장비들은 보통 매우 깊은 곳에 배치하기 때문에 일반적인 정비 작업을 수행하는 것이 불가능하다. 해저의 엄청나게 강한 수압과 부식 작용이라는 조건, 그리고 설비가 1년 내내 쉼 없이 임무를 수행해야 한다는 사실을 고려하면 장비의 정비는 대단히 달성하기 어려운 과제이다.
“보통 우리가 타는 승용차들은 대부분 약 1만 5천 킬로미터를 주행하면 정비를 받습니다. 엔진오일을 교체하고 엔진을 점검하며 부품 몇 개를 바꾸는 식이죠. 대략 250시간 주행마다 정비를 받는 것입니다. 심해에서 돌아가는 기계의 첫 유지 보수 시기는 설치한 지 5년 후를 목표로 합니다. 자동차와 비교한다면 주행 200만 킬로미터 후에야 처음으로 정비를 받는 것이라고 할 수 있습니다.” GE 글로벌리서치 유럽에서 오일앤가스 비즈니스 프로그램 매니저를 맡고 있는 후안 알베니스(Juan Albeniz)는 설명한다.
시추 비용을 절감할 방법을 찾고 있는 오일앤가스 업계에서는, 과정이 아무리 복잡하다 해도 안정성을 우선한다. 해상 플랫폼에 장비를 설치하는 방식을 대안으로 선택한다 해도, 비용이 많이 드는 반면 육지에서 멀리 떨어진 많은 지역에서는 운영이 어렵다. 따라서 해저의 지면에 탐사 장비를 설치하는 것을 더 선호할 수밖에 없고, 관련 설비들이 발전하여 해저에서도 사용할 수 있다면 더 많은 기업에서 이 기술을 선택할 것이다. 연구팀은 설비들이 험난한 수중 환경을 견뎌내면서 안정성 있게 작동할 수 있도록 하기 위해 연구를 진행 중이다.
“가끔 저희는 문제를 해결하기 위해 완전히 다른 방식을 찾아내야 합니다. 컴퓨터 제어 시스템을 예로 들어볼까요? 강철 케이스 안에 제어를 위한 전자 보드를 넣을 수도 있겠죠. 하지만 해저의 압력이 너무 높아 케이스가 쉽게 부숴질 수도 있으니 굉장히 두꺼운 강철로 만들어 합니다. 그러고 나면 이 제어 시스템을 냉각시켜야 한다는 문제가 또 기다리고 있습니다. 그러니 새로운 소재와 더 강도가 센 강철을 연구해서 케이스의 두께를 줄여야 합니다.” 알베니스는 이렇게 이야기한다.
“그런데 전자 제어 보드를 다른 방식으로 만드는 방법을 찾을 수도 있지 않을까요? 그렇게 되면 300기압까지 버티면서 보드가 작동할 수 있어요. 이 방법이라면 해저의 조건에 맞춰 밀폐할 필요도 없고, 보드를 냉각시켜야 할 필요도 없어집니다.”
GE 글로벌리서치 유럽의 연구팀은 부품의 내구성뿐 아니라 다상 펌프(Multiphase Pumps) 같은 또 다른 과제도 해결해야 한다. 종래의 기계들은 석유면 석유, 가스면 가스에 대해서만 사용해야 했다. 그러나 새로운 해저의 극한 기계들은 해저 유전에서 나오는 어떠한 물질도 처리할 수 있어야 한다. 석유, 가스, 물, 심지어 모래까지 그 무엇이 나온다 해도 지능화된 기계 설비는 물질의 종류에 따라 올바른 방식으로 대응할 수 있어야 한다. 또한, 심해 설비의 동력공급을 최적화하는 방법을 밝혀내는 연구, 설비의 효율을 높이기 위해 수집한 데이터 사용을 극대화하는 연구 등이 계속 진행되어야 한다.
뮌헨의 GE 글로벌리서치 연구팀 덕분에, 극한의 기계들은 심해에서도 활발하게 작동하고 있다. 사막이나 정글에 설치되어 돌아가고 있는 펌프, 가스 컴프레서, 터빈 같은 지상의 회전 기계들은 앞으로 더 강력하고 견고해져야 한다. 이 기계들은 천연 가스를 실어 나르는 파이프라인 네트워크 전체에서 매우 중요한 부분을 차지하게 될 것이다.
