海洋立国基本戦略検討委員会（S-9 委員会）報告書
１．まえがき地球温暖化、エネルギー・資源供給力の鈍化、食糧・水不足など、人類が直面する地球規模の諸問題を解決し、世界各国・各地域が持続的に発展しつづけるためには、海洋をこれまで以上に豊かに利活用する必要がある。特に四周を海に囲まれる我が国では、広大な領海および EEZ に多様な可能性が眠っており、現在の海洋利活用をより強化するとともに新しい産業世界を拓くことに未来がある。日本船舶海洋工学会は我が国の海事・海洋関連学会の中で最も力のある学会であり、このような問題に取り組んでいく必要がある。本検討委員会では、上記のような問題意識の下に、我が国が取り組むべき海事・海洋関連課題
に対して技術および産業化の観点から検討を加えた。
具体的には、再生可能エネルギー（洋上風力を含む）、海底鉱物資源（コバルトリッチク
ラスト/熱水鉱床）、メタンハイドレート、二酸化炭素海底下貯留、水資源、海洋環境、水産、
海底石油・ガスを取り上げ、これらに使われている技術のベンチマークを行った。また、
幾つかのテーマについては専門家を招へいし、技術の現状と将来の発展性について更なる調査をおこなった。この過程でどのテーマも企業が将来の事業として乗り出してくるレベ
ルまでには、もうワンステップがあるというのが大凡のコンセンサスであった。
そこで、委員が調べた問題点を議論のたたき台として講演し、会員各位と議論するオーガナイズドセッションを平成 23 年度東部支部秋季講演会で企画した。本オーガナイズドセッションでは上記のテーマで使われる技術項目について、我が国技術の成熟度と海外技術の成熟度の比較などについても示し、海外企業に独占されている現在の海洋産業に、我が国の産業界が参入し、将来行われる我が国の EEZ 開発において先導的役割を果たせるのかなども議論された。このオーガナイズドセッションでは明確な結論は得られなかったが、議論に参加した会員各位も本委員会委員と同様の問題意識を持っており、海洋産業を花開
かせるには船舶海洋工学会においても、最近の経済社会の激しい変化に惑わされることのない確かな基本戦略を考える時期に来ているというコンセンサスを得られた。
以下では、このオーガナイズドセッションに提出された講演会論文を示し、本ストラテ
ジー委員会の報告書としたい。

日本船舶海洋工学会講演会論文集

論文番号 2011E‑OS2‑1

第 13 号

我が国における海洋開発利用の過去と現在
正会員 高

健*

木

The past and present of ocean development and utilization in JapanbyKen Takagi, Member

Key Words: Ocean development, Technology policy

1. はじめに2007 年の海洋基本法制定により、我が国の海洋開発利用は新しい時代へと入った。特に、東日本大震災後の政・官界では海洋エネルギーなど海洋開発利用への期待感が高まっている。一方、我が国の海洋開発ビジネスは、造船業界が 1970 年代頃に石油掘削用あるいは生産用のリグ等を多数建造したことがあるが、その後は衰退して行き、
今では開発能力の維持すら困難になっている。このギャップを埋め、海洋基本法に記された海洋立国の実現へ歩を進めるために船舶海洋工学関係者が為すべきことを議論するのが、OS「海洋立国への道のり」の主たる目的であるが、そのために、まず我が国の海洋開発利用の歴史を概説し、世界の海洋開発利用の中での我が国のポジシ
ョンについて現状をレビューする。

2. 産業技術政策としての海洋プロジェクト
2. 1 産業技術政策としての海洋プロジェクト
経済産業省及び旧通産省は「大型工業技術研究開発制度」のもと将来の工業技術開発のため大型研究開発プロ
ジェクトを実施した。その中に以下の海洋プロジェクトが含まれている 1)。
(1)大深度遠隔操作海底石油掘削装置（1970~75 年：45 億円）
このプロジェクトでは技術面・コスト面で海底設置型の掘削装置は開発されず、遠隔化／自動化技術および海洋開発関連技術等の基盤技術を確立したとされている。
(2)海底石油生産システム（1978~84 年：150 億円）
水深５０m におけるトータルシステムの要素技術開発を行い、基本機能を確認した。また、セミサブ方式での掘削装置の技術開発が進み、比較的深い海域でも石油生産が可能になったが、生産システムの実用化には至らなかった。今日では我が国のサブシー技術は外国勢に太刀打ちできない。取りかかりは早いが継続しない理由について検証する必要があろう。
(3)マンガン団塊採鉱システム（1981~89 年：200 億円）
海底権益確保のため、急遽大きなプロジェクトが立ち上げられたが、海洋法条約の緩和、マンガン団塊の逼迫緩和等により計画を変更し、海洋実験で終了した。成果としては海洋開発技術全般への技術向上への寄与が挙げ* 東京大学大学院新領域創成科学専攻
原稿受付 平成 23 年 9 月 19 日
秋季講演会において講演 平成 23 年 11 月 15 日
©日本船舶海洋工学会

られている。しかし、プロジェクト終了後 20 年を経た現
在では、当時の中核技術者たちが引退しつつあり、技術の四散が懸念されている。
その後、大型プロジェクトを実施する制度は１９９８
年に「新規産業創出型産業科学技術研究開発制度」に移行し、海洋開発プロジェクトはおこなわれなくなった．
2. 2 その他の海洋プロジェクトの代表例
国土交通省（旧運輸省）では、海洋空間利用の観点で幾つかのプロジェクトが実施された。以下にその例を示す。
・世界海洋博（沖縄）でアクアポリスが展示（1975 年）
・上五島石油備蓄基地（1988 年竣工）
・白島石油備蓄基地（1996 年建造）・メガフロートフェーズ I（1997~2000 年）
・メガフロートフェーズ II（2001~2003 年）
文部科学省（旧科学技術庁）では、科学技術の観点で幾つかのプロジェクトが実施された。以下にその例を示す。
・浮体式波力発電装置「海明」（1978~1987 年）
・マイティーホエール（1998~2001 年）
・しんかい 6500（1989 年建造）
・アールワン・ロボット（1996 年建造）
・ちきゅう（2005 年建造）
以上のような海洋プロジェクトが現在までは定期的に行われてきたが、造船業各社に海洋の研究開発部門を維持させ得る規模の大型プロジェクトはメガフロート・プ
ロジェクト以来実施されていない。

3. 海底石油・ガス田開発の状況
我が国の海洋開発ビジネスは、造船業界が 1970 年代頃に石油掘削用あるいは生産用のリグ等を多数建造したことがあるが、その後は衰退して行った。（財）船舶技術研究協会の調査報告書２）ではその理由を以下のようにまとめている。
・輸出中心かつコスト勝負であったため、円高により競争力を無くした。
・海底オイル・ガス田ビジネスでは、Field Proven な技術を有する企業が独立・M&A を繰り返しブランド化。我が国企業はごく一部を除いてブランド化し得なかった・海洋開発分野ではプロジェクトで生じる技術課題に応じて、様々な設計要求に応える必要があるが、経験少ないため、設計変更要求にコスト的に対応可な契約でないケースが有った
一方、従来の造船会社中心の海洋開発ビジネスとは異なる新しい動きが最近現れてきた。例えば、海運業界の参入や国際協力銀行の輸出金融融資対象が先進国にも拡─121─大されたことなどが挙げられる。

4. 我が国の海洋技術に関する提言
2000 年以降はメガフロート・プロジェクトも先が見え、種々の団体から、我が国の海洋技術に関して様々な提言がなされた。以下には、主な提言を示す。
（社）日本経済団体連合会は 2000 年 6 月に「21 世紀の海洋のグランドデザイン～わが国 200 海里水域における海洋開発ネットワークの構築～」を公表した。ここでは、「海をよく知る」「海を賢く利用する」「海を守る」という３つの視点からのバランスの良い海洋開発の必要性を初めて提言している。また、水産資源、鉱物・エネル
ギー資源の活用や海洋空間利用を進め産業化するべきとし、産業化の重要性について強調している。
公益財団法人日本財団は 2002 年 3 月「21 世紀における我が国の海洋政策に関する提言」を公表した。ここでは、
海洋政策大綱の策定、海洋基本法の制定ならびに行政機構等の整備など推進体制の整備について提言をおこない、
海洋基本法制定の大きな推進力となった。この提言では、我が国排他的経済水域と大陸棚の管理や海洋管理などの国際協調について提言をおこなっているが、海洋の調査や保全にウエイトが置かれ、海洋の利用とそれに基づく産業については触れられていない。
文部科学省科学技術・学術審議会は 2002 年 8 月に「長期的展望に立つ海洋開発の基本的構想及び推進方策について（答申）―21 世紀初頭における日本の海洋政策のあり方―」を答申した。ここでは、経団連提言を継承し「海洋を知る」「海洋を守る」「海洋を利用する」のバランスのとれた政策を提言している。また、海洋政策にマネージメントという概念を導入し、海洋の利用者のみを優先するのでなく海洋にかかわる様々な問題を総合的な視点からの検討を提言している。ただ、水産資源、鉱物資
源、エネルギー資源などの利用については提言している
ものの、それらの産業化については触れられていない。

5.最近の政府の動き
従来の海洋に関する政策が各省庁でバラバラに行われていたが、これを是正し我が国の海洋に関する事項を総合的且つ一元的に扱う法律として海洋基本法が 2007 年 7月に制定された。この法律に従い、総合海洋政策本部が内閣府に設置され、海洋担当大臣が任命された。これは、我が国の海洋分野にとって画期的な出来事であり、海洋開発利用にも大きな期待を抱かせるものであった。特に、海洋産業の健全な発展という観点が明確に記述されたことは、船舶海洋工学会関係者にとって特筆すべきことである。
海洋基本法に基づき海洋基本計画が 2008 年 3 月に閣議決定された。海洋基本計画では、従来からいわれている「海をよく知る」「海を賢く利用する」「海を守る」という３つの視点からのバランスの良い海洋開発利用に加え、海洋の安全の確保、科学的知見の充実、海洋産業の健全な発展、海洋の総合的管が基本的方針として述べられた。また、海洋産業の健全な発展は、海洋の開発及び海洋環境の保全との調和や海洋の安全の確保等を図っていくためにも不可欠と記された。なお、個別には 12 の施策が記されたが、残念ながら達成年度などが記されず、具体性が欠けることが否めない。

海洋基本法および海洋基本計画は我が国の海洋分野に大きな影響を与えるものであるが、それ以外にも個別分
野で関係する幾つかの政策が提示されている。
2010 年 6 月にはエネルギー基本計画（経済産業省）が閣議決定された。ここでは、2030 年に 90 年比で 30％削
減、自主エネルギー比率 70％、ゼロ・エミッション比率を 70％（原発 14 基新設が必要）とすることが明記された。
ただし、この基本計画は東日本大震災後の電力事情を勘案して近く見直されることとなっている。
同じく 2010 年 6 月に閣議決定された新成長戦略では、
ライフイノベーションとグリーンイノベーションが大きな目標となっている。海洋関連の項目としては、公有水面の利用促進、漁業協同組合との連携等による洋上風力開発の推進等への道を開くこと、太陽光、風力（陸上、洋上）、小水力、地熱、太陽熱、バイオマス等の再生可能エネルギーの導入目標の設定、ロードマップの策定、あるいは二酸化炭素の回収及び貯留技術開発などが記されている。
2011 年 8 月に閣議決定された「第 4 期科学技術基本計画」では、グリーンイノベーション推進の観点から、風力発電（洋上含む）、小水力発電、地熱発電、潮力・波力発電等の再生可能エネルギー技術の研究開発の推進、
あるいは二酸化炭素の回収及び貯留や総合水資源管理シ
ステムの構築などが記された。また、国家存立の基盤の保持の観点から、国家安全保障・基幹技術の強化として有用資源の開発や確保に向けた海洋探査及び開発技術、情報収集や新フロンティア開拓のための科学技術基盤の構築として物質、生命、海洋、地球、宇宙それぞれに関する統合的な理解、解明などが盛り込まれた。

6. おわりに
現在、政・官界では海洋開発利用への期待感が今迄になく盛り上がっている。予算の面でも、額は少額ながら様々なプロジェクトの予算が計上されつつある。産業界
では、大型プロジェクト不在のため、社内で海洋技術者を保持するのが困難な企業も現れる一方で、オペレーシ
ョンや投資案件としてなど、メーカー中心ではない関わりも散見されている。このように、海洋開発利用は大きな流れとはなっていないものの、その胎動が少しずつ大きくなっているように感じられる。このような流れが急
激に大きな流れとなり、近い未来に海洋開発利用が産業界に大きな利益をもたらすことは現時点では期待しづら
いが、少なくとも今動き始めている活動に参加しなければ、未来永劫参加の機会は訪れないであろう。

参 考 文 献
1)
2)
3)

─122─

沢井実：産業技術政策 1980-2000、通商産業政策史９(財）経済産業調査会、2011．
(財)日本船舶技術研究協会：海洋開発及び環境技術に関する調査研究, 2010 年度報告書, 2011.
T. Zousen et.al. : A study on the method for writing
papers, Journal of Marine Science and Technology, Vol2,
1998, pp.22-34.

日本船舶海洋工学会講演会論文集

論文番号 2011E‑OS2‑8

第 13 号

各種 CO2 海域貯留技術と環境影響評価技術
正会員 佐 藤徹*
正会員
吉 川 孝 男*Technologies for CO2 Capture and Storage and Environmental Impact Assessmentby Toru Sato, Member
Takao Yoshikwa, Member
Key Words: Carbon dioxide capture and storage (CCS), Environmental Impact Assessment (EIA), Public Acceptance

１. はじめに
気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の第 4 次評
価報告書 1)に CO2 の分離・回収と貯留技術（Carbon
dioxide Capture and Storage：CCS）は CO2 の有効な削減技術であることが明記された。昨今では CO2 の「超」大量削減技術としてそのメリットが認識されつつある。
CCS の S は、現時点で大きく分けて 3 つに分類される
2)。海洋中層に CO2 を溶解する海洋隔離と、深海底に海水より密度の大きな液体 CO2 を Lake 状に貯蔵する
深海底貯留、そして現在我が国を含む世界各国で推進が計画されている地中貯留 3)である。
そこで本稿では、海域を利用した CCS 技術について、それらの実現のため本学会員に関連する技術の抽出および、環境影響評価技術についてまとめることを試みる。

２. 法的側面
ロンドン条約（廃棄物投棄による海洋汚染の防止に関する条約）では、2006 年 11 月には同条約締約国会
議にて、海域地中に注入する CO2 を海洋に廃棄してよい物質リストに加えた付属書の採択があり、2007 年 3月に、これを賛成 12 ヶ国（締約 17 ヶ国の 2/3 以上）で発効した。日本は 2007 年 5 月に海洋汚染防止法を改正して、同年秋の締約国会議でこれを批准した。海洋隔離および海底下貯留については未だ議題に上がっておらず、従って現時点でこれらを実施することはできない。大陸棚が広く、地震が多い我が国においては、
地中貯留を陸域ではなく、水深数百 m 程度の海底下1000 から 2000m の帯水層に超臨界状態の CO2 を注入する海域地中貯留が計画されている。

３. 環境リスク
一般に海洋における大規模開発にとって、二つの大きなハードルになると言われるのが初期コストと環境リスクである。特に後者は地域の社会的受容性に大きく関連し、ビジネス化のボトルネックとなるケースが少なくない。海域地中貯留のサイトは水深が浅いこと
から沿岸に近い。このことはパイプライン輸送にとってもコスト的に有利となる。一方で、NIMBY（Not In My
Backyard）に代表される地域社会の受容性の問題が背後にあるため、サイト選定は簡単には行かなくなるか* 東京大学海洋技術環境学専攻** 九州大学海洋システム工学部門
原稿受付 平成 23 年 9 月 19 日
秋季講演会において講演 平成 23 年 11 月 15 日
©日本船舶海洋工学会

─141─

もしれない。海外でも 1990 年からノルウェーの Statoil
社が実験を行っている Sleiper 海底油田での海域地中貯留の近隣サイトで、2009 年早々オイル等が漏洩する事故があり、Statoil 社は CO2 貯留可能量を急ぎ下方修正した。また 2008 年オランダでは、地域住民の反対により、陸域地中貯留の実験が困難になったという報道があった。ここ数年で、CCS の death valley の一つの大きな因子は環境リスクの懸念に基づく社会的受容性であることが明確になったと言える。
各種貯留技術の環境リスクには性質的に大きな差異がある。海洋隔離の主なリスクは酸性化した海水の海
洋生物への影響である。注入地点での CO2 濃度が最も高く、それ以降は拡散により薄まるため、注入点近傍の濃度を生物影響濃度以下に制御することができれば、リスクはあるがその管理は可能であると言える。深海
底貯留の場合は、深海底に貯留された CO2 Lake 内では生物は絶滅する他、CO2 と海水の間にハイドレート膜が生成しても CO2 の溶解を抑制することはできないた
め、CO2 Lake 周辺の生物影響がリスクとなる。但しその 影 響 面 積 を 限 定 で き る た め 、 Environmentally
Protected Area（EPA）のコンセプトと合致するかもしれない。一方、地中貯留のリスクは地震などの天災や事故などによる CO2 の漏洩であり、リスクの定義である「損害の大きさ×発生確率」という観点では、発生確率が限りなく 0 に近いため、リスク自体はほとんどないと言えるものの、漏洩場所や時期、漏洩量の予測は難しく、リスク管理という観点では簡単ではない。

４. 環境影響評価
新たな技術を社会に普及していくにあたって社会的受容性の問題が付随することは CCS に限ったことではない。遺伝子組換技術や原子力技術の導入の際にも社会的受容性が重要な課題となり、様々な研究が行われてきた 4, 5, 6)。今後大規模な展開が予想される海洋再選
可能エネルギーも同様であろう。このような大規模開発の社会的受容性獲得のためには、その第一ステップ
として環境影響評価は不可欠となる。

５. おわりに
海域地中貯留の場合、日本での実現のためには、地域社会の受容性獲得が困難であるならば、海岸からある程度の距離をおいた海域を考えた方が有利であるかもしれない。従って、水深数 100 m 以上の深度を有す
る海洋下の地質構造内部での貯留が新たに着目される。
福島第一原子力発電所の事故を受け、国内のみならず海外においてもエネルギーの中長期利用に関する議論が活発に行われつつある今、火力発電所の位置づけに付随して、CO2 削減技術としての CCS についても議論の俎上に上げることは不可欠であると思われる。そのためにはまず CCS を広く認知させることが重要となる 7)。
条約や法律の改正が必要な海洋中層溶解法や深海底
Lake 型貯留法は当然のこと、大水深に移行することが必須と考えられる海域地中貯留も含めた CCS が、その安全性の国際的認知を深め、社会的受容性を獲得する
ためには、今後まず、我が国における国際的に公開した現場海域実験が必要であろう。我が国のプロジェク
トで海域実験を実施し、諸外国の研究機関に広く呼びかけて実験に参加してもらう。
CCS は、地中貯留が 2020年を目途に実用化が考えられており、この海域地中貯留の量的不足を補って、海洋隔離は 2030 年ころから実施すれば良い。CCS により年間 2 億トン程度の CO2 削
減は十分可能であり、日本は不必要な外貨を支払うことなく大量の CO2 を削減することが可能となる。政府は、海洋隔離を CO2 大量削減の数値目標の切札として国際交渉の場に持ち出すことも可能となり、引いては我が国の地位を高め、国際条約を含めた科学技術戦略を立てる土台となることにもなろう。

表 2 環境影響評価法の技術的課題
フェーズ

IPCC (2007): 4th Assessment Report.
IPCC (2005): Special Report on CCS.
文部科学省 (2010): 科学技術白書.
Itaoka, K., Okuda, Y., Saito, A., Akai, M. (2009): Energy
Procedia 1, pp. 4803–4810.
5. Tokushige, K., Akimoto, K., Tomoda, T. (2007): Int. J.
Greenhouse Gas Control 1, pp. 101-112.
6. 上城功紘, 佐藤 徹（2007）：日本船舶海洋工学会論文集 4, pp. 9-19.
7. 網川響吾、平林紳一郎、佐藤 徹（2011）：海洋政策
ジャーナル, in print.

フェーズ

大項目

小項目

技術課題

サイト選定のための海底探査技術の構築
海洋中の中規模渦の予想技術の構築
深海の流れの調査
アジマススラスターの設計製造技術。
ちきゅうで実績あり
浮体の運動制御。ちきゅうで実績あり
貯留技術、
移送技術

流体力評価、強度評価。既存技術で対応可能
荒天回避、リエントリー技術。
海外技術に依存輸送方式の選定
陸上から （パイプライン輸送、専用船舶による輸送）
海上へ
海上での貯蔵技術
移送技術
深海へ

ライザー管の設計
潮流力評価
動的挙動解析(渦励振、強度検討など)
CO2 投入方式の選定。ハイドレード化した
CO2 の挙動など、未解明の技術が多い。

環境評価

化学物質の移流・拡散。水平・鉛直渦拡散係数モデルの高度化は必要
光合成生態系モデルの高度化。但し、生物種スペシフィックな場合あり
化学合成生態系モデルの開発。熱水鉱床
周りの特異生態系
深海生態系モデルの開発。生物種はサイ
トスペシフィック。バクテリア、アーキ
アモデルの高度化要。
二酸化炭素、メタン、硫化物等に対する各種キースピーシーズの応答特性計測。
死亡率、活性度（ATP 生産）、運動特性、
忌避活動

生物実験

特定化学物
質に対する
種別応答特
性

生態系実
験

メソコス
海域模擬閉鎖空間における生態系応答実ム、マクロ験（陸上、海域）
コスム

環境アセ
スメント

環境影響評 陸域水圏用に開発された指標の海洋への価指標の開 適用可能性。HEP 等で実績あり。Triple I
発、高度化 の高度化

環境セン
シング技
術

各種センサ
pH センサーでさえ、数ヶ月程度の安定的ーの高度化
計測は簡単でない。pCO2 センサー、メタ（安定性とンセンサー、その他は開発途上。
測定精度）モニタリ 通信、測位
ング技術 の高度化 SSBL、ブイ 衛星利用技術

貯留方式の選定（海中貯留、海底貯留、海底下貯留）

浮体構造 定点保持

生化学場

AUV、
3 次元マッ ROV、マイ AUV は海底面近傍域測定制御等の高度化
ピング技 クロロボッ が必要。マイクロロボット開発はこれか
術ト、魚セン ら。魚センサーは事例あり。
サー

地中貯留との得失評価

貯層海域
の選定

物理場

環境影響
予測

環境影響
評価

技術課題
潮流・海流、温度・塩分成層の再現。但し、サイトスペシフィック

生態系

表 1 深海底貯留（Lake タイプ）の技術的課題

方式の選
定

小項目

環境影響
予測モデ
ル

参 考 文 献
1.
2.
3.
4.

大項目

CO2 溶解 沈降過程での CO2 溶解量評価
海底貯留中の CO2 安定性評価
生態系影
海洋酸性化の影響
響評価

─142─

リモセン

水温、波、海流、クロロフィル、CO2 等の計測。合成開口レーダー、マイクロ波

水中音響
技術

サイドスキャンソナー、合成開口ソナ
ー、音響トモグラフィー

日本船舶海洋工学会講演会論文集

論文番号 2011E‑OS2‑7

第 13 号

水資源の現状と海水淡水化の動向
正会員 大

塚 耕 司*

State of Water Resource and Trend of Desalination
by

Koji Otsuka, Member

Key Words: Water Resource, Water Business, Desalination, Deep Ocean Water

1. はじめに
近年の人口増加によって水資源の不足は世界的に深刻さを増している．陸域での水源開発は限界を迎えており，
新たな水源として，排水の再利用や海水淡水化に頼らざるを得ない状況となっている．わが国は，排水処理技術，
海水淡水化技術，配管等の周辺技術など，個々の技術は世界でもトップクラスであるにもかかわらず，中東やアジアなど大規模な上下水道インフラが次々と整備されている地域において，マネジメントを含めたトータルシス
テムの受注は非常に少ないのが現状である．本報告では，
世界的な水資源の現状と水ビジネスの動向について概観
するとともに，海水淡水化の現状と海洋深層水を用いた淡水生産の展望について考察する．

2. 世界の水資源の現状
2. 1 地球全体
近年世界人口は爆発的に増加してきた．1960 年初頭には 30 億人程度であったが，2000 年に 60 億人を突破し，2012 年には 70 億人に達すると予想されている 1)．このよ
うな人口爆発は，水，食糧，エネルギー不足の根本的な要因となっている．WHO（世界保健機関）と UNICEF（国連児童基金）は，隔年で世界の水と衛生設備に関する報告書を発行しているが，2010 年の報告書 2)によると，飲料水不足人口が 9 億人，非衛生水利用人口が 26 億人となっており，合わせると世界の半分以上の人々が水に苦しんでいることになる．
現状では，水供給・使用の地域格差が最大の問題である．一人当たりの年間の水消費量は，北米で 1,900 程度，
日本やヨーロッパで 500t 程度，アフリカで 250t 程度であり 3)，その差は非常に大きい．世界の年間淡水供給量は4000Gt 程度であるので，仮に，北米での消費を減らしてアフリカに回し，世界の全人口 70 億人が日本やヨーロッ
パ並みの 500t を使うとすれば，総消費量は 3500Gt となり，
今のところ不足することはない．しかし 2025 年ころには
世界人口は 80 億人に達すると予想されており 1)，一人当たり年間 500t でも総消費量は 4000Gt となるので，現在の淡水供給量では限界を迎えることになる．

* 大阪府立大学大学院工学研究科
原稿受付 平成 23 年 9 月 19 日
秋季講演会において講演 平成 23 年 11 月 15 日
©日本船舶海洋工学会

2. 2 アフリカ
アフリカは，一部を除いて世界でも最も上下水道事情が悪く，前述の水不足人口，非衛生水利用人口が集中している地域である．貧困問題とも連動しているため，国連が水事情の改善に力を注いでいるにもかかわらず，その進展速度は遅い．わが国も，JICA（(独)国際協力機構）
通じた水道専門家の派遣などを行っているものの，いわゆるビジネスとしての上下水道インフラの大規模整備までには至っていないのが現状である．
2. 3 中東
中東では，豊富な石油資本を背景に，非常に大規模な上下水道インフラの整備が進められている．この地域の特徴は，元々降雨量が少なく，地下水も含めて陸域での水源が限定されているため，（海水に限らず，かん水や排水も含めた）淡水化による水生産事業が大規模に行われている点にある．世界最大の海水淡水化施設は，1985
年に完成したサウジアラビアのアルジュベールの施設で，100 万 m³/日の淡水生産が行われている 4)．後述する水メジャーをはじめ，各国が水ビジネスの受注を目指しているホットな地域となっている．
2. 4 アジア
アジアは，実はアフリカ以上に水不足人口，非衛生水
利用人口が多い．この地域は，巨大な人口を抱えている
開発途上国が多数あるため，降雨量や河川水の豊富な場
所でも，飲料水供給や衛生施設の整備が追いついていないのである．とはいえ中国，インドをはじめ，急激な経済発展を続けている国々は，水源の開発とともに大規模な上下水道インフラ整備を次々と進めている．中国資本によって，日本の水源地が買収されているというニュースが最近流れている 5)が，これもがむしゃらに水源確保が行われていることを示すひとつの事例といえよう．
2. 5 熱帯・亜熱帯島嶼国
熱帯・亜熱帯島嶼国は，降雨量は多いものの，国土面
積が狭くしかも急峻な地形であるため，大きな水源が陸上にあるのはまれで，多くの島は地下水を主な水源地としている．人口が少く産業も発達していない島は，水源の枯渇とは無縁であるが，人口が増加し，産業や観光業の発展が顕著な島は，地下水圧の低下と，それに伴う海水浸入による井戸水の塩分増加が大きな問題となっている．この対策としては，海水淡水化が真っ先に挙げられるが，この地域はエネルギー資源（化石燃料）もほぼ全量輸入に頼っているところが多く，再生可能エネルギー
利用が自立的な水資源確保にとってキーとなっている．

─137─

3. 世界の水ビジネスの動向とわが国の課題

4. 海水淡水化の現状

前節で述べたように，世界各国で人口問題とそれに伴う水不足問題が深刻となっており，水資源確保が喫緊の課題となっている．また，非衛生水利用人口の低下も特に開発途上国における重要な課題であり，上水整備（あるいは飲料水供給）だけではなく，下水道整備も含めた
総合的な水管理が今後世界中で進められていくことになる．つまり，巨大水ビジネスが世界中で展開されているということである．
このような背景から，フランスをはじめとする水ビジ
ネス先進国では，前述の中東，アジアといった大規模上
下水道インフラ整備が行われている地域を中心に，盛んに営業活動を行っている．水メジャーと呼ばれる巨大水
環境管理企業の中でも，トップ 2 を占めているフランスのヴェオリア社やスエズ社は，Table 1 で示すように，非常に大きな売上げ規模と従業員数を誇っている．しかもフランスは，大統領自らがトップセールスを精力的に行っており，この 2 社が次々とビッグビジネスを締結するための土壌を作っている．このような首脳のトップセー
ルスは，韓国やシンガポールなども行っており，わが国は大きく「水」を開けられていると言わざるを得ない．

4. 1 海水淡水化技術
現在実用化されている海水淡水化技術を Fig. 1 に示す．
海水淡水化は大きく蒸発法と膜法に分類される．蒸発法
では，海水を加熱あるいは減圧し蒸気を発生させ，その蒸気を凝縮して淡水を得る．蒸発法の中では多段フラッシュ法（Multi Stage Flash, MSF）と多重効用法（Multi EffectDesalination, MED）が広く実用化されている．多段フラッシュ法では，多数の蒸発室（フラッシュ室）を並べて徐々に減圧度を上げ，前の蒸発室の熱交換過程で加熱された海水を次の蒸発室で蒸発させる過程を繰り返す．多重効
用法でも多数の蒸発室（効用缶）を用いるが，海水の加熱を蒸気で行うのが特徴で，2 番目以降の効用缶の加熱蒸気としてその前の効用缶で加熱された蒸気を用いる．熱交換された加熱蒸気は凝縮して淡水となる．最初の効用
缶の加熱蒸気も下流側の一部の蒸気を圧縮して用いる方
法が蒸気圧縮法（Mechanical Vapor Compression, MVC）である．いずれの方法でも蒸留水を得ることになる．
膜法では，逆浸透膜法（Reverse Osmosis, RO）と電気透析法（Electrodialysis, ED）が広く実用化されている．逆浸透膜法では，半透膜（水分子は通すが，他の分子は通さない膜）を用いる．半透膜を境にして海水と淡水を接触させ，海水方向から加圧すると，水分子が半透膜を通過して淡水側の量が増し，逆に海水側のイオン濃度が上昇する．また電気透析法では，Na+のみを通す陽イオン交換
膜と，Cl-のみを通す陰イオン交換膜を交互に配置し，両端に陽極と陰極を置くことにより，脱塩水ができる層と濃縮塩水ができる層を作る．したがって，RO 法ではほぼ純水を得ることになるが，ED 法では Na+と Cl-のみ除かれるので，マグネシウムやカルシウムなどの他のミネラル分は淡水にそのまま含まれることになる．

Table 1 Revenues and employees of two major water
management companies in the world (2010).
AnnualRevenues

Number of
Employees

Veolia Environnemen(France)M€34,787(M$48,910)

287,040

Suez Environnement(France)M€13,869
M$19,500)

79,550Multi Stage Flash
Evaporation

わが国は，個々の水生産・水処理に関しては世界でもトップクラスの技術を有している．上下水道インフラに必要な周辺技術（配管や土木工事など）も世界でトップクラスであり，自治体単位での上下水道管理システムが全国でほぼ完備されている，世界でも有数の水管理技術大国である．しかし，前述のような世界中で動いている
巨大水ビジネスの波には乗り切れていない．その原因はどこにあるのだろうか．
まず，わが国には水メジャーに匹敵する総合的な水管理企業がない．水処理に関する企業は多い（大手 11 社，
合計 54 社）が 6)，ほとんどは個別技術をビジネスとしており，海外での仕事でも，水メジャーが受注した仕事の一部を請けるというスタイルが多い．また，自治体の水道事業部はあくまでも役所の一組織であり，民間企業のように思い切って海外にビジネス進出することは難しい．
そしてなんといっても国家レベルでの水産業戦略が確立されておらず，首相のトップセールスが行われていないことが大きい．このような中，光明を見出すとすれば，わが国が先進的に進めている技術開発であろう．その一つとして海洋深層水を用いた海水淡水化が挙げられる．
次節以降では，一般的な海水淡水化の現状を概説するとともに，海洋深層水を用いた淡水生産の展望について考察する．

Multi EffectMechanical Vapor
Compression

Desalination

Reverse Osmosis
MembraneElectrodialysis

Fig. 1 Commercialized desalination technologies.
4. 2 海水淡水化の普及状況
淡水化プラントが初めて実用化されたのはイギリスで，1944 年のことである 4)．その後徐々に淡水生産量は増えてきたが，Fig. 2 に示すように，1990 年代後半から急激に伸びている 7)．最近は年間 10％以上の伸びを続けており，第 2 節で述べたような背景から，今後もこの急伸傾向は続くと見られている．
Fig. 3 は，2005 年における海水淡水化（汽水域も含む）の地域別の割合を示したものである 4)．これを見ると，世界の淡水生産の半分以上が中東で行われていることがわ
かる．2.3 節で示したように，中東は元々陸域での水源が乏しく海水淡水化の需要が大きかったことに加えて，豊富な石油資本があるため，大規模な海水淡水化プラントを整備する条件が整っているといえる．比較的古くから
海水淡水化が行われている北アメリカやヨーロッパでも，中東の 1/5 程度である．最近は，中国，インドなどで淡水

─138─

化需要が伸びているので，アジアの割合が今後増すであろうと予想される．
Fig. 4 は，2010 年における海水淡水化の技術別の割合を示したものである 7)．多段フラッシュ法（MSF）と逆浸透膜法（RO）が大半を占めており，その割合はいずれも42～43％程度とほぼ拮抗している．多段フラッシュ法や多重効用法（MED）などの蒸発法は，水の加熱という大きなエネルギー投入を伴うため，廃熱利用が可能な石油精製施設のある中東においては需要は高いものの，北米
やヨーロッパ，アジアなどでは，逆浸透膜法を主とした膜法の需要が高い．

world desalination capacity (Mm 3/d)

45
40
35
30
25
20
15
10
5
2010

2008

2006

2004

2002

2000

1998

1996

1994

1992

1990

1988

1986

1984

1982

1980

0

year

Fig. 2 Trend of accumulated capacity for seawater desalinationin the world7).
3% 2%1%
7%
M iddle East
7%

North America
EuropeAsia

12%Africa56%

Caribbean
South America
Oceania12%

Fig. 3 Percentage of each region for seawater and brackish
desalination in 20054).
3%
12%

M SF
42%

RO
M ED
others43%

Fig. 4 Percentage of each desalination technology for seawater
desalination in 20107).

5. 海洋深層水を用いた淡水生産
5. 1 海洋深層水
海水資源としての「海洋深層水」は，英語では"DeepOcean Water (DOW)"あるいは"Deep Seawater（DSW）"と呼ばれており，一般に「補償深度（光合成が行える限界の深度，最大で水深 200ｍ程度）以深の海水」と説明されることが多い．海洋深層水の３大特性は，低温安定性（年間を通じて低水温で変化が少ない），富栄養性（植物の光合成に必要となる無機栄養塩類が豊富に含まれている），清浄性（細菌類が非常に少ない）であるが，このうち富栄養性と清浄性は，補償深度以深であることが必要条件となることから，このような説明がしばしば用いられる．しかし，低温安定性は，海水の大規模な対流である熱塩循環によって保たれているので，場所によって一年を通じて安定した低温が得られる深度は異なる．例
えば日本周辺海域でも，安定して 10℃を切る海水が得られる深度は，沖縄では 600m 程度，日本海側では 150m 程度，湧昇流がある室戸沖では 300m 程度である．
海洋深層水の３大特性は，前述のとおり低温安定性，
富栄養性，清浄性である．このうち低温安定性に着目す
れば，海洋温度差発電や発電所の冷却水，地域冷房や水温・地温コントロールなど，エネルギー・水産・農業分
野への幅広い利用が考えられる．また，富栄養性，清浄性という特徴を活かせば，微細藻類や海藻の増殖，親魚育成や種苗生産，漁場形成，磯焼けの修復などに利用することができる．
5. 2 海洋深層水淡水化の歴史
海洋深層水を用いた淡水化のアイデアは，比較的古く
か ら 出 され てい る ． 海洋 温度 差 発電 （ Ocean Thermal
Energy Conversion, OTEC）はおよそ 130 年前にフランスの物理学者 D'Arsonval によって提案されたが，彼の弟子の Claude によって，すでに海水そのものを作動流体とする Open-Cycle OTEC が提案されている 8)．このサイクル
では，海水を低圧下で蒸発させ，深層水の冷熱で凝縮させるため，副産物として淡水が得られる．つまり，蒸発法と同じ原理で海洋温度差発電を行っているのである．
これとは別の原理で海水淡水化を行うアイデアが 1967
年に Gerard9)によって発表されている．それは，熱帯の島で湿った空気から淡水を得るというコンセプトで，水深1,000m 付近から冷たい海洋深層水を汲み上げ，小高い丘の上に設置された凝縮器に冷水を引き込むことによって，湿った空気から淡水を得て貯蔵する．凝縮器へ給水する
ポンプの電力は風力発電によってまかない，さらに凝縮器から排出される水の位置エネルギ－を水力タ－ビンで回収する．栄養塩の豊富な排水は養殖に利用し，凝縮器の後方にある集落には乾いた涼しい空気が流れ込む，というスケ－ルの大きなアイデアである．
わが国では，1989 年に高知県海洋深層水研究所（室戸市）が作られ，本格的な海洋深層水の取水が始まった．
1995 年に一般分水が行われるようになり，様々な「海洋深層水商品」が開発されたが，そのうちの一つに飲料用脱塩水がある．海洋深層水は低温であるため蒸発法は不利であること，懸濁物質の少ない清浄な海水であるため膜処理に向いていることから，ここでは逆浸透膜法が採用された．実際，表層海水淡水化では必需である砂濾過などの前処理設備を必要とせず，膜交換回数も大幅に減らせるため，増水コストは表層水に比べて半分程度まで下げられるといわれている 10)．

─139─

5. 3 海洋深層水淡水化の展望
わが国には，全国で約 20 ヶ所の海洋深層水取水施設が稼動しており，そのうちいくつかの施設では電気透析法
による海水淡水化も行われている．前述のように，電気透析法ではマグネシウムやカルシウムなどのミネラルがそのまま脱塩水に残るため，逆浸透膜法と併用すればミネラル調整を容易に行うことができる．このような，海洋深層水淡水化の産業展開は，世界に先駆けたものである．例えば，ハワイ島のコナにある NELHA（Natural Energy
Laboratory of Hawaii Authority）は，設立も古く（1981 年），
取水量も日本最大である沖縄県海洋深層水研究所（久米島）の 10 倍規模であるが，海水淡水化については日本の企業が進出するまで商業化されていなかった．また，最近韓国や台湾で次々と海洋深層水取水施設が開設されているが，そこでも日本の海洋深層水淡水化技術が活かされている．
著者ら 11), 12)は，今後海洋深層水淡水化の需要が増すことを想定し，大都市へも直接海洋深層水を運ぶことができるシステムとして，洋上型大規模取水システムと複数の陸上施設，それを結ぶシャトルタンカーで構成される，
洋上－陸上ハイブリッド型海洋深層水供給システムの提案を行っている．
Fig. 5 はその一例であり，相模湾で海洋深層水を取水し，大消費地である東京，浦安，横浜の 3 都市に設置した深層水備蓄基地に分配するというシステムを示している．
ここでは，陸上型と洋上型の 2 種類を想定し，陸上型は茅ヶ崎市沿岸部で取水し，高速道路など主用幹線道路に沿ったパイプラインにより，横浜，東京，浦安に設置された備蓄基地まで原水を供給するというシステムとなっている．また洋上型は，相模湾中央部で取水し，3 隻のシャトルタンカーで横浜，東京，浦安の備蓄基地に原水を輸送するというシステムとなっている．

Land-based DOW
intake facility

DOW pipeline
Urayasu

Floating-type DOW Tokyo
intake facility
Yokohama
Desalinatedwater storage
facility

Sagami Bay
DOW shuttle tanker

らは，洋上型より陸上型のほうが CO2 排出量が大きいこと，運用段階では，シャトルタンカーの燃料消費による
CO2 排出量が非常に大きいことなどが示されている 12)．

5. おわりに
現在，水資源量は世界的に危機的な状況となっており，
海水淡水化の需要は急激に高まっている．わが国は，海水淡水化技術に留まらず，排水処理技術や配管等の周辺技術も世界トップクラスであるものの，水ビジネスへの戦略的な参画が大きな課題となっている．そのような中，海洋深層水を用いた淡水化については，世界をリードしている状況であり，戦略の中心として展開すべきであると考える．

参 考 文 献1)

U.S. Census Bureau: International Database, http://www.
census.gov/ipc/www/idb/.
2) WHO (World Health Organization) and UNICEF (United
Nations Children’s Fund): Progress on Sanitation andDrinking-Water 2010 Update, 2010.
3) WWF (World Wide Fund for Nature): Living Planet
Report 2006, 2006.
4) 平井光芳：海水淡水化技術の普及状況と課題，科学技術振興機構（JST）ホームページ, Space Portal China,
特集水資源, 2009.
5) 産経新聞：水異変－狙われる水源地－，2010 年 7 月
27 日～31 日，2010.
6) 吉村和就：世界の水問題および上下水道インフラ事
業の現状と課題について，土木学会誌，Vol.96, No.7,
2011, 44-47.
7) (財)造水促進センター：世界の淡水化施設の状況(2010)，http://www.wrpc.jp/what/what01.htm.
8) 高橋正征：海にねむる資源が地球を救う－海洋深層
水の利用－，あすなろ書房，1991.
9) Gerard, R.D. and Worzel, J.L.: Condensation of
Atmospheric Moisture from Tropical Marine Air Masses
as a Freshwater Resource, Science, Vol.157, 1967.
10) 藤田大介，高橋正征：海洋深層水利用学－基礎から
応用・実践まで－，成山堂書店，2006.
11) 松本吉倫，大塚耕司：海洋深層水大規模取水―分配システムのフィージビリティスタディ（第１報）－
経済性評価－，海洋深層水研究，Vol.3, No.1, 2002,
21-29.
12) 大塚耕司，松本吉倫：海洋深層水大規模取水―分配システムのフィージビリティスタディ（第２報）－
CO2 排出量を指標とした LCA－，海洋深層水研究，
Vol.4, No.1, 2003, 19-27.

Fig. 5 Concept of deep ocean water desalination anddistribution system in metropolitan area11), 12)
経済性評価の結果からは，陸上型より洋上型のほうが若干コストは下がること，資本回収年を 7 年とすれば，製造される淡水のコストは¥270/t 程度となり，水道料金よりは高いものの，市販のボトル飲料水に比べれば十分に低い価格で提供可能であることなどが示されている 11)．
また CO2 排出量の LCA（Life Cycle Assessment）の結果か

─140─

日本船舶海洋工学会講演会論文集

論文番号 2011E‑OS2‑6

第 13 号

水産業の現状・今後と技術課題
正 員 濱 田 邦 裕*

正

員 高

健**

木

Current State and the Future of Fishing Industry and their Technical Issues
byKunihiro Hamada, Member

Ken Takagi, Member

Key Words: Fishing Industry, Monitoring, Fishing boat, Aquaculture, Strategy

1. はじめにTable1 世界主要国の漁業生産性と漁業実態の比較 3)，4)

日本船舶海洋工学会が今後も継続的に発展するためには，船舶を中心とした研究開発に加えて，これまではあ
まり着目されていなかった新しい領域の研究開発課題を検討し，研究領域を拡大することが重要と考えられる．
本講演では，日本水産業の現状と課題，政府等が模索する将来の方向性，および船舶・海洋関連のこれまでの技術蓄積の応用が可能と思われる水産業の技術課題に関する調査・検討結果を報告する．これにより，日本船舶海洋工学会が中長期的に取り組むべき研究開発課題に関する議論のたたき台とすることを目的とする．

NZ
1154

１トン未満
漁 1-10トン
船
10-500トン
隻
数 500トン以上
計
漁獲トン数（千トン）
漁業就業者数（千人）
１隻あたり漁獲トン数
１人あたり漁獲トン数
零細漁船比率

チリ
ノルウェー
9963
11400
3813
369
554
46
14145
12000
5326
2671
45
14
377
223
118
191
0.89

278
77
1509
563
8
373
70
0.74

日本
10728810580610710
14223818
4515
231
20
20
0.98

Table2 主要国における漁業管理制度 3)

2. 日本の水産業の現状と課題
日本が位置する北太平洋西部海域は世界三大漁場の一つであり，豊かな漁場が形成されている．このような背景から我国では古くから水産業が盛んであり，平成 20 年度の漁業・養殖業生産量は世界第 5 位を誇る．また，国民の魚離れが指摘されているものの，魚介類の供給量は人口 100 万人以上の国では世界一位であり，日本人への食の供給という意味においても水産業は重要である 1)．
一方，我国の漁業・養殖業の生産量の推移を図 1 に示
す．図に示すように，昭和 59 年をピークとして国内生産量は減少・停滞しており，現在，水産物の自給率は 60％程度となっている．また，表 1 に示す世界主要国の漁業
生産性と漁業実態の比較結果より，日本では漁民数・漁船数が極めて多く，その殆どが零細経営となっていること，および漁業生産性も低いことが理解できる．

TAC設定
アイスランド
ノルウェー
イギリス
スペイン
NZ
オーストラリア
アメリカ
日本

○
○
○
○
○
○
○
○

IQ

TAC管理手法
ITQ
オリンピック
○
○

○
○
○
○
○
○

さらに，世界各国の漁業管理制度の比較結果を表 2 に示す．日本では TAC 制度は一部の魚種で設けられている
ものの，オリンピック方式による漁獲が一般的となっており，ITQ に代表される経済的最適化を図る制度は導入されていない．このために，生産量の減少が産業競争力を低下させ，これが更に生産量の低下に繋がる状況となっている．また，漁獲量の管理という意味においても問題が多い状況と考えることができる．（TAC，オリンピック方式，ITQ については付録を参照のこと．）

3. 日本の水産業の方向性

Fig. 1 我国の漁業・養殖業の生産量の推移 2)***

広島大学大学院工学研究院
東京大学大学院新領域創成科学研究科

原稿受付 平成 23 年 9 月 19 日
秋季講演会において講演 平成 23 年 11 月 15 日
©日本船舶海洋工学会

前章で述べたように，現在の日本の水産業には数多くの課題がある．これらの課題を解決するために，（独）水産総合研究センターは我が国水産業の特性に適した水産資源・漁業管理のあり方について検討している 4)．ここでは，その検討結果の中から，特に本学会と関連が深いと思われる項目について概説する．
(1) グランドデザインの明確化
今後は，水産資源を適切な水準に維持し，低下した資源に対しては回復措置をとるとともに，生態系・環境と調和した漁業操業を実現する必要がある．このためには，
水産資源・漁業の多様性の保持，資源変動への対応，合理的漁業の推進，ステークホルダー間の合意の形成等を考慮し，国としての資源管理・生態系保全・水産業の健全な発展を実現するための基本的な考え方を，グランド─135─

デザインとして国民・関係者に公表する必要がある．
(2) 漁業構造の改革
コスト構造の見直し等を行い，燃油高騰にも耐えうる水産業を創出することは喫緊の課題である．このためには，省エネルギーで，生産コストが低く，安全性が高い
次世代型漁船の開発が必要である．さらに，責任ある漁業を行うために，必要な魚を必要な時に必要なだけ漁獲する生産システムを確立するとともに，養殖も含め，資源状況に見合った持続可能な漁業生産構造を構築することが必要である．
(3) 流通システムの改善
我国の水産物流通は産地市場と消費地市場を経由する市場流通を中心に発達した．現行の水産物流通には多くの流通関係者が介在する一方で，生産者は水産物取引にあまり関心を持ってこなかった．このために，生産状況
や産地情報が消費者に伝わらない，あるいは，消費者ニーズも生産者に伝わらないという弊害が生じ，価格形成
および需給調整の面で支障が生じている，したがって，
水産システム全体の観点から水産物流通の合理化を行うとともに，生産者と消費者の情報伝達・共有の仕組みを構築する必要がある．
(4) モニタリング精度の向上
資源・漁業管理を推進するためには，資源状態と漁獲状況の双方を的確にモニタリングすることが重要である．
漁獲情報の正確な把握は資源評価・資源管理の推進に必要不可欠であり，漁獲成績報国書の改善や船舶位置管理システムの導入が必要である．さらに，資源状態の予測や TAC 制度が漁業関係者や国民に与える影響に関する科学的知見は限られており，またその基盤となるモニタ
リングや統計情報も，範囲および精度の面で問題がある．
これらの問題を解決するために，モニタリング精度の向上は必要不可欠である．

また，需要と連動した安定した生産を考慮した場合，今後，養殖業の重要性がこれまで以上に増加することは明らかである．生簀の設計や係留技術等，海洋構造物の設計・建造技術の転用が見込める分野であり，養殖業も本学会の研究蓄積の有効活用が見込める分野と考えることができる．
(3) 流通段階
水産システム全体の観点から水産物流通の合理化を行うとともに，水産物の加工を含めた流通システムの構築が今後の課題と考えられる．海洋物流に関する研究蓄積の応用も考えられるが，漁業関係者と流通関係者の合意形成など，政治的な色合いも多々含まれると考えられる．

4. 日本船舶海洋工学会が関係する研究課題の考察

2)

本章では，プロジェクトフェーズ毎に分けて，本学会のこれまでの研究蓄積が生かせる可能性がある研究課題について考察する．
(1) 水産資源の調査段階
調査段階においては，水産資源のモニタリングの高度化・高精度化が最重要課題である．世界的にはブイや衛星等のデータにおいて米国の圧倒的支配が続いており，
日本では水産学会と北大水産学科が研究の中心となっている 5)．水産業のモニタリング技術については本学会には研究蓄積は少ないため，モニタリングのための周辺技術，
即ち，船舶や海中ロボットなどを利用した計測システムの開発などが研究課題の候補として考えられる．また，予測の高精度化のためには，大量のモニタリングデータの獲得が必要であり，計測の無人化も重要である．
(2) 生産段階
生産段階では需要と連動した漁獲量の管理および環境にやさしく安全な漁業の達成が最重要課題である．これ
らの項目の達成のためには，新しい漁船の開発が必要不可欠である．具体的には，低燃費船の開発や運航・操業
モニタリングシステムの導入が必要であり，これまでの本学会の研究蓄積が有効に生かせる分野である．本学会が主導的に新形式の漁船を開発し，これに基づき，水産学会，実際の漁業従事者．政府等に新しい漁業のあり方を提案していくことも期待できる．

5. おわりに
本稿では，日本水産業の現状と今後について概説する
とともに，日本船舶海洋工学会が参入可能と思われる技
術開発課題について考察した．その結果，以下に示す三つの分野において本学会の研究蓄積を有効に利用できるとの知見を得た．
•
次世代のモニタリングを実現するための，水産物のモニタリングシステムの開発．
•
次世代漁業を実現するための JIT 式エコ漁船の開発•
養殖業の高度化と安定化を実現するための，生簀設計・係留技術の開発
但し，これらの開発のためには，これまでの水産関連の研究蓄積と，船舶海洋関連の研究蓄積との融合が必要であり，水産学会との連携が重要と考えられる．また，漁業関係者の意識の改革も必要であり，政策面の動きを注視することも重要である．

参 考 文 献
1)

3)

4)

5)

農林水産業の将来ビジョン＜水産業編＞，農林水産省，2011．
漁業・養殖業生産統計年報(併載:漁業生産額)〈平成18 年〉，農林水産省，2009．
魚食をまもる水産業の戦略的な抜本改革を急げ，水産業改革高木委員会緊急提言，（社）日本経済調査協議会，2007．
我が国における総合的な水産資源・漁業の管理のあり方（最終報告），（独）水産総合研究センター，
2009．
科学技術・研究開発の国際比較 2011 年度版，（独）科学技術振興機構研究開発戦略センター，2011．

付
•

•

•

•

─136─

録

TAC (Total Allowable Catch)：海洋生物資源の保全および管理のために，特定の魚種ごとに捕獲できる総量（漁獲可能量）を定めたものである．日本ではマアジなど 7 魚種が対象となっている．
オリンピック方式：自由競争の中で漁業従事者の漁獲を認め，漁獲量が TAC に達した段階で，漁獲を停止させる方式．
IQ(Individual Quota)方式（個別割当方式）： TAC を
漁業者・漁業団体毎に個別に割り当て，分与する方式．
ITQ(Individual Transferable Quota)方式（譲渡可能個別
割当方式）： IQ 方式のうち，漁業者が与えられた枠を他の漁業者に譲渡・販売する制度．

日本船舶海洋工学会講演会論文集

論文番号 2011E‑OS2‑5

第 13 号

海洋における再生可能エネルギーの現状
正員

村井 基彦*

正

員 高木

健**

The current situation of the renewable energy in the oceanbyMotohiko Murai, Member

Ken Takagi, Member

Key Words: Renewable Energy, Ocean wind farm, Ocean wave energy, Ocean tidal energy

1. 緒

言

海洋再生可能エネルギーの活用については、かなり以前からその可能性が指摘されてはいる。20 世紀においては日本の国内でもそうしたエネルギーの利活用については様々なチャレンジが行われ、世界に通じる技術を有していたが、21 世紀になり、そうしたチャレンジがほとんど行われていない。一方で、世界は 21 世紀以降、CO2削減などのかけ声の下、海洋再生可能エネルギーの活用について急速に実績を積み、技術的にも政策的にも日本は大きく後れをとっている。震災以降、国内においても海洋再生可能エネルギーに注目や期待をする雰囲気が出てきているが、現状において、その期待に応えるだけの準備がどの程度進んでいるのかを報告する。

それぞれ、従来のタイプとは異なる発電タイプであるが、いずれも実用段階においては一ユニットで 500KW～1MW クラスの発電能力を目指している。ただ、ある程度海象条
件が定常的に厳しい環境化の方が、発電効率の向上がはかれることもあり、技術的に発電されることは実証されているが、運用安定性と経済性については、まだ課題が多いという印象があり、実証実験と通してこれらの課題点を克服していく必要があると考えられる。

2. 海外の実証実験
近年の石油価格の上昇傾向や地球温暖化の主因ともされる CO2 排出削減の観点から、世界的にも CO2 排出負荷の小さい発電技術は重要視されており、中でも再生可能
エネルギーはキーテクノロジーであるという認識は広まっている。特に近年の風力発電ファームの展開に見られるように、再生可能エネルギーについても、陸上展開から沿岸域、そして沿岸域から沖合・大水深域へと展開することが予想される。現状においては世界各国の実用化がなされている海洋再生可能エネルギー施設は着定式の設備で、その海域は着定式が導入可能な沿岸域である。
しかし、将来を見据え、世界各国においても浮体式の海洋再生エネルギー施設に関する実証実験が活発化している。まずは、浮体式の再生可能エネルギーの動向について、実証実験の例を紹介する。

Figure 1 PowerBuoy

2.1 波力発電
波力発電については国内で海明やマイティーホエールなどの実験が実施され、当時としては世界の最先端であったが、21 世紀に入り各国がかなり力を入れている分野である。特に最近では PowerBuoyOcean(Fig.1) ：Ocean
Power Technologies (OPT)社と Pelamis(Fig.2)：pelamis
wave power 社の実証実験が世界的に注目を集めている。

*横浜国立大学大学院環境情報研究院**東京大学大学院新領域創成科学研究科
原稿受付 平成 23 年 9 月 19 日
秋季講演会において講演 平成 23 年 11 月 15 日
©日本船舶海洋工学会

Figure 2 Peramis
2.2 風力発電
風力発電については陸上域や沿岸域での大規模展開を
既に先行されており、風車本体の発電機や翼の大型化などの技術は日進月歩である。したがって、洋上に浮体システムとして展開するにあたっては、どれだけ陸上技術が通用するか、あるいは、陸上技術が通用できる浮体形式を導入できるかが課題となる。現状で洋上における浮体式の実証実験としては SPAR 型の Hywind(Fig.3)：

─131─

Statoil 社 と TLP 型 の BLUE H （ Fig.4 ） ： Blue H
Technologies 社が挙げられる。

Figure 5 Sketch of Sea-Gen

Figure 3 Hywind

Figure 6 Uldolmok Tidal Current Power Pilot Plant

Figure 4 BLUE H
Hywind は 2MW クラスの実証実験で 2009 年から系統連係および送電実験についても開始している。各種の報告書についても比較的タイムリーに公開されている。後者は 80kW クラスの実証実験であるが、既に撤去済みであり、その実証実験を通した性能評価などについてはほ
とんど詳細が公表されていない。当時の風車の規模としてはかなり小型であり、本格商用のための実証実験というよりは、一段階手前の実証実験ではないかと考えら得る。国内においては 2010 年度に佐世保沖において 1kW
モデルの小規模な実海域実験が行われている。
2.3 海流・潮流発電
海流・潮流発電は 1970 年代から技術開発が行われているが、日本国内では、まだ水槽実験レベルもしくは小規模な海域実験レベルに留まっている。一方、海外では既に実用化レベルに達した発電システムの事業化に向けたプロジェクトが進行中である。その中では Sea Gen（Fig.5）： Marine Current Turbines 社の実証実験とUldolmok Tidal Current Power Pilot Plant（Fig.6）：
KORDI，MLTM が注目を集めている。
Sea Gen は実証実験ではあるが、世界で初めて商業規模の系統連系を実現した潮流発電システムである。

一方、後者の Uldolmok Tidal Current Power Pilot
Plant では単機としての性能は 1MW クラスであるが、海域として 2013 年には 90MW の潮流発電ファームへと実証実験からそのままその海域での商業化することを前提に実証実験が実施されている。その意味では実証実験と言うよりは先行実用化という位置づけと考えられる。

3. 国内技術の準備状況
ここまで紹介してきたように、海外では海洋再生可能
エネルギーは既に実証実験の実施段階に入りつつあり、国内では、ようやく今年度後半から風力発電システムについては実証実験に向けた動きが出てきている。一方で、実証実験を実施し、その後の実海域での設置・運用・撤
去のプロセスを考えると、解決をしておくべき項目がいくつかある。ここでは、直接的な技術だけでなく、周辺も含めた必要不可欠な技術の準備状況を紹介する。
3.1 調査・情報技術
海洋再生可能エネルギーを実践するにあたり、当該海域の事前・操業中・事後の実態把握技術は欠かせない。
必要な海洋情報が単に取得できるだけでなく、その情報を誰でも利活用できる状態にあることが望ましい。そのためにはデータの規格化、データベースの構築およびその共有化が必要である。これらのデータ加工技術や共有化ついては、国内外とも着々と整備が進められ、例えば人工衛星からのデータ処理などの加工技術と標準化はその土台は整備されつつあり、現に定常的に計測されている項目については、比較的手に入りやすくなっている。

─132─ただし、そのデータが各省庁でそれぞれに整備している場合もあり、必ずしも国内で一元的にデータベース化はされていない。
次にその情報の中身について述べる。一般的に数値化が可能な情報については、その数値化の手法も含め国際的には徐々に標準化などが進みつつある。例えば、物理的環境や化学的環境や生態系環境などが、一般的に“環境”と称される事象に関するモニタリング技術について
は、国内外共に成熟しているとは言えないまでも、一定の技術やモニタリング手法は存在し、ガイドラインなどが提示されている国が多い。日本においても環境アセス
メント法などがそれに相当する。一方で、予測技術については、国際的にも成熟しているとは言えない。現状では継続的なモニタリング無しに予測精度の向上は難しいと言える。こうした海洋情報の再現性や確率などの精度の向上とその検証には豊富な実測データが不可欠である。
国際的には、北海、メキシコ湾など石油産業が既に採算性を踏まえて進出した海域では実測データも豊富にあり、自ずと観測密度が向上し海域データの相関性などが見いだされることで、より一層のデータの充実化が図られている。

Figure.7

The published wind velocity distribution at
NEDO web site

Figure.8 Quantity of natural resources of the marine
wind power energy by the meso-scale numerical
weather prediction model

その点、日本周辺では海域における企業活動が未だ活発でないことから、産業ベースの観測データの空間的な密度に乏しい。これらの情報密度の低さと確度の低さは、
そのまま日本近海の各種エネルギーの賦存量やそれに伴う操業効率の推定精度を下げることになる。ただ、情報の一元化を図りベースとなる自然環境条件を共有しないと、国内の各種の海洋エネルギー産業の公平な経済性評
価の比較などが困難となる。その意味では国内でも Fig.7や Fig.8 に見られるように標準的に参照される公的なデータベースが徐々に整備されつつある。
3.2 施設本体に関する技術
次に、海洋再生可能エネルギーを利活用するための本体の技術的な動向について述べる。日本近海あるいは EEZの活用という観点では浮体式の技術が前提となる。この
浮体形式の技術の導入にあたっては、「機器の設計・建造技術」、「機器の設置・係留技術」、「機器の運用・
メンテナンス」のステップに分けて考えたい。
まず、設計・建造技術については、浮体本体については世界的にも海洋石油開発などの洋上展開がなされるな
ど、世界的にその水準は上がっていると思われる。日本
国内においてそうした浮体構造物を用いた商業的開発は
ほとんど皆無ではあるが、機構としては船体の技術との共有部分も多く、浮体そのものの技術については、国内でもそれなりの潜在的な技術水準は維持されていると考えて良い。ただし、風力発電などの鉛直方向に長い浮体については、船舶の技術ノウハウがそのまま通用しない部分もあると考えられるが、実証実験を通して十分に克服できると考えられる。
次に導入設置の技術について述べる。導入設置にあたっては設置そのものの手順及び係留系の技術、それに加えて、海底・海中における送電系の技術が不可欠である。
この分野においては、現状において日本の技術はほとん
ど整備されていないと言って良い。例えば、設置そのものについても、洋上風力発電システムであれば、それらの機器を当該域まで運ぶ専用船の開発、また、洋上の設置を支援する設置作業用の船舶の開発が必要である。こ
うした専用船については、着底式を前提とした洋上施設に関しては海外でもかなりの事例があり日本は経験と実績で遅れているが、浮体式を前提とした専用船について
は、世界的に未知の分野であり、著しく後れをとっているというわけではない。係留系の技術については石油プ
ラントの大水深化への展開などを機に、商業ベースでの技術的な開発・経験・実績を積んできており、日本の技術は海外に比べて技術および経験の質・量ともに大きく後れをとっている。この点は早急に技術的なキャッチア
ップを実施し、経験を積んでいく必要がある。その上で、既存の技術を更に大水深に適用するための、係留索や新形式の係留方式の開発が必要になる。これらの技術は、今後の日本の EEZ 内および公海上の海底資源などの利活用を考える上でも不可欠な技術であり、その優先度は高いと思われる。送電系の技術については、国内においては残念ながら皆無といってよく、ノウハウ以前の状態である。世界的には前節で紹介した実証実験では単に発電だけでなく、海底での系統連係などを通した実践的な技術開発が行われている。特に、洋上で発電した電力の送電に関しては、海底ケーブルに接続し、サブシーでの変圧・制御を経て、海底ケーブルを介して陸上に送電されると考えられる。海底ケーブルとの接続技術については、

─133─世界的にもかなり成熟してきていると考えられる。それに比してサブシーでの変圧・制御については特に深海域を想定した場合、世界的にも技術的な課題はかなりあり、
成熟しているあるいは簡単に適用できる技術レベルにあるとは考えにくい。洋上で発電した電力の積極的な運用を考えた場合、海底ケーブル経由ではなく船舶などによるエネルギーの輸送技術の向上を図る方が、経済的に優れている可能性についても、検討をしておく必要がある。
次に、運用・メンテナンス技術については、当然であるが日本においての技術的な蓄積は無く、世界と比して著しく遅れていると言える。例えば、海洋再生可能エネ
ルギーの施設に応じたメンテナンス専用船の開発は、エネルギーの値段に直結するもので、投資と開発が必要な分野である。また、前節で述べたような海洋情報の定常的な取得やモニタリング技術は、オンリーワン的な専用船だけではなく、量的な展開を図れる海域への大量投入を検討することも重要である。こうした運用には単にハードだけではなく、必要船員の確保などのソフト面、あるいは無人化などの技術開発が必要と考えられるが、この点については、現状においては世界的にも未成熟の部分である。また、海域の環境保全や修復技術についても必要であることは周知のことであるが、これについては技術的にも乏しいだけでなく、環境保全や修復で目指すべきエンドポイントなどもその考え方などが社会的に定まっておらず、おそらく法的な整備も含めた社会的合意形成の技術も非常に重要になると考えられる。

4. 結言

ﾌｪ
ｰ
ｽﾞ

大
項
目

小項目

技術課題

調
査

海
洋
情
報

海洋情報共有データ加工技術

地理的条件の調査(社会条件など)
環境条件の評価

ゾーニング

腑存量評価
経済性概算
環境影響評価
生
産

設
計
・
建
造

機種選定
浮体技術
建造
係留系

環
境

流
通

送
電

絶縁コネクターの開発

サブシー変圧・制御タービン設置海底での変圧機の設置
海底での変圧機の制御
浮体のアペンディング
タービン取付技術の開発
ケーブルと係留系の正確な設置技術
設置専用船の開発

係留系設置
設置専用船
メンテナンス専用船
環境影響評価

メンテナンス法の開発

環境保全・修復

修復技術

海底ケーブル

低コスト送電ケーブル設置

広域長期モニタリング技術

また，本原稿の作成にあたっては日本船舶海洋工学会のP-22 委員会の最終報告書を参考とさせて頂いた。研究委
員会の主査および委員にこの場を借りて御礼申し上げま
す。

参考文献
1)
2)
3)

本稿においては、海洋再生可能エネルギーの技術的な現状ついて世界の動向の紹介も踏まえ述べてきた。それらを表１にまとめる。表中では技術項目と，それに対する技術課題の細目を示している。これらの項目毎に国際的な技術成熟度や国内技術レベルを検討していくことによって，海洋開発における技術的なボトルネックおよび将来的な海洋産業を支える狙い所が浮かび上がると考えられる。
Table 1 Summary of technical problems and items

導
入
・
設
置

海底ケーブル接続

4)
5)
6)

7)
8)

観測データの充実
実機実績とモデルとの相関
データ充実
予測技術の向上
観測データの充実
事業モデル構築
実績データ充実
モニタリング技術
予測技術
海洋専用高効率発電機の開発
動揺低減
係留との干渉低コスト建造法の開発
繊維索新形式アンカーの開発

─134─

http://www.oceanpowertechnologies.com/index.htm
Ocean Power Technologies (OPT)社ホームページ：

http://www.pelamiswave.com/ ： pelamis
wave power 社ホームページ号
IEA-OES ：OCEAN ENERGY : GLOBALTECHNOLOGY DEVELOPMENT STATUS ， Final
Technical Report IEA-OES Doc.No.T0104
Marine Current Turbines 社 ホ ー ム ペ ー ジ（http://www.marineturbines.com/）
OEAJ：海洋エネルギー資源国際フォーラムテキスト
Kwang Soo Lee, Ki-Dai Yum, Jin-Soon Park and Jung
Woo Park：Tidal Current Power Development in Korea，
EAS2009 Manila
NEDO 技 術 開 発 機 構 ・ 局 所 風 況 マ ッ プ
http://app2.infoc.nedo.go.jp/nedo/webgis
日本船舶海洋工学会 P-22 最終報告書

日本船舶海洋工学会講演会論文集

論文番号 2011E‑OS2‑4

第 13 号

海底鉱物資源開発の技術的課題
正

員

飯

島 一

博*

Technical Issues of Exploitation of Seabed Mineral Resources
By

Kazuhiro Iijima, Member

Key Words: Seabed mineral resources, Seafloor massive sulfide deposit, Strategy

1. 緒

3. 技術課題

言

海底熱水鉱床，コバルトリッチクラストやマンガン団塊などの海底鉱物資源は，日本の排他的経済水域（EEZ）
内あるいは公海においても多数その存在が確認されており，将来的にレアメタルの資源庫としての利用が期待されている．しかしながら，賦存海域が 1000m 程度以深の大水深であること，石油などのように自墳する液状物とは異なり固形物であること，などのために従来の石油資源開発などとは異なる技術が必要であることが予想される．本論文では，特に海底熱水鉱床を取り上げ，将来の海底鉱物資源開発に必要とされる技術を俯瞰し，戦略的に今後取り組むべき技術開発を論じる．

2. 背

景

海底熱水鉱床は海底面から噴出する熱水から銅，鉛，
亜鉛，金，銀などの金属成分が沈殿してできた多金属硫化物鉱床とされ，チムニーと呼ばれる煙突状の地形やマウンドと呼ばれる丘状の地形を形成するとされている．
日本近海においては，伊豆・小笠原海域や沖縄海域での発見が報告されている．
近年，海底熱水鉱床開発が注目を浴びたのは，2008 年の 3 月に「海洋基本計画」が閣議決定され，その中で今後 10 年程度を目途に商業化の実現を測る旨が明記されたことを起点としている．これを受け，経済産業省では2009 年の 3 月に「海洋エネルギー・鉱物資源開発計画」を策定し，日本周辺の海底熱水鉱床の商業化のためのロ
1)
ードマップを定めている ．
単に金属資源のみならず，海底熱水鉱床が分布する熱水噴出口近辺での化学合成に依存する珍しい生物群集の生息は，特異な海洋生態系として貴重である上に，将来的には遺伝子資源の供給源としても医薬品，化学産業から期待されている．一方で，海底熱水鉱床開発に係る法規として，生物多様性基本法があり，生物多様性保全の観点からは，活動中の熱水噴出口近辺での生物学的視点からの調査・保護が必要なことはもとより，開発自体が困難であると考えられ，活動が停止し生物活動が消滅した鉱床の開発が優先されるべきと考えられる．
*

海底鉱物資源開発に必要な技術は，探査・採掘/揚鉱・精錬・環境影響評価の各フェーズに渡る．ここでは，探査・採掘/揚鉱に絞って，課題を揚げる．
2)

3.1 探査フェーズ
商業的な海洋資源の探査のためには，資源量の把握が必要である．まず鉱床が存在する地形を広域的な観測(音響調査や磁気調査)により選定し，選定された地形について海底カメラなどにより海底面の様子を観察し，最後にサンプラーやボーリングなどによりサンプル採取を行う．
特に，資源量を正確に把握するためには表面のみならず
厚さ（深さ）方向の評価が重要である．現状，資源量が十分に評価されている鉱床はなく，厚さ方向の品位デー
タの蓄積による資源量把握が急務とされている．
海底熱水鉱床の賦存海域が大水深域であることから，
AUV(Autonomous Underwater Vehicle)や ROV(Remotely
Operated Vehicle)の利用が盛んに行われつつある．商業的な開発のためには，今後も AUV, ROV 技術の開発，センサーの開発などの活性化が必要である．
3.2 採鉱／揚鉱フェーズ
図 1 に熱水鉱床開発システムの概念図を示す．図には支援母船，揚鉱のためのライザーシステム，ポンプ，掘削・採鉱するための ROV が示されている．フランスに本社を構える Technip 社や Nautilus 社も海底熱水鉱床開発
3)5)のためのシステムの先行する同様の提案を行っている ．

大阪大学大学院工学研究科地球総合工学専攻

原稿受付 平成 23 年 9 月 19 日
秋季講演会において講演 平成 23 年 11 月 15 日
©日本船舶海洋工学会

Fig. 1 Conceptual Sketch of Mining4).

─129─

支援母船技術については，個別事案ごとの技術開発はあったとしても，おおよそ成熟した技術と考えられる．
他，揚鉱用ライザーにも開発項目があるが，今後，技術開発が必要であるのが，特に採鉱する ROV の部分である．
図 2 に典型的な海底熱水鉱床の概略図を示した．いわゆるチムニーの周囲に鉱床が数 km の規模で展開している．チムニー自体の高さは数メートルから数十メートル程度の起伏のある地形であり，また，地盤は堆積物のために軟弱である可能性もあり，逆に採掘にあたっては鉱床の硬度が高いこともありえよう．これらの事実は，採掘のための機器開発の妨げになる．
まず，掘削のための ROV などの機器は，起伏のある地
形を移動，走破できなければならない．場合によっては起伏が急峻であることも予想される．さらに，その足元は軟弱である可能性が高い．機器が地盤中に沈みこむとその回収が困難であろうから，なんらかの対策が必要である．回収のためには，できるかぎり中性浮力に近く軽量であることが望ましい．ところが，軽量である場合には大きな反力を地盤に与えることができず，採掘時に機器自体が反力のために浮く，などのことが考えられる．
機器に重量がある場合には，反力を多く稼ぐことはできるが，今度はより多く沈み込みが生じ，万が一の場合に深海から回収できない，という堂々巡りとなる．

Fig. 2 Geographical sketch of SMS1).
このように掘削のための ROV 開発は困難を極めているのが実情である．オランダに本社のある IHC Merwede社や南アフリカの Marine and Mineral Projects 社など，浚渫や海底ダイヤモンド採掘企業が有する海底掘削クロー
ラーから発展した掘削機（図 3参照）が注目を浴
びているが，いずれも大水深域の海底鉱物資源開発の掘削機器として，十分な実績
がない．
Fig. 3 Mining Crawlers5) .

Table 1

SWOT 分析結果

支援船の建造技術

Strengths

探査船「ちきゅう」の運用実績
海洋産業など様々産業の集約
産業ロボット技術

Weaknesses

石油開発の実績がほとんどない．
極限域で稼働するロボットの実績不足
日本の EEZ 内に資源が賦存する

Opportunities

石油資源開発に技術応用できる．
銅やレアメタルの需要増加
海外企業による開発

Threats

レアメタルの代替技術・リサイクル技術開発
環境保全（ただし，opportunities にもなる）

上記分析に基づいて，今後の技術開発の方針について
以下の提言をしたい．
(1) ロボット開発
海底熱水鉱床開発の商業化の鍵を握るのは，高品位かつ賦存量の大きい，良いサイトを選択するかにかかる．
サイト選択に際しては，大水深で AUV などによる調査が必須である．この点では我が国の発展は大きい．さらに，採掘時も ROV などのロボットが必要であることは論をまたない．幸いなことに我国産業には蓄積された産業ロ
ボット技術群がある．技術の集約を図って，大水深域で活動できるロボットの開発に期待したい．
(2) 海底熱水鉱床開発で得られるもの
前述のように海底熱水鉱床は日本の EEZ 内でも発見されており，世界的に見て比較的浅海域で金や銀の品位も高いとされている．また，海底熱水鉱床の開発に必要な技術は浮体技術，ライザーによる回収技術，ロボットによる探査・採掘技術，環境影響評価などの総合技術であり，これらの技術が揃う我が国が世界に先んじて開発を進め，鉱物資源利用する必然性が高い．さらに，海底鉱物資源開発技術は石油資源開発に共通の要素があり，海底熱水鉱床開発のような国家的なプロジェクトで開発された技術と実績を併せることで，石油資源開発の分野へ参入することも考えられる．環境影響評価・保全技術の発達は様々な海洋開発の機会を増加させる．

5. 結

言

本稿は，日本船舶海洋工学会「S9 海洋立国基本戦略検討委員会」における検討を基に，私見を交えてとりまとめたものである．海底鉱物資源開発とそれに係る我が国
船舶海洋工学関係者の戦略について，会員の間での議論のきっかけとなれば幸いである．

参 考 文 献4. 技術開発に関する提言
海底熱水鉱床開発はすでに，経済産業省の「海洋エネ
ルギー・鉱物資源開発計画」に基づいて，伊豆・小笠原
海域において，ボーリング調査や部地理探査により資源量把握が実施されている．平成 30 年までに商業化検討を行うとしている．このような中で，船舶海洋産業が今やるべきことはどのようなものであろうか？船舶海洋工学
関係産業の振興を目的として海底熱水鉱床開発を捉えた
場合の，SWOT 分析を行った．結果を表 1 に示す．

1)
2)
3)
4)

5)

─130─

経済産業省：海洋エネルギー・鉱物資源開発計画，
2009, 3.
岡本信行：深海底鉱物資源の探査について，日本船舶海洋工学会誌，第 33 号, 2010．
http://www.technip.com/
S. Masanobu, et.al.: Research and development ofoffshore platforms for SMS mining –part2 conceptual
design of the platform, OMAE2010-20836.
http://www.nautilusminerals.com/

日本船舶海洋工学会講演会論文集

論文番号 2011E‑OS2‑3

第 13 号

メタンハイドレート掘削用浮体の技術的課題
正
正
By

員
員

吉川 孝男*
三宅 竜二***

非会員

佐々木

久郎**

Technical Issues of Floating Structure for drilling Methane Hydrate

Takao Yoshikawa,, Member
Ryoji Miyake, Member

Kyuro Sasaki

Key Words: FPSO, Methane Hydrate, Floating Structure, Operating Rate, Profitability

1. 緒

言

日本近海の海底下には比較的多くのメタンハイドレート(以下 MH と略す)が堆積しており、我が国のエネルギ
資源を考える上で注目を浴びつつある。その採掘に関しては、資源エネルギー庁から業務を受託した（独）石油
天然ガス・金属鉱物資源進路機構（JOGMEC）、（独）産業技術総合研究所、および（財）エネルギ振興協会がメタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム（MH21 研究コンソーシアム）を組織して 2001 年度から研究を行っており、2012 年には海洋産出試験を行うことを予定している。しかしながら、このプロジェクトに参加している造船関連の技術者は少なく、造船業界がＭ
Ｈの利用採掘技術に積極的に関わっているという状況にはない。ＭＨ輸送に関しては（財）日本船舶技術研究協会が 2009 年 3 月に天然ガスハイドレート輸送船に関して
研究成果報告書を公表しているが、これは主として中小の天然ガス田から採掘された天然ガスをハイドレート化
して輸送しようとするものであり、海底下のＭＨの開発を直接的に目指した研究ではないように思われる。
本稿では、海底下にあるＭＨを採掘し、これを日本の新たなエネルギ源として利用してゆく上で、造船業がかかわることが可能な技術課題について調査、検討した結果を報告するものである。

1)減圧法；ＭＨ貯留層内圧力を減圧してＭＨ安定領域からガス安定域に移動させる。
2) 熱刺激法；熱水や蒸気をＭＨ貯留層内に圧入して温度を上昇させガス安定域に移動させる。
3) 分解促進剤注入法；塩やアルコールを注入し、ＭＨの安定領域を分解領域にシフトさせる。
生産性の観点からはこれらを組み合わせて最適なメタ
ンガスの生成手法を構築することが必要であるが、本稿ではガス生産量が多く期待できる減圧法と熱刺激法を組み合わせた方法でメタンガスを取り出すことを前提にＭ
Ｈ掘削用浮体に対する要求事項を整理して検討を進める。

2.．メタンハイドレートの採掘方法
日本近海には図 1 に示すような領域(地震探査法によって BSR（ Bottom Simulating Reflector： 海 底 擬
似 反 射 面 ） が 観 測 さ れ る 領 域 ) にＭＨ層の存在が有望とされている。このうち、東部南海沖の１つのＭＨ
濃集帯のメタン量は 5700 億 m3 と言われ、日本が使用している天然ガスの 7 年分に相当するといわれている。資源の取り出し方法としては、ハイドレートの分解を促進してメタンガスとして取り出すことが考えられている。堆積層内では図 2 に示すハイドレート安定領域にあり、これを分解するには以下の方法がとられる。

*
九州大学工学研究院海洋システム工学部門** 九州大学工学研究院地球資源システム工学部門*** 日本海事協会
原稿受付 平成 23 年 9 月 19 日
秋季講演会において講演 平成 23 年 11 月 15 日
©日本船舶海洋工学会

Fig.1 Distribution of B S R(Copyright; MH21 Research Consortium)

Fig.2 Phase Equilibrium Diagram of
Methane-Water and Methane Hydrate

─125─

採掘技術に関しては、採掘率を向上させる技術を構築することが重要であり、MH の分解によるメタンガスの連続生成技術、MH 層内での温水やメタンガスなどの移送の適正化、垂直および水平杭井の設置技術ならびに適正な間隔、配置の設定技術など研究の必要な技術課題が多くある。
また、採掘した後の地層の変形を予測し、環境面で問題が生じないようにすることも重要であるが、その評価手法の構築なども技術課題とされている。

3. 掘削用浮体に関わる研究課題
3.1 概念設計
先に述べたように本稿での検討では、ガス生産量が多く期待できる減圧法と熱刺激法を組み合わせた方法でメタンガスを取り出すことを前提に検討を進める。この方法では、採掘したメタンガスを用いて洋上で発電効率の高いガスタービンコージェネシステムを用いて発電し、海底ケーブルを用いて陸上に送電するとともに、システ
ムから排出される比較的低温の温水をＭＨ層に送り込み、ＭＨからメタンガスへの分解促進に役立てようとしている。ガスタービンコージェネシステムの発電効率を 38%と考え、、廃棄されることの多い 80℃程度の温水のうち、その 30%程度を杭井に戻すことにより連続的にＭＨの分解ができるとの試算があり、洋上発電システムは十分に可能性がある選択肢であると考えられる。
まず、採掘、発電、送電用設備、ならびに採掘ガスの一時貯蔵タンクなどを洋上浮体構造に設置するものとして、必要となる浮体の大きさを見積もる必要がある。通常の石油ガス掘削の場合と異なるのは発電システムと送電システムであり、貯蔵タンクは洋上で常時発電することを考えると石油ガス掘削の場合に比べて少量で良いものと考えられる。陸上の大型ガスタービン発電システム 1基と同程度の 200MW 程度の発電を洋上で常時行うとすれ
ば、6500KW の発電システムを 30～35 基程度浮体に搭載する必要がある。複数の小型タービンからなる発電システ
ムを検討したのは、機器のメンテナンスを洋上で行う場合の容易さと、保守点検を行った際にも発電量を一定に保つことができるようにするためである。6500KW の発電システムの重量、大きさはそれぞれ 200t/基、幅 15×長
さ 27m×高さ 7m であり、重量は大きくはないが、容積はある程度必要となる。
採用する浮体の形式としては、1)大型浮体上構造を用いる方式、2)FPSO を用いる方式の 2 つが考えられる。
このうち、大型浮体は一般に柔構造であり、波に追随して浮体構造が撓むことを許容する設計となり、大波高に対する強度特性が優れているとは言いがたい。そのため、浅海域に設置する場合には周囲に波避けの構造や消波構造を設置して浮体に作用する波荷重を低減する方式を採用することも多い。しかしながら、本海域は水深が500～600m あり、周囲に波避けの構造や消波構造を設置することは現実的でない。そこで、荒天時には掘削を中止
し、避航することが必要になると想定される。今回の設置場所は、通常は比較的静穏な海域ではあるが、台風の通り道になることがあり、通常の気象条件の時のみならず、荒天時においても浮体上に設置した機器が冠水することは避ける必要があることを考えると、本方式の浮体構造として大型浮体上構造を選定するには解決すべき検討課題が多くある。これに対して、FPSO を用いる方式は、気象条件の厳しい北海の石油掘削などに多く適用された実績がある。FPSO はタンカーに似た形状であるため、荒天時に波向きに向かって船首を向けることによって波浪による FPSO の動揺量を低減できるので、比較的荒天時でも操業が可能となる利点がある。また、自航機能を備えたり、タグボートに曳航させることによって、比較的容易に避難が可能であり、乾舷を大きくすることにより冠水を防ぐことも可能と考えられる。以上のことを勘案して、ここでは FPSO を用いる方式を採用することを前提に検討を進めることにする。

3.2

稼働率の検討3.2.1 海上発電浮体施設の設置会いと海象条件の設定
海上発電浮体施設の稼働率及び限界稼働波高を評価するために、船体運動解析を実施し、相対水位（冠水評価）、動
揺角度及び動揺加速度（機器の安全性評価）に関する短期予測値及び長期予測値を求めた。設置海域としては、紀伊半島沖、約 50~60km の水深 500～600m の東海沖～熊野灘の東部南海トラフ海域を想定した。海象データとして東南海沖の波浪頻度分布表（海技研公表データ）を用いた。
3.2.2 運動解析
海上発電浮体施設としては、長さ 230m、幅 44m、型深さ24m のタンカー型の船型を仮定し、運動解析は、1)ストリップ
法による船体運動解析(規則波中の応答解析)と 2)短期予測（短波頂不規則波中応答解析）をおこなった。なお、計算は
日本海事協会開発のプログラムを用いた。
船体運動解析における解析条件を Table 1 に示す。喫水については類似タンカーの満載喫水データを参考にした。
Table1 運動解析条件
Deep Draft

Shallow Draft

Lpp (m)230.000

230.000

Breadth (m)44.00044.000Depth (m)24.00024.000Mean draft (m)16.815

8.000

Trim (m)

0.000

0.000

Dead Weight (ton)130,000

50,000

Displacement (ton)

144,445

64,445

Freeboard (m) (Depth-draft)

7.185

16.000KG (m)

11.00012.000

GMT (m)7.282

11.090

k xx / B (Roll)

0.350

0.350

k yy / Lpp (Pitch)

0.256

0.260

3.2.3 稼働限界の評価項目及び評価位置
機器（ガスタービン）の冠水と機器の安全性を評価するための評価項目として、相対水位(deck の冠水条件)、

─126─

動揺角度(10 度)、および動揺加速度（上下加速度１G）を用いた。評価位置については、動揺角度は重心とし、相対水位と動揺加速度は船首部右舷上甲板、船体中央部右舷上甲板、船尾部右舷上甲板の３カ所とした。
ストリップ法による運動計算より短期予測における最大応答(単位有義波高あたりの標準偏差)を求め、これより限界稼働有義波高を求めると Table 2 のようになった。
3.2.4 稼働率の評価
稼働閾値に対する超過確率から稼働率（再現期間）ならびに年間の稼働日数を求めた。想定する海域の波浪頻度分布をもとに長期予測を行い、稼働閾値の対する超過確率を求めた後、閾値の超過確率＝平均波周期/再現期間
なる関係を用い、さらに波浪頻度分布表より平均波周期を概ね 7 秒として稼働閾値の再現期間を計算し、これよ
り年間の稼働日数を算定した。結果を Table 3 に示す。
深喫水の場合には相対水位の閾値を超える波高が低く、稼働日数が極端に短くなるが、浅喫水の場合はそれほどでもない。これより稼働率の評価に乾舷の高さが重要であることが分かる。
Table 2 限界稼働有義波高Deep Draft
向波

横波

向波

横波

9.3

4.2

9.4

4.5

8.7

6.0

12.4

12.0

4.7

5.0

11.7

14.1

32.4

22.8

28.9

19.3

31.3

22.0

29.3

22.0

Pitch：閾値;3.87R(deg)/H1/3(ｍ)
相対水位閾値（AP）;
3.87R(ｍ) /H1/3(ｍ)
相対水位閾値（FP）;
3.87R(ｍ) /H1/3(ｍ)上下加速後閾値(AP);
3.87R(m/ｓ２) /H1/3(ｍ)上下加速後閾値(FP);
3.87R(m/ｓ２) /H1/3(ｍ)Table 3

Shallow Draft

年間の稼働日数（期待値）
Deep draft

Shallow Draft

全波高

向波

全波高

向波

Roll

30.9

356.1

135.9

361.9

Pitch

364.96364.96364.96364.96相対水位（AP）

322.6

356.1

363.7

364.96相対水位（FP）

30.9

30.9

364.96364.96上下加速度（AP）

364.96364.96364.96364.96上下加速度（FP）

364.96364.96364.96364.96

また、横波の場合を想定すると閾値を超える波高は低く、年間の稼働日数は少なくなるが、これについては、1 点係留を採用すれば向波のみ考慮すればよいので解決可能と考える。
3.3 係留方法についてアンカーとチェーンを用いた機械的係留方式はシステ
ムが巨大化するとの理由で大水深では難しいとされており、ＤＰＳの利用も考えられる。しかしながら、最近の技術進歩により係留システムの使用可能深度は飛躍的に深くなってきており、ＭＨ層からのメタンガスの採掘は長期間にわたることも考えて、ここではＤＰＳではなく、機械的係留方式を用いて係留することを考える。
3.2 項に示した稼働率計算からもわかるように、係留方式としては 1 点係留が望ましいが、一般に、厳しい海域のＦＰＳＯではインターナルタレットや引き離し可能なディスコネクタブルタレットを用いた係留が、モンスーン地域ではエクスターナルタレットやタワーヨーク(浅水深域)が、穏やかな海域ではＣＡＬＭブイやスプレット
リングを用いた係留が適しているといわれている。
本研究で発電浮体施設の設置を予定している東南海沖は北海ほどではないにしても台風シーズンには荒天が予想されるので比較的厳しい海象の１つと考えることができ、インター
ナルタレットやディスコネクタブルタレットを用いた 1点係留システムの採用が適しているものと考える。
船体運動や潮流力、風荷重などによって生じる水平方向の変位などによって係留索に作用する荷重を評価して、係留索や係留装置の強度設計を行うとともに、係留索のアンカリング限界荷重との照査を行って、係留機構の安全性を確認することが必要となる。この際、波浪によって生じる船体上下運動を係留索で拘束することは不可能とされており、係留系の挙動解析と船体運動を連成させて解析する必要はない。係留系の挙動検討ならびに強度検討はこれまでに実施された研究成果や強度データなどを利用すれば十分可能と考えるが、計算した係留力等を用いて、係留系と船体との結合部の強度検討などを行い、稼働限界を求める技術については我が国では実績が乏し
く今後の検討課題であると考える。また、タレット自体についても海外の技術を利用しているのが現状であり、我が国固有の技術を構築することも重要と考える。

3.4

リエントリ技術

台風襲来などの荒天時には MH 採掘用ライザーパイプを
海底の杭口装置から切り離して FPSO 型浮体を避航させ、採掘作業を再開する際には再接続することが必要となる。
我が国では「ちきゅう」を除いて適用実績はなく、リエントリに関しては自前の現場技術の構築が必要である。
なお、MH 採掘は石油採掘と異なり、減圧あるいは加熱を行わないとメタンガスへの分解は促進されないため、事故等による自噴の危険性は少ないと考えられる。

─127─

3.5

ライザーパイプの設計技術

潮流下のライザでは非対称渦によって VIV が発生し、ライザーパイプの疲労破壊の原因となることもある。また、長いライザを使用した場合には、浮体の上下揺との共振による縦振動に起因した座屈が生じる可能性が指摘されている。MH 掘削のライザーパイプはそれほど長くならないため設計上の大きなブレークスルーとはならないと考えるが、確認は必要である。

3.6

このうち現状で調査すればある程度見積もり可能と想定される項目と、今後の技術開発の進捗を待たないと正確に評価できない項目に分けてＴａｂｌｅ．４ に示す。
このうち、ＭＨ採掘に要するコストについては石油・ガス
開発のコスト計算ソフト（たとえば、HIS Energyを者
QUE$TORなど）を利用して算定が可能4)、５であるようだが、生産量の評価精度が現状では十分ではなく単位採掘量当たりのコストの評価は現状ではかなり難しいと考えられる。

送電用の海中ケーブルの敷設について

Table 4 コスト算定の必要な項目の算定難易度

本方式では洋上でガスタービンを用いて発電した電気を陸上に送電するために 70km 程度の海底電力ケーブルを敷設することが必要となる。
海底電力ケーブルを敷設については、これまでに幾つかの実施例があり、例えば九州電力では五島列島と長崎の間に海底電力ケーブルを敷設し、20 万ｋW の送電を（50万 V）を行っている実績がある。このとき、海底電力ケー
ブルは 15m/分の速度で敷設できており、敷設工事は 10～
20 日程度であった。Fig.4 に海底電力ケーブルの敷設工事の概念図を示す。これらのことより、70km 程度の海底
電力ケーブルを敷設する際も技術的課題は克服されているものと考え、そのコストについても算定可能であると考えられる。

5. まとめ以上、本論文では海底下にあるＭＨを採掘し、これを日本の新たなエネルギ源として利用してゆく上で、造船業がかかわることが可能な技術課題について、これまでに検討した結果と今後調査、検討すべき項目について報告した。本論文の作成にあたってはいくつか造船会社の研究者、設計者にヒアリングをさせていただき、貴重な情報の提供をいただきました。
今回の報告が、新たに海洋資源に関連した事業や研究に興味を持っていただくきっかけになれば幸甚です。

参 考 文 献Fig.4 海底電力ケーブル敷設工事の概念図(川崎重工殿の資料提供による)

4．採算性の検討について
経済的にＭＨ層からのメタンガスの採掘が成り立つかどうかを検討するには、1)ＭＨの採掘に要するコスト、
2)発電浮体施設の建造に要する費用（発電設備、送電設備、メタンガス貯蔵設備、ＭＨ層に熱水を移送する設備、荒天時の避航のための推進設備、その他の装備すべき機器の費用を含む）、3)海底送電線の敷設設備と維持費用、4)環境維持の要する費用、5）発電浮体施設などのメンテナンスコストとランニングコスト、6)年間のメタンガスの産出量、7)売電価格、などを算定して、経済性の評価を行なう必要がある。また、今回は洋上で発電して海底の電線ケーブルを用いて送電する方式を検討したが、船舶によるメタンガスの輸送や、パイプラインによる輸送方式との得失についても今後検討が必要である。

1) 海洋底掘削の基礎と応用、（社）日本船舶海洋工学会 海中技術研究会編、成山堂書店、平成 22 年
2) 海底と宇宙に資源を求めて、海底資源概論、瀬川爾朗、講談社サイエンティフィク
3) 複数水平井を用いた熱水圧入によるメタンハイドレード層からのガス生産主峰に関する研究、小野慎治、
九州大学学位論文、平成 23 年
4) Evaluation of Economics and CO2 Emission for
Developing Offshore Methane Hydrate Deposit, Yuko
Wawata, Kaszuo Fujita, Yoshihiro Matsuda, Ryoji
Matsuhashi、Journal of the Japan Institute of Energy, 82,
pp.197-207,2003 年
5) 原油の供給障害リスクを考慮したメタンハイドレー
ト 開 発 の有 効 性評 価 、 Journal of Japan Society ofEnergy and Resources, Vol.29, No.4,

─128─

日本船舶海洋工学会講演会論文集

論文番号 2011E‑OS2‑2

第 13 号

海底石油・ガス開発の技術的課題
正

員

藤久保

昌彦*

Technical Issues of Offshore Oil and Gas Development
byMasahiko Fujikubo, Member

Key Words: Offshore Oil and GasDevelopment, Deep-water, Subsea operation, LNG-FPSO

1. 緒

言

海洋の石油・天然ガス開発は、浅海域の探鉱についてはすでに成熟期に達してきており、今後も必要な生産量を確保していくためには、より大水深への展開が不可欠である。また近年の世界的なエネルギー需要の増大と油価格の高騰により、可採埋蔵量が少なく開発の経済的リスクが高い、いわゆるマージナルな油ガス田についても、需要が高まっている。わが国は、プラットフォーム技術、
パイプライン技術を始めとして海洋石油ガス開発のための基盤技術を有する。しかし、より大水深・マージナルな海域に対しては、実績的に世界の先端から遅れをとっている点は否めない。したがって、現在の技術動向と課題を明確にし、技術的ギャップを埋めることが重要である。このことは、海底熱水鉱床やメタンハイドレートなどの、わが国に賦存する新たな海底鉱物資源開発のための基盤技術を構築する上でも必須である。本稿では、海洋石油ガス開発の最近の技術動向と、船舶海洋工学関係
者が考えるべき課題について検討した結果を報告する。

2. 技術開発動向
海洋石油・天然ガス開発の最近の主な動向として、上にも述べた、より大水深、マージナルな油ガス田への展開が挙げられる。つぎに、2010 年 4 月にメキシコ湾で発生した掘削リグの暴噴および原油流出事故を契機とする、
安全性および環境保全への意識の高まりと、モニタリン
グ、メンテナンスなどの安全操業に関する技術開発の活発化が挙げられる 1) 。
海洋油ガス田施設は、基本的に、プラットフォーム（固定式、浮遊式）、位置保持システム、ライザーシステム、
海底生産設備から構成される。このうち、プラットフォームの設計建造技術は、成熟してきており、大水深化、リモート化に向けて、より重要となる技術は、主に水中に配置される周辺設備に関わるもの、すなわち、位置保持システム、ライザーシステム、海底生産設備とその遠隔操作、これらの設置・点検・保守技術である 1) 。
位置保持システムについては、係留法、DPS などの位置保持法そのものの開発のほか、台風などの厳しい海象
条件下での緊急退避を容易にする DTS (Disconnectable* 大阪大学大学院工学研究科
原稿受付 平成 23 年 9 月 19 日
秋季講演会において講演 平成 23 年 11 月 15 日
©日本船舶海洋工学会

Transfer System) の開発が進められている。
ライザーは、初期には鋼管をプラットフォームから真下に降ろすリジッドライザーが使用されたが、その後、カテナリー状に海底とプラットフォームを結ぶ Steel
Catenary Riser が開発された。また、可撓性を高めるた
めに鋼材と有機材料を複雑に組み上げたフレキシブルラ
イザーや、低コスト・高強度のリジッドライザーを大水深に適用し、これとフレキシブルライザーを組み合わせるハイブリッドライザーが開発されている。ハイブリッ
ドライザーは、大水深化のなかで近年特に注目されている。ライザーシステムでは、VIV を含むライザーの挙動
予測や挙動低減技術、効率的かつ高信頼度の継手の開発、疲労強度予測、耐腐食性改善などが主要な技術課題である。大水深化のなか、またメキシコ湾の事故を受け、継手疲労試験、腐食疲労試験、座屈試験など耐久性やメンテナンスに関わる各種のテストおよびシミュレーション
が活発に行われている。
大水深開発においては、新規フィールドにプラットフ
ォームを独自に設置せず、海底仕上げにしてパイプライ
ンで他のプラットフォームに原油を輸送することで投資コストが抑えられる。その際必要となる海底気液分離装置（海底セパレータ）が開発され適用が始まっている。
また大水深開発においては、各種調査のための AUV、また設備の設置・点検・保守など各種作業のための ROV な
ど、ロボットの利用が必須である。AUV や ROV は既に存在するが、大水深の石油ガス生産への適用には、遠隔制御性能やバッテリ性能を始め解決すべき課題は多く、今後の技術革新が必要とされる分野である 1)。
一方、ガス田開発は、従来、海底パイプラインで陸上の処理施設へ運び、その後、長距離パイプラインを使用
するか、あるいは LNG 化してタンカーで消費地に輸送された。しかし、海底パイプライン輸送や LNG 化は一般に大規模な投資を必要とするため、マージナルなガス田では採算が合わない。そこで近年、洋上でガスの液化、貯蔵を行う LNG-FPSO（FLNG ともよぶ）が注目され、中小規模の海洋ガス田の開発手段として有力視されている。
FLNG では、動揺下での LNG 生産の安全操業、スロッ
シングの防止、シャトル LNG タンカーへの洋上出荷の安全性などが主な技術課題である。

3. 技術的課題
海洋石油・天然ガス開発に関する技術的課題とわが国の成熟度を考察するため、表 1 のように、開発のフェー─123─

ズを、調査、試掘、生産、logistics、撤去に分けて、項目を整理した。特に大水深・大深度への展開と LNG-FPSOの開発に注目して、技術課題を挙げた。
浮体構造（プラットフォーム）については、わが国は、
海象データの調査、挙動シミュレーション、動揺・波漂流力の低減のいずれにおいても、十分な基本技術を有している。しかし、実機実績が不足するため、特に設計および操業限界条件の設定において開発先進国と技術力に差があると考えられる。実機応答とモデル応答の相関データの充実をはじめとして、実機性能評価技術の向上を図ることが必要である。
大水深位置保持技術やライザー技術においても、開発先進国とは実績面でギャップが存在する。ただし、この分野は、世界的にも開発途上の部分が多い。具体的には、ライザーの挙動予測および応答低減技術、高精度 DPS 技術、繊維索係留や CFRP ライザーなどが挙げられる。国外の石油ガス開発プロジェクトへの参画や「ちきゅう」
プロジェクトなどを通じて、大水深技術を蓄積するとともに、材料技術を含めた基盤技術開発を継続的に推進することによって、キャッチアップの余地はある。逆に、ここで遅れを取ると実用技術の点でさらに大きく引き離される可能性がある。
サブシーシステムの建設および維持管理技術は、現在、わが国が最も遅れをとっている分野であると考えられる。
サブシー開発では、高度な work-ROV による建設・維持管理技術の構築が必須である。このような海洋ロボット
技術は、あらゆる海底資源開発の基盤技術として必要となる。わが国には、高度な産業ロボット技術が存在する。
これと海洋技術の融合による、高性能大水深対応ロボットの開発を期待したい。
近年わが国の海運業界が、エネルギー資源輸送の上流への展開を図るべく、ブラジル等の大水深石油ガス開発
地域の開発ビジネスに参入している。このようなプロジ
ェクトは、わが国造船・海洋分野が、大水深石油ガス開発の現場に進出し、先端技術を学びとる絶好の機会でもあり、是非積極的な参入を期待したい。また、海運業界のこのような動きは、海洋エネルギー資源開発におけるlogistics 分野の技術の進展に寄与するものと考えられる。
LNG-FPSO の開発では、上載されるすべてのプロセ
ス・機器が、動揺下で所定のプロセス性能と機械的性能（強度、耐久性）を発揮すること、洋上出荷作業の安全性確保、およびこれらに関する性能・応答予測技術の開発が主要課題である。これらについて、わが国は基本的な浮体の性能推定技術は有するものの、各種機器や全体システムの統合化の点では、実績的に海外に劣る部分が多い。したがって、ここでも積極的にプロジェクトに参入し、実績と技術力を高める努力が必要である。

浮体、ライザーを始めとする挙動予測や材料技術など基盤技術を伸ばしつつ、大水深石油・ガス開発への積極的参画および将来が期待される海底熱水鉱床のパイロット
プラント開発等を通じて、実機実績を蓄積し、その成果を、国内外の新たな海洋石油ガス開発への進出に活かすことが重要であろう。

表１
フェーズ
調査

試掘

大項目

技術的課題

小項目

技術課題

資源

３D・大深度探査 センサー技術
技術

精密画像解析技術

環境

環境条件の評価

実機実績とモデルとの相関データ充実

浮体構造

安全性・機能性

海象データの調査技術
挙動シミュレーション
動揺低減、波漂流力低減

位置保持

係留

大水深係留技術DPS

高精度 DPS 技術

掘削技術

ライザー、ドリル 設置技術、リエントリー技術
パイプ

生産

浮体構造

安全性・機能性

大深度掘削技術
海象データの調査
挙動シミュレーション
動揺低減、波漂流力低減
設計限界条件の設定
操業限界条件の設定

長期耐用性

防食技術（材料、塗装）
疲労強度
海洋生物付着
機器換装性

位置保持

係留

大水深係留技術DPS

高精度 DPS 技術

生産技術

ライザー

設置、リエントリー
挙動予測技術（弾性応答、VIV）
応答低減技術（Fairing、制御）
鋼製ライザー
フレキシブルライザー

プロセス・機器

動揺下のプロセス性能

サブシー技術海底セパレータ、全体システム

海上技術

洋上建設技術動揺下の機器の機械的性能

設置技術

サブシー技術

AUV、ROV
送電、ケーブル、パイプライン

維持管理

環境負荷
Logistics 洋上出荷
人員

撤去

点検・補修

AUV、ROV、モニタリング

LCA

最適化技術

環境評価

モニタリング、予測

離着桟、出荷挙動予測、稼働率予測

配員、避難最適化、リスク

全 体 ス テ 最適化

生産、輸送のハード・ネットワークからムシ

なるエネルギー輸送システム

撤去技術

環境影響

参 考 文 献1) 新井博久：最新の海洋油ガス田開発動向についての

4. まとめ
本稿では、海洋石油・ガス開発に関する技術動向をまとめるとともに、国外との技術的成熟度の比較から見た技術開発ニーズについて考察した。国外に劣る技術項目
は、基本的に開発フィールドが身近にないことによる実機実績の不足によるものである。今後の進め方として、

─124─

紹介－OTC2011 への参加を通じて－，（独）石油・天然ガス資源機構（JOGMEC），石油・天然ガスレ
ビュー, Vol.4, No.4, 2011, pp.7-92.