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(특별기고)가스경제의 새로운 기회
국산 가스터빈 기술 조기 확산과 응용 다변화에 매진해야
장중철 한국에너지기술평가원 청정화력PD    작성 : 2020년 11월 17일(화) 22:27    게시 : 2020년 11월 20일(금) 08:49
장중철 한국에너지기술평가원 청정화력PD
가스터빈을 기계산업의 꽃이라 한다. 많은 최신 기술과 고난도 공정들의 집합체이기 때문이다. 이러한 가스터빈은 항공용, 산업공정용, 발전용으로 구분된다.
이 중 발전용 가스터빈 시장은 GE(미국), SIEMENS(독일), MHPS(일본), ANSALDO(이탈리아)의 4강 체계가 확고하게 자리잡고 있다.
국내에서 운영 중인 158기 가스터빈은 전량 외산이다. LNG 발전이 시작된 1992년 이후 구매금액 약 8조1000억원, 유지보수 비용은 약 4조2000억원으로 12조3000억원의 비용이 해외로 유출됐다.

그리고 지금까지 가스복합화력의 해외 수주가 없었던 것은 아니지만, 대부분의 개발 수익은 핵심 주기기인 가스터빈 사업자에게 주기기 납품, 교체 부품 수급비용 등으로 해외로 돌아갔다.

최근 국내에서는 시장경쟁형의 발전용 가스터빈 독자 모델(S1, 270MW) 개발을 국책과제로 완료했지만, 개발된 모델이 시장에서 생존하느냐는 별개의 문제이고 글로벌 시장 진입을 위한 또 다른 도약이 필요하다.
세계 시장에서 경쟁할 수 있는 제품을 초기부터 100% 신뢰할 수 있도록 개발해 상용화시키기는 어렵다. 초기 모델에 대한 시행착오와 성능개선 등의 과정을 거쳐야 비로소 시장에서 제대로 가치를 인정받을 수 있다.

발전설비시장에서는 등가운전시간으로 8000시간 이상의 트랙 레코드를 요구하고 있다. 개발된 모델은 현재 자체 성능시험(FSFL, 실제 운전조건 테스트 설비)을 통해 신뢰성을 검증하고 있으며, 2023년 6월부터 김포열병합 발전소에서 상용 운전에 돌입할 예정이다.
그리고 개발된 초기 모델(S1)은 독자 개발한 초기 모델이라는데 의의가 크며, 시장의 경쟁력 확보를 위해 후속 모델(S2, 380MW)을 추진해 선진국 모델과의 격차를 축소하고 경쟁력을 확보할 필요가 있다.

이에 개발된 후속 모델의 시장 진입을 위해 내년부터 국내 운용환경에 최적화된 표준 모델 개발과 실증을 발전사와 협력하여 추진할 예정이다.
국내의 LNG 복합발전이 대용량 발전단지와 열병합발전으로 운영되고 있어 이러한 운용 형태에 따라 3개의 모델로 표준화해 건설비 절감, 관련 주기기 규격 및 성능 표준화 등을 통해 조기 확산을 도모해야 한다.

또 제9차 전력수급기본계획의 초안에 따르면 가스터빈 설비용량이 41.3GW(2020년)에서 60.6GW(2034년)로 확대될 것으로 보이며, 이러한 에너지전환 정책을 기반으로 국내 시장에 조기 확산하고 국외로 진출하는 마중물을 확보할 필요가 있다.

그러나 국내 시장성숙도, 산업생태계 여건 등을 고려할 때 민간에 전적으로 부담시키고 정책적 지원이 없을 경우 새로운 시장진입 기회를 상실할 수도 있다는 공감대가 확산되고 있어 민관 공동의 협력체계는 우리나라 여건에서 무엇보다 중요해 보인다.

앞으로 석탄발전 중심의 해외사업의 추진이 어려워질 전망으로, 국내에서 가스터빈의 운전 신뢰성이 확보된다면 가스복합발전 중심의 해외사업으로 전환을 도모할 수 있다.

국산 가스터빈을 기반으로 세계 최고 수준의 증기터빈, 배열회수보일러(HRSG; Heat Recovery System Generator) 기술을 접목한 가스복합발전에 대한 해외 시장이 개도국과 난방 연료 전환기의 국가들로 확대됨에 따라 국내 발전사의 새로운 시장이 될 것이다.

마지막으로 정부와 에너지기술평가원에서는 에너지전환 정책에 부응하고 수소경제를 뒷받침하기 위해 가스터빈 기술의 확대 적용, 응용 다변화를 모색하고 있다.
그 일환으로 수소 가스터빈 조기 정착을 위한 수소 전소 및 50% 수소 혼소 연소기 개발을 추진하고 있다. 그리고 발전용 가스터빈의 모델 다양화와 재생에너지 확대를 위한 간헐성 대응을 위해 100MW 이하 급속 기동의 가스터빈 개발도 기획 중에 있다.
바야흐로 글로벌 에너지전환, 에너지산업의 격변기를 맞이하고 있다. 브릿지 기술로서 가스발전의 중요한 역할은 이제 더 이상 말할 필요 없다. 국산 가스발전 기술을 새로운 주력 산업으로 성장시키기 위한 국가 역량을 집중할 때다.


한국에너지기술평가원 청정화력PD 장중철
▲한양대 무기재료공학 학사 ▲한양대 세라믹공학 석사 ▲한양대 신소재공학 박사 ▲한전 전력연구원 발전기술연구소 책임연구원 ▲한국에너지기술평가원 청정화력PD


장중철 한국에너지기술평가원 청정화력PD jchel@ketep.re.kr

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