연구개발비 총 1조 투자, 첨단 기계공학 집약해 6년 만에 완성 앞둬
신규 가스터빈 산업 생태계 조성, 2030년까지 10조 수입대체 효과 기대
두산중공업이 세계 다섯 번째로 ‘기계공학의 꽃’이라 불리우는 액화천연가스(LNG) 발전소의 핵심부품인 발전용 가스터빈의 국산화를 눈앞에 뒀다.
20일 업계에 따르면 두산중공업은 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원의 지원을 받아 국책과제로 개발 중인 ‘발전용 대형 가스터빈’ 초도품의 최종조립 행사를 창원 본사에서 열었다고 밝혔다.
가스터빈은 압축된 공기와 연료(국내는 통상 LNG 사용)를 혼합 연소시켜 발생하는 고온·고압의 연소가스를 터빈의 블레이드(날개)를 통해 회전력으로 전환시키고, 연결된 발전기를 통해 최종적으로 전기에너지를 생성하는 내연기관이다.
현재 제조 공정률은 약 95% 수준으로 회사는 11월께 사내 성능시험에 돌입할 예정이다. 시험에 성공하면 한국은 미국, 독일, 일본, 이탈리아에 이어 발전용 대형 가스터빈 기술을 보유한 5번째 국가에 이름을 올리게 된다.
두산중공업은 2013년 정부가 추진한 한국형 표준 가스터빈 모델 개발 국책과제에 주도적으로 참여했다. 그동안 해외 제품에 의존했던 발전용 가스터빈의 국산화를 목적으로 실시한 과제다. 사업 추진을 위해 정부가 약 600억원을 투자했고, 두산중공업도 총 1조원 규모의 연구개발비를 투자 중이다. 21개의 국내 대학을 비롯해 4개의 정부 출연연구소, 13개의 중소·중견기업이 함께 참여한 협력 모델로도 주목받았다.
국내 발전소에서 운영되고 있는 가스터빈은 총 149기로 전량 해외 기업 제품이다. 가스터빈 구매비용 약 8조1000억원에 유지보수 부대 및 기타비용 4조2000억원을 고려하면 12조3000억원에 달한다. 18GW 복합발전소 증설에 국내산 가스터빈을 사용할 경우 2030년까지 약 10조원의 수입대체 효과가 기대된다.
국내 첫 모델은 출력 270㎿, 복합발전효율 60% 이상의 대용량 고효율 가스터빈이다. 부품 수만 4만여개에 이른다. 가스터빈 내부에 450개가 넘는 블레이드 있는데 블레이드 1개 가격이 중형차 1대 가격과 맞먹는다고 한다.
가스발전의 초미세먼지 배출은 석탄발전의 8분의 1, 직접 배출되는 황산화물, 질소산화물 등의 대기오염물질은 석탄발전의 3분의 1 이하 수준으로 친환경 운전이 가능하다.
이종욱 두산중공업 기술연구원 박사(상무)는 "발전용 가스터빈은 항공기 제트엔진을 모태로 출발했지만 시장의 요구에 따라 급격한 기술발전을 이뤄냈다"며 "1500도가 넘는 고온에서 안정성과 내구성을 보증하는 첨단소재 기술 등 이번에 개발한 270㎿ 모델에 적용한 일부 기술은 항공용 제트엔진의 기술력을 넘어섰다"고 강조했다.
초도품의 자체 성능시험이 완료되면 회사는 서부발전의 김포열병합발전소에서 실증을 수행할 예정이다. 2021년 가스터빈 출하 및 설치, 시운전을 거쳐 2023년부터 상업운전에 들어간다.
IHS 케임브리지에너지연구소에 따르면 세계 가스발전 시장은 지난해 1757GW에서 2023년 1976GW로 매년 40GW 이상 추가 설치될 것으로 전망된다. 국배 발전시장도 복합화력 및 열병합발전이 확대될 것으로 보인다.
두산중공업 관계자는 "세계적으로 환경과 안전에 대한 중요성이 부각되며 석탄화력 등 전통방식의 연료에서 신재생에너지로 주요 연료가 전환되고 있는 추세"라며 "그 과정에서 신재생에너지의 단점으로 꼽히는 간헐성은 물론 석탄의 환경이슈 등을 극복할 수 있는 연료로 가스발전이 각광받고 있다"고 설명했다.
박지원 회장은 "격변하는 시장환경 속에서 사업 포트폴리오를 확대하고 다각화하는 노력을 펼쳐왔는데 오랜 노력 끝에 발전용 가스터빈을 개발하게 됐다. 매우 중대한 하나의 결실을 맺었다"며 "이번 가스터빈 개발은 국내 230여개 중소·중견기업이 참여하는 생태계 구축으로 이어진다는 점에서도 의의가 크다"고 덧붙였다.
