전력硏-발전5사-지역난방公-한화에어로스페이스 등 10개 기관 공동참여
2024년까지 완료…시제품 발전소 적용, 실증성공시 해외 기술 종속 탈피
‘한국형 가스터빈’ 개발이 속도를 내고 있는 가운데, 시제품에 대한 성능검증 기술도 그 대열에 합류했다.
3일 한국전력 전력연구원(원장 김숙철)은 한국남동발전, 한국서부발전, 한국동서발전, 한국중부발전, 한국남부발전, 한국지역난방공사, 한화에어로스페이스 등을 포함한 10개 기관이 공동으로 오는 2024년 9월까지 ‘가스터빈 블레이드 시제품 성능검증 기술 개발’ 연구과제에 착수했다고 밝혔다.
발전용 가스터빈은 공기를 압축하고 연료와 함께 고압 조건에서 연소시켜 생긴 가스의 에너지를 이용해 전기를 생산한다. 특히 ‘기계공학의 꽃’이라 불릴 정도로 여러 분야에서 고도의 기술이 필요한 블레이드는 고온의 가스를 전기를 생산하기 위한 회전에너지로 바꿔주는 핵심 부품이다. 1500℃가 넘는 고온에서 분당 3600회의 회전하는 환경을 버텨야 하므로 블레이드 제작은 항공용 제트엔진의 기술력을 넘어섰다.
그러나 국내 가스터빈은 전력수요에 따라 불규칙한 기동ㆍ정지를 자주 하고, 이로 인해 가열과 냉각이 반복되어 블레이드 수명이 짧아 국내 발전환경에 적합한 블레이드의 개발이 필수적인 상황이다.
그동안 정부 주도로 민간과 협력을 통해 많은 시제품이 제작됐지만 개발품의 성능 신뢰 문제로 국내 실증 장착 운전이 진행되지 못했다. 이에 전력연구원은 이러한 문제를 해결하고 체계적인 가스터빈 블레이드 개발이 원활한 국내 이용이 이뤄지도록 과제에 착수했다.
연구기간 중 국내 업체(두산중공업)는 가스터빈 블레이드를 제작하고, 전력연구원은 자체적으로 보유하고 있는 실험설비를 통해서 ▲고온고속회전 시험 ▲열피로 특성 시험 ▲대형진동가진 시험 등 성늠검증을 진행할 예정이며, 과제참여 5개 발전사는 그 실험 결과를 바탕으로 실증을 추진한다. 또 기술개발이 완료되는 오는 2024년 이후에는 국산 가스터빈 블레이드의 보급 및 사업화를 위해 성능검증이 완료된 블레이드 시제품을 실제 운전 중인 발전소에 설치한다는 계획이다.
국내 실증 성공 시 공급부터 유지ㆍ보수까지 해외 제작사가 독점하고 있는 기존 상황 대비 약 30%의 가스터빈 운영비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
전력연구원 발전기술연구소 관계자는 “가스터빈 국산화는 2019년 12월 정부가 발표한 제4차 에너지기술개발계획 청정발전 분야에 포함된 국가 핵심목표”라면서 “이를 위해 국내 업체 및 발전사와 협력해 우수한 성과를 거두기 위해 노력하겠다“고 전했다.