두산중공업, 270MW 가스터빈 국산화 앞둬
두산중공업, 270MW 가스터빈 국산화 앞둬
  • 박윤석 기자
  • 승인 2019.09.19 19:20
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올해 성능시험 착수… 세계 다섯 번째 자체개발 위업
230여 국내업체 공급망 구축… 10조원 수입대체 기대
두산중공업 직원들이 발전용 가스터빈의 최종 조립작업을 진행하고 있다.
두산중공업 직원들이 발전용 가스터빈의 최종 조립작업을 진행하고 있다.

[일렉트릭파워 박윤석 기자] 두산중공업이 270MW급 발전용 가스터빈 국산화를 눈앞에 뒀다. 현재 제조 공정률 95% 수준으로 최종 조립을 마치고 올해 안에 본격적인 성능시험에 들어갈 예정이다.

두산중공업은 2013년부터 정부 국책과제로 개발 중인 발전용 대형 가스터빈의 초도품 제작을 조만간 완료하고 연내 성능시험에 돌입할 계획이다. 성공리에 시험을 마칠 경우 미국·독일·일본·이탈리아와 함께 발전용 대형 가스터빈 기술을 보유한 국가에 이름을 올리게 된다.

두산중공업의 이번 가스터빈 국산화는 그동안 전량 해외 업체에 의존했던 가스터빈을 우리 제품으로 대체할 수 있는 디딤돌을 마련했다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 현재 국내 발전소에 운영되고 있는 149기 가스터빈 모두가 해외 제품이다.

두산중공업은 정부예산 600억원과 자체 연구개발비 약 1조원을 투입해 가스터빈 국산화 개발을 추진 중이다. 이번 국책과제에는 ▲21개 국내 대학 ▲4개 정부출연 연구소 ▲13개 중소·중견기업과 발전사가 함께 참여했다. 여기에 가공제관·소재·기자재 등 230여 국내업체가 가스터빈 제작 서플라이 체인에 속해있다. 산학연 협업을 통한 국산화 기술개발 성공사례로 평가받는 이유다.

부품 4만개 넘어… 국산화 90%
두산중공업이 이번에 개발한 DGT6-300H S1 모델은 ▲출력 270MW ▲복합발전효율 60% ▲터빈 입구온도 1,500℃ 수준의 H-Class 가스터빈이다. 일부 전기제어센서를 제외하고 모두 국산화에 성공해 국산화율 90%를 달성했다.

두산중공업이 국산화한 가스터빈 1기에 들어가는 부품 수만 4만개가 넘는다. 450여 개에 달하는 블레이드의 경우 1개 가격이 중형차 1대 가격과 맞먹는다.

발전용 가스터빈은 ‘기계공학의 꽃’이라 불릴 만큼 여러 분야에서 고도의 기술을 필요로 한다. 최신 가스터빈의 경우 ▲1,500℃ 이상 운전조건에서 지속적으로 견디는 ‘초내열 합금 소재 기술’ ▲복잡한 형상의 고온용 부품을 구현하는 ‘정밀 주조 기술’ ▲최신 압축기 모델 기준 대량 공기를 24:1까지 압축하는 ‘축류형 압축기 기술’ 등의 핵심기술로 설계·제작된다.

또 ▲배출가스를 최소화하는 ‘연소기 기술’ ▲압축기·연소기·터빈 핵심 구성품을 조합시키는 ‘시스템 인테그레이션 기술’이 조화된 최고 난이도 기계기술의 복합체다.

세계적으로 이 같은 기술을 보유한 기업은 제트기엔진 3대 메이커인 GE·롤스로이스·P&W와 발전용 가스터빈 메이커인 독일 지멘스·미국 GE·일본 MHPS로 일부에 불과하다.

이종욱 두산중공업 기술연구원 박사는 “발전용 가스터빈은 항공기 제트엔진을 모태로 출발했지만 시장 요구에 따라 급격한 기술발전을 이뤄냈다”며 “1,500℃가 넘는 고온에서 안정성과 내구성을 보증하는 첨단소재 기술 등 이번에 개발한 모델에 적용한 일부 기술은 항공용 제트엔진의 기술력을 넘어섰다”고 설명했다.

가스터빈 핵심 구성품인 로터 조립체
가스터빈 핵심 구성품인 로터 조립체

2026년 연매출 3조원 목표
현재 국내에 가동 중인 발전용 가스터빈은 총 149기로 전량 외산이다. 두산중공업은 가스터빈 구매에 들어간 8조1,000억원과 유지보수 등에 쓰인 4조2,000억원을 감안하면 약 12조3,000에 달하는 비용이 사용됐을 것으로 추산했다.

전 세계적으로 환경과 안전에 방점을 둔 에너지전환이 추진되고 있는 만큼 가스발전의 성장 가능성은 높을 것으로 기대된다.

글로벌 시장조사업체 IHS마킷의 케임브리지에너지연구소(CERA)에 따르면 전 세계 가스발전 시장은 2018년 1,757GW 규모에서 2023년 1,976GW에 이어 2028년 2,189GW로 매년 40GW 이상 설치량이 늘어날 전망이다.

두산중공업은 국내 가스발전 시장도 에너지전환 정책에 따라 확대될 것으로 내다봤다. 2017년 발표된 8차 전력수급계획과 노후 석탄발전·복합발전의 리파워링을 고려하면 2030년까지 신규 가스복합발전이 약 18GW 가량 늘어날 것으로 보고 있다. 18GW 규모의 가스복합발전 건설에 국산 가스터빈이 사용될 경우 약 10조원 상당의 수입대체 효과가 있을 것으로 분석했다.

가스터빈 공급뿐만 아니라 유지보수·부품교체 등 서비스사업과 해외진출까지 감안하면 파급효과는 훨씬 커질 전망이다. 서비스사업 분야의 경우 2017년 인수한 미국 DTS를 통해 시너지를 낼 방침이다.

두산중공업은 국내외 수주활동을 통해 2026년까지 가스터빈 사업을 연매출 3조원 규모로 키워 시장 점유율 7%를 달성한다는 계획이다. 이렇게 되면 연평균 3만명 이상의 일자리창출 효과도 기대할 수 있다.

두산중공업 관계자는 “이번에 개발한 가스터빈 모델은 한국서부발전이 추진하고 있는 510MW 김포열병합발전에 공급돼 2023년부터 상업운전에 들어갈 예정”이라며 “현재 H+급의 380MW 모델과 신재생에너지 간헐성을 보완하기 위한 100MW급 중형 모델도 함께 개발 중”이라고 밝혔다.


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