신뢰성 있는 정비기술 개발로 핵심부품 정비비용 절감 및 안전성 확보
[일렉트릭파워 이재용 기자] 한전 전력연구원(원장 이중호)은 한국중부발전, 한국서부발전, 한국남부발전, 한국동서발전과 함께 '발전소 증기터빈 회전날개 커버 균열부 용접기술'을 개발했다.
발전소 증기터빈의 회전날개 커버는 회전날개의 강도를 증가시키고 진동 및 증기의 누설량을 감소시키는 역할을 한다.
회전날개 커버는 고속으로 회전하기 때문에 재료에 지속적으로 진동 및 하중이 가해지며 그 외에도 부식 및 조립불량 등에 의해 손상이 발생할 수 있다.
제작사의 기준에 따르면 커버 교체는 동일 커버에 최대 2회까지 허용되며, 그 이후는 커버 뿐 아니라 동일 단의 회전날개 전량을 교체해야 한다.
회전날개 커버 또는 회전날개 단 전체를 교체하는 경우 정비비용이 증가하며 발전소 이용률 감소가 불가피하다.
이로 인해 산업계에서 교체대신 용접정비 기술을 회전체에 적용하려는 시도가 꾸준히 있었지만 신뢰성 평가가 이뤄지지 않아 발전소 전력생산의 핵심역할을 하는 회전체 정비에 적용하지 못했다.
회전체의 용접정비를 위해선 특수강 용접기술절차에 대한 신뢰성 검증이 필요하나 기존에는 검증된 절차서가 미비했다.
한전 전력연구원에서는 '증기터빈 회전날개 커버 균열부 용접기술' 연구를 통해 회전날개 커버의 표준화된 용접절차시방서(WPS, Weld Procedure Specification)를 개발하고, 절차서에 대한 신뢰성을 성공적으로 검증했다고 밝혔다.
특히 증기터빈 날개에 적용되는 12Cr(크롬) 합금강에 대한 용접 후열처리법을 개발함으로써 용접의 내구성을 향상시켰다.
또 용접 이후의 잔류응력에 대한 건전성 및 재질요구강도와 파괴인성평가를 통해 도출한 최적 용접과정을 기반으로 용접절차시방서를 구축했다.
개발한 용접절차시방서에 대해 고·저주기 피로(High Cycle Fatigue, Low Cycle Fatigue) 특성 평가, 응력부식균열 저항성 평가, 고속회전 실증시험을 수행해 신뢰성 검증을 완료했다.
전력연구원 측은 용접절차시방서 개발을 통해 현장 정비기간을 단축하고 발전소 이용률을 향상시켜 전력구매비용 절감을 기대하고 있다. 또한 자체 개발한 용접기술과 관련해 확보한 특허의 기술이전을 추진해 국내‧외 발전소에 적용하고자 한다고 설명했다.
전력연구원 관계자는 “증기터빈 회전체의 정비기술 개발을 통해 용접정비의 신뢰성을 높이고 시간을 단축함으로써 발전소 이용률을 제고하고 발전산업의 경쟁력 강화에 기여할 것”이라고 밝혔다.
