한국남동발전(사장 장도수)은 3월 11일 본사 대회의실에서 부산대학교(총장 김인세), 한양대학교(총장 김종량) 산학 협력 석사과정 성과 발표회를 개최했다.

이날 발표회에서는 발전연소전공과 파워엔지니어링 계약학과를 개설한 2006년도 이래 지난 4년 동안의 성과에 대해서 같이 공유하고, 보다 나은 협력방안을 모색하기 위해 경영진과 각 대학의 학과장이 한자리에 모였다.

남동발전은 미래 핵심기술 인력 확보를 위해 2006년 발전회사 최초로 연소(燃燒) 및 파워엔지니어링 분야에 대한 산학 협력 석·박사과정을 부산대학교 및 한양대학교와 체결하고, 부산대에 ‘발전연소전공’을, 한양대에 ‘파워엔지니어링공학’ 과정을 개설했다.

우선 부산대와는 2006년 2월부터 2011년 1월까지 5년 동안 연소분야에 대한 석사과정을 진행하고 있다. 15명 정원으로 하고 있는 ‘발전연소전공’에서는 ’06년 9월~’08년 8월까지 1기 8명이 졸업했고, 이어 2기에 ‘08년 9월~’10년 8월까지 7명이 수학 중에 있으며, 남부발전도 1기 7명, 2기 8명이 함께 참여하고 있다.

설비분야를 교육방향으로 하고 있는 한양대는 ‘06년 5월부터 ’11년 4월까지 5년을 협약기간으로 하고 있다. ‘파워엔지니어링공학’ 과정에는 ‘06년 9월~’08년 8월까지 1기 9명이 졸업했고, 2기로 ‘08년 9월~’10년 8월까지 5명이 학업에 정진하고 있다. 정원이 10명인 파워엔지니어링공학 과정에는 2기부터 동서발전이 참여해 현재 남동발전과 동서발전 직원 각각 5명이 같이 수학하고 있다.

두 과정 모두 교육과학기술부 인증 석사학위를 교육과정으로 해 2년 간 토요일에 8시간 수업이 진행된다. 졸업기준은 24학점취득+졸업시험+어학시험+논문작성 등으로 이뤄진다.

*부산대 연소전공

부산대와 공동으로 일군 가장 큰 성과로는 삼천포화력 5·6호기 연소 시뮬레이터를 개발한 것을 들 수 있다. 연소 시뮬레이터 개발로, 향후 삼천포화력 5·6호기 NOx 규제치 강화에 있어 무엇을 바꿔나가야 할지 그 대책을 수립, 미래 경쟁력을 사전에 확보할 수 있는 길이 열렸다.

남동발전은 Nox 강화에 대비해 시뮬레이션을 해본 결과, SOFA를 설치, 적용하는 것만으로도 Nox가 약 40% 감소하는 것으로 분석됐다. 또 규제치가 현재 150–100ppm까지 강화된다 하더라도, SCR 설치 보다는 SOFA를 설치하는 것이 타당하다는 결론에 도달했다. 결과적으로 SCR을 설치하지 않아도 돼 SCR 투자비/운영비 약 240억원을 절감하는 효과와 함께 SCR 설치 시 AH막힘 등의 문제도 방지할 수 있게 됐다.

아울러 보일러 튜브 외면 부식, 연소성 등을 고려해 시뮬레이션을 한 결과, 과잉공기량을 줄이면 보일러 부식과 보일러 손실을 줄일 수 있는 것으로 나타나, 지난해 하반기부터 현장 적용 시험 중에 있다. 남동발전은 삼천포화력 5·6호기 과잉 공기량 감소 운전, 미분기 입구온도 증가 및 미분기 운전 용량 증대를 통해 연간 11억원을 절감할 수 있을 것으로 봤다.

영흥화력 1~4호기 Economical Coal Selection 프로그램 개발에도 참여해 영흥화력 1·2호기 노내 클링커 생성, 주증기 온도 편차 원인분석에 활용했다. 이밖에도 현장 경험과 연소 이론을 접목한 ‘발전연소공학’ 실무전공서 발간, 저열량탄 혼소기준 정립 및 경제성 평가 등을 수행했다.

아울러 부산대에서의 기초이론과 세미나 등을 통해 배운 지식과 결합해 삼천포화력 5·6호기는 아역청탄 전소가 가능할 정도로 아역청탄 연소기술을 확보할 수 있었다.

아역청탄은 역청탄 대비 가격은 저렴하지만, Coal System 발화, Slagging, 부식 등의 연소 장애를 갖고 있었다. 하지만 이번 아역청탄 연소기술 확보로, 삼천포화력 5·6호기는 아역청탄 혼소비율을 기존 60%에서 95%까지 늘릴 수 있게 됐다.

한양대와는 삼천포화력 3·5호기 복수기 진공도 변화시험을 통해 동절기 운전기준을 설정했다. 이로 인해 연간 3억4,000만원의 절감 효과와 제작사 보정곡선의 신뢰도 및 고진공 운전에 따른 설비신뢰성을 검증할 수 있게 됐다.

또한 영흥화력 1~4호기 순환수 펌프 가변익 최적 운전모드 설정으로 연간 3억5,000만원의 절감 효과도 거둘 수 있게 됐다.

영흥 1·2호기는 2005년 1~12월 운전데이터를 기준으로 복수기 입,출구 해수온도 준수 기준인 7℃ 이내에서 복,수기 입구 해수 온도에 따른 발전소용 순환수 펌프(CWP) 운전 동력이 최소로 소비되는 CWP 베인(가변익) 최적 운전점을 설정했다.

영흥 3·4호기 순환수 배수로에 설치된 수로식 소수력 발전소는 해수면 수위와 배수로 수위차가 일정 이상에서 운전되도록 돼있어 일정량 이상의 순환수량이 확보돼야 운전이 가능하다. 서해안 간만의 차에 의해 해수면 수위가 일정 수준 이상 올라가면 순환수량이 최대(가변익 100% Open)가 돼도 배수로와의 수위차가 적어 발전이 불가능한데, 이에 따라 영흥 3·4호기는 소수력 발전 수익과 CWP 운전비용과 연계해 수익이 최대가 되는 운전점(CWP 가변익 운전 모드)을 설정, 운영하고 있다. 한양대와의 연구결과 밝혀진 바로는 CWP 가변익 70% Open, 고정운전 시 최대 수익이 나오는 것으로 분석됐다.

이밖에도 한양대와의 산학 협력을 통해 영흥 순환수 펌프 흡입수조 와류 방지장치 전산유체해석(CFD)CFD 시뮬레이션 개발, 여수화력 1호기 터빈의 고진동 원인 규명 및 대책 제시, 미국공인 CPE(Certified Plant Engineer) 자격증 3명 취득 등의 성과를 올릴 수 있었다.

이 중 영흥 순환수 펌프 흡입수조 와류 방지장치 CFD 시뮬레이션 개발로, 유닛 1기당 실제 운전시험 비용을 5,000만원까지 절감한 것은 물론, 운전조건별 흡입수조 내 유동패턴 및 건전성 확인 등의 간접효과까지 거둘 수 있게 됐다.

이와 관련 남동발전 관계자는 “화력발전소 순환수 펌프 흡입수조는 크기가 대단히 크며, 고중량 대용량의 순환수 펌프가 설치되는 대형 구조물로서, 설계 및 설치 후 펌프 운전 시 내부유동 패턴 및 와류 발생여부 확인 및 검증은 펌프 안정운전을 위해 매우 중요한 사항이지만, 실제 시험에 의한 사전 검증은 현실적으로 불가능하며 운전 중인 설비의 건전성 확인 역시 실제 펌프 운전에 의해 가능하긴 해도 많은 비용이 소요되는 단점이 있다”며 “최근 컴퓨터 수치해석 발전에 따른 CFD에 의한 간접적인 방법으로 이를 시행함으로써 비용과 시간 절감이 가능할 것으로 보인다”고 설명했다.

3월 11일 열린 ‘성과발표회’에서는 지난 4년 간의 산학 협력 석사과정 운영에 따른 성과와 함께 이를 어떤 식으로 다시 피드백 할 것이냐는 고민도 뒤따랐다.

남동발전은 향후 일정에 있어 4가지 주요 추가·보완 사항을 꼽았다. ▲제작사 참여 ▲상품화 아이템 개발 ▲박사과정 개설 ▲과정 이수자 활용이 바로 그것이다.

석사과정에 제작사를 추가로 참여시킴으로써 학습 시너지를 극대화해야 한다는 필요성이 제기됐다. 또 회사 현안 해결뿐만 아니라, 전기, 제어, 화학 등 관련 대학원생과 연계해 상품 아이템을 개발하면 좋겠다는 의견도 도출됐다. 석사과정 졸업생 중 연구원과 연계해 전문가를 양성해야 한다는 필요성도 높았다. 또 과정 이수자에 대한 활용도를 높이기 위해 인적자원 관리방안을 마련해야 한다는 지적도 뒤따랐다. 유사직무에 보직하거나 또는 보직과 무관하게 후속 심화교육으로 전문가를 양성해야 한다는 시각이다.

남동발전은 이들 보완사항을 다시금 과정에 접목해 피드백할 방침이다.

그 과정에서 남동발전은 ▲연소 ▲예측정비 ▲CO₂ 저감 기술을 3대 핵심기술로 선정하고 지난해 기술트리를 작성, 로드맵을 수립한 바 있다.

이에 따라 남동발전은 로드맵에 따른 기술개발과 교육체계를 정비해 ▲연소 부문은 부산대, ▲예측정비 부문은 한양대, 그리고 새로이 ▲CO₂ 저감 부문으로 계명대와 산학 협력을 심화 추진할 방침이다.

또 산학 협력 시너지 극대화를 위해 이들 3개 대학과 전문 중소기업 등을 연계할 계획도 내놨다. 가칭 ‘핵심기술 발전위원회’를 신설해 World Best 고부가 기술을 개발하겠다는 복안이다.

최옥 기자 다른기사 보기