[르포] 꿈의 기술 '가스터빈' 산실 두산重 창원공장을 가다

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    최종편집시간 : 2019년 11월 18일 20:20:56
    [르포] 꿈의 기술 '가스터빈' 산실 두산重 창원공장을 가다
    두산중공업, 1조원 투자해 ‘가스터빈’ 기술 개발
    ‘기계공학의 꽃’…전 세계 기술 보유 5개 국가 뿐
    270MW 동급 모델 중 최고…1500℃ 견디는 'H' 등급
    김포열병합발전소서 시험가동 후, 2023년부터 상업운전
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    등록 : 2019-09-19 09:13
    김희정 기자(hjkim0510@dailian.co.kr)
    두산중공업, 1조원 투자해 ‘가스터빈’ 기술 개발
    ‘기계공학의 꽃’…전 세계 기술 보유 5개 국가 뿐
    270MW 동급 모델 중 최고…1500℃ 견디는 'H' 등급
    김포열병합발전소서 시험가동 후, 2023년부터 상업운전


    ▲ 지난 18이 두산중공업 창원공장에서 '발전용 가스터빈'이 공개되고 있다. ⓒ두산중공업

    “우리 경쟁사가 이렇게 말했다. 2차 세계대전 때 제트엔진 개발을 안 해 본 나라가 ‘가스터빈’만든 것을 본적이 없다.”

    지난 18일 두산중공업 창원공장. 두산중공업이 국책사업으로 지난 2013년부터 개발해온 ‘발전용 가스터빈’ 초도품의 최종조립 행사가 열린 날. 목진원 두산중공업 BG장(부사장)은 감격에 가득 찬 목소리로 진입장벽이 높은 가스터빈 기술을 보유하게 된 것이 얼마나 대단한 일인지 설명했다.

    발전용 가스터빈은 압축된 공기와 액화천연가스(LNG) 연료를 혼합·연소시켜 발생하는 고온·고압의 연소가스를 터빈의 블레이드(날개)를 통해 회전력으로 전환시키고, 터빈에 연결된 발전기를 통해 최종적으로 전기에너지를 생성하는 내연기관이다.

    가스터빈은 LNG 발전소의 핵심으로 탈석탄‧탈원전을 선언한 정부의 친환경정책과 함께 급부상하고 있다.

    이날 베일이 걷히고 무게 약 320톤·길이 11m의 거대한 가스터빈의 초도품이 공개되자 그 위용과 크기에 놀라 참석자들이 저절로 박수갈채를 쏟아냈다. 직접 살펴본 가스터빈에는 부품 수만 4만여 개에 달했으며, 내부에는 450개가 넘는 블레이드들이 달려 있었다.

    이광열 두산중공업 파워서비스 BG 상무는 “블레이드 1개 가격이 중형차 1대 가격과 맞먹는다”며 “이 블레이드들이 모여 거대한 에너지를 만드는 것”이라고 설명했다.

    발전용 가스터빈은 ‘기계공학의 꽃’이라 불릴 정도로 여러 분야에서 고도의 기술을 필요로 한다. 때문에 전 세계적으로 미국(GE)‧독일(지멘스)‧일본(MHPS)‧이탈리아(안살도 에네르기아) 정도만 가스터빈 기술을 보유하고 있으며, 이들 국가는 핵심적인 국가 전략상품으로 기술유출을 극도로 제한하고 있다.

    사실 두산중공업은 어렵고 까다로운 가스터빈을 개발하는 대신 이 기술을 가진 이탈리아 회사인 안살도 에네르기아를 인수하려고 했지만 실패했다. 목 BG장은 “2013년 초에 안살도와 M&A를 하려고 했지만 이탈리아 정부에서 전략자산을 다른 나라에 넘길 수 없다고 결정해 성사되지 않았다”고 밝혔다.

    이를 계기로 두산중공업은 발전용 가스터빈 독자개발에 나섰다. 지난 2013년 정부가 추진한 한국형 표준 가스터빈 모델 개발 국책과제에 주도적으로 참여했다. 그 동안 해외 제품에 의존했던 발전용 가스터빈의 국산화를 목적으로 실시한 과제다.

    사업 추진을 위해 정부가 약 600억원을 투자했고, 두산중공업은 자체적으로 총 1조원 규모 연구개발비를 투자 중이다. 21개의 국내 대학, 4개의 정부 출연연구소, 13개 중소‧중견 기업과 발전사가 함께하고 있어 산‧학‧연 협력 기술 개발의 성공적 표본으로 평가되기도 한다.

    ▲ 두산중공업의 무게 약 320톤·길이 11m '발전용 가스터빈' ⓒ두산중공업

    두산중공업이 개발한 DGT6-300H S1 모델은 출력 270MW, 복합발전효율 60% 이상의 대용량, 고효율 가스터빈이다. 270MW 동급 모델 중에서는 최고다.

    가스터빈에 적용된 기술 수준이나 이 터빈입구의 온도가 몇 도인지에 따라 D(1100℃), F(1300℃), G(1400℃), H(1500℃), H+(1600℃) 등급으로 구분되는데, 이날 살펴본 두산중공업의 DGT6-300H S1 모델은 H급이며, 현재 H+급의 DGT6-300H S2(380MW) 모델도 병행 개발 중이다.

    최신 가스터빈의 핵심기술은 1500℃ 이상의 가혹한 운전조건에서 지속적으로 견디는 ‘초내열 합금 소재 기술’이다. 두산중공업은 가스터빈 뿐 아니라 1500℃ 이상에서 견딜 수 있는 고온부품까지 함께 개발했다.

    창원 공장 내에 아예 고온부품공장을 마련했다. 이날 고온부품공장에서 직접 살펴본 가스터빈에 들어가는 회전 날개들은 겉으로 보기엔 평범한 쇠 덩어리 그 이상도 이하도 아니었다. 그러나 이 날개들은 1500~1600℃에 달하는 온도를 버티는 대단한 금속들이다. 금속 중에서 1500도 이상을 견딜 수 있는 금속은 흔치 않다.

    이를 위해 두산중공업은 니켈을 베이스로 하는 ‘슈퍼 알로이 초합금’을 사용했다. 이 합금도 녹는점이 1450℃ 밖에 되지 않아 가스터빈에서 사용하려면 금속 안에 공간을 만들어 냉각 공기로 보호하는 등 복잡한 기술들이 필요하다고 한다.

    두산중공업은 이 가스터빈을 한국서부발전이 추진하고 있는 500MW급 김포열병합발전소에서 시험가동을 한 후 2023년부터 상업운전에 돌입할 예정이다.

    현재 국내 발전소에서 운영되고 있는 가스터빈은 총 149기로 전량 해외 기업 제품이다. 가스터빈 구매비용 약 8조1000억원에 유지보수‧부대 및 기타비용 4조2000억원을 고려하면 약 12조3000억원에 이르는 가격이다.

    여기에 유지보수, 부품교체 등 서비스사업과 해외시장진출까지 고려하면 그 파급효과는 훨씬 커진다. 회사측은 국내외 적극적인 수주활동을 통해 2026년까지 가스터빈 사업을 연 매출 3조원, 연 3만명 이상의 고용유발효과를 창출하는 주요사업으로 육성할 계획이라고 설명했다.[창원 (경남) = 데일리안 김희정 기자]
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