‘탄소중립을 위한 터빈발전 미래기술’ 논의

한국유체기계학회가 20일 대한상공회의소에서 ‘탄소중립을 위한 터빈발전 미래기술’을 주제로 개최한 ‘7회 가스터빈 혁신성장 포럼’에 참석한 산학연 전문가들은 발전부문 대응 방안과 필요 기술·정책을 제언했다.

장중철 에너지기술평가원 PD는 “탄소중립 2050 시나리오 달성을 위해서는 무탄소전원을 확대하는 게 관건”이라며 “수소혼소터빈을 확대하고 잔존 석탄발전은 암모니아 혼소를 통해 온실가스를 저감해야 한다”고 설명했다.

장 PD는 이와 함께 “재생에너지 확대에 따른 관성부족을 대비해 수소터빈, 동기발전기를 통한 계통 복원력도 확보해야 한다”고 덧붙였다.

김태형 포스코 그룹장도 암모니아 수요 확대 가능성 및 혼소 기술 개발 필요성을 언급했다.

김 그룹장은 “에너지밀도, 에너지 사용률을 감안하면 수소 운반체 가운데 암모니아의 경쟁력이 우수하고 발전소 이산화탄소 저감 목적으로도 화석연료와 암모니아·수소를 혼합하는 방식이 시도되고 있다”며 “2050년경 암모니아 혼소로 발전부문에서 연간 1억톤의 이산화탄소를 절감할 수 있다”고 추산했다.

송한호 서울대 교수는 “암모니아 혼소시 발생하는 질소산화물 문제는 기존 탄화수소계 연료 연소기 기술 응용으로 저감할 수 있다”며 “느린 화염전파 속도 등 암모니아의 단점 또한 탄화수소계 연료의 장점으로 어느 정도 극복 가능하다”고 설명했다.

김대식 강릉원주대 교수는 “질소산화물을 배출하지 않는 수소발전 기술 개발이 시작됐다”며 “기술을 최종 확보하기 위해선 실검증을 위한 시험발전소 설립, 나아가 수소발전 의무 할당제 같은 지원 정책도 고려해야 한다”고 조언했다.

김건희 한국생산기술연구원 그룹장은 금속적층성형 기반의 발전부품 제조기술의 부상 가능성을 언급했다.

김 그룹장은 “적층제조기술은 단종 및 조달의 어려움을 해소, 부품의 안정적 수급을 가능하게 하고 복잡한 형상의 부품을 쉽게 제조할 수 있게 해준다”며 “공정 축소, 소재절감을 통해 제조원가 또한 낮출 수 있다”고 설명했다.

그는 “석탄화력, 원자력은 단계적으로 기존 발전설비가 감소, 부품 단종이 발생하고 가스터빈발전은 재생정비 물량이 늘어날 것으로 예상된다”고 내다봤다.

이세훈 한국재료연구원 국방소재연구센터 책임연구원은 수소가스터빈 발전에 필요한 복합재료 개발 필요성을 언급했다.

이 박사는 “수소는 기존 화석연료 대비 연소기 내벽의 열흐름이 높고 증기의 함량도 많다”며 “수소터빈 상용화를 위해선 새로운 환경에 적합한 소재의 개발도 중요하다”고 강조했다.

그는 “현재 고온 배관, 연소기, 블레이드용 모재 등 수소 연소 발전기를 위한 다양한 소재 개발이 진행중”이라며 “특히 내열성이 우수한 CMC 및 본드 코트, E/TBC 개발이 반드시 필요하다”고 진단했다.

주용호 두산중공업 기술혁신연구원 수석연구원은 “발전소의 운영 효율 극대화를 위한 지능형 고장 예지, 진단 및 분석기술 등 디지털 솔루션 개발이 필요하다”며 “선진 기업이 디지털 솔루션을 개발하고 있어 국가 주요 인프라인 발전소의 데이터 해외 유출 및 기술 종속을 막기 위한 측면도 있다”고 강조했다.

그는 “현재 고온 부품의 디지털 구현을 위한 솔루션을 개발하고 있고 플랜트 운전 조기경보 솔루션, 가스터빈 성능 예측 진단 솔루션을 확보했다”며 “디지털 솔루션 개발의 핵심 자원인 발전소 운전, 센서 관련 빅데이터의 민간 개방을 위한 정책 지원이 필요하다”고 제언했다.

가스터빈 혁신성장포럼은 산업통상자원부 전력기금사업단이 주최하고 한국유체기계학회가 주관하는 가스터빈산업 정책 제언 협의체다.