"가스터빈 2030년 세계4강 도약"…15기 실증·4.4兆 시장창출

후속 가스터빈 효율 63%→65%…2025년 80MW급 중형 터빈 개발
2040년까지 300MW급 수소전소 가스터빈 조기상용화 목표
블레이드·베인·대형디스크 등 핵심 고온소재부품 R&D 병행
부·울·경 '혁신 클러스터' 조성…2021년 연구발전소 구축추진

문재인 대통령이 17일 오후 그린 뉴딜 현장인 경남 창원시 두산중공업을 방문해 가스터빈 고온부품공장에서 가스터빈 블레이드에 서명 후 박수치는 모습. 문 대통령 오른쪽은 성윤모 산업통상자원부 장관.(이미지 출처=연합뉴스)

[아시아경제 문채석 기자] 정부가 액화천연가스(LNG) 가스터빈 설비 국산화 속도를 높이기 위해 '가스터빈산업 경쟁력 강화방안'을 내놨다. '2030년까지 가스터빈산업 세계 4강 도약'을 목표로 최대 15기의 가스터빈 실증사업을 추진한다. 이를 통해 4조4000억원의 국내 시장 창출 효과를 낼 것으로 예상된다.

산업통상자원부는 30일 한국중부발전 서울발전본부 대강당에서 산학연 관계자들과 '가스터빈산업 경쟁력 강화를 위한 간담회'를 열고 이같이 밝혔다.

간담회엔 성윤모 장관과 주영준 에너지자원실장 등 산업부 인사와 김종갑 한국전력 사장, 박형구 한국중부발전 사장, 박일준 한국동서발전 사장, 정연인 두산중공업 사장, 정의석 로스트왁스 대표 등이 참석했다.

2030년까지 15기 실증…4.4兆 시장 '활짝'

두산중공업이 지난해 9월 개발한 발전용 대형가스터빈 모델(H급, 270MW) 설치 모습.(사진제공=두산중공업)

강화방안은 지난 2월13일 '한국형 표준가스복합 개발 사업화 추진단' 발족 후 9개월만에 마련됐다. 산업부는 강화방안 '4대 추진전략'으로 ▲생태계 기반조성을 위한 초기일감 창출 ▲탄소중립 목표달성을 위한 기술개발 고도화 ▲고부가가치 핵심 소재부품 경쟁력 제고 ▲지역 산업생태계 인프라 구축을 제시했다.

우선 내년부터 '한국형 표준복합발전 모델'을 개발·실증해 복합발전의 성능과 기자재 규격 등을 표준화한다. 안정적인 가스터빈 산업 생태계를 조성하는 데 필요한 초기 일감을 창출해나갈 계획이다.

가스터빈 등 주요 부품 국산화를 확대하기 위해 2030년까지 15기의 단계별 실증사업을 확대 추진한다. 발전사의 자율적인 노후 석탄의 LNG 발전 전환을 유도하거나, 2030년에 수명이 끝나는 노후 LNG 발전을 대체하는 방식으로 사업을 진행한다. 이를 통해 4조4000억원 규모의 국내 가스터빈 시장이 창출될 것으로 산업부는 내다봤다.

산업부 관계자는 "수요자인 발전사와 공급자인 가스터빈 산업계(두중 등) 간 연대와 협력에 기반한 연구개발(R&D) 및 실증프로젝트를 통해 국내 산업생태계 기반조성에 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.

산업부는 LNG 발전이 신·재생에너지의 간헐성(날씨·계절에 따른 발전량 변동) 리스크를 줄이는 '브릿지 전원' 역할을 한다면서도, 정작 부품 시장 국산화 수준은 낮다고 진단했다. 세계 발전용 가스터빈 시장은 미국(GE·58%), 독일(지멘스·27%), 일본(MHPS·11%), 이탈리아(안살도·4%) 등 일부 국가가 전체 시장의 96%를 차지하고 있다. 우리나라 LNG 복합발전에 설치된 가스터빈 158기 모두 세계 빅4 기업에 의존하는 실정이다.

성윤모 장관은 "에너지 전환 과정에서 안정적인 전력 수급을 유지하기 위해 당분간 LNG 발전은 확대 유지될 필요가 있다"며 "이를 위해 가스터빈의 기술자립화는 무엇보다 시급한 과제"라고 강조했다.

'효율 65%' 후속 터빈 개발…2040년 300MW '수소터빈' 상용화

두산중공업의 발전용 대형가스터빈 모델.(사진제공=두산중공업)

가스터빈의 발전효율을 60%에서 65%로 높이기 위해 내년부터 후속 모델 R&D를 추진한다. 지금은 두중의 H급(270MW) 터빈을 쓰고 있다. 2023년 6월 준공할 예정인 서부발전의 김포 열병합발전소에 탑재할 터빈도 이 H급 모델이다. 후속 모델 개발 시 발전소의 LNG 발전기에 즉시 탑재할 수 있도록 한다.

복합효율 65%+α의 '초고효율급' 가스터빈 개발 R&D를 2024~2028년에 추진한다. 또 80MW급 중형 가스터빈 R&D를 2022~2025년에 병행 추진해 재생에너지의 높은 변동성에 대응한다.

아울러 올해부터 수소 혼소와 전소가 가능한 연소기 개발에 돌입한다. 이를 통해 수소혼소 대형 가스터빈 복합화력 실증 추진도 검토할 계획이다. 내년 상반기엔 '수소 가스터빈 개발 기술로드맵'을 수립한다. 목표는 2040년까지 300MW급 수소전소 가스터빈을 조기 상용화하는 것이다.

3대 핵심고온부품 사업화…동남권 클러스터 구축

가스터빈 고온부품 회전시험 장면.(사진제공=한국서부발전)

핵심 고온부품인 블레이드·베인·대형디스크 3대 분야 기술 확보를 위해 발전사-중소·중견 부품제조사 간 공동 R&D와 사업화를 추진한다. 5월에 구성한 공급망 구축 협의체에 대한 실증·사업화 지원을 하반기부터 진행한다.

핵심은 1650℃급 고온 소재부품 기술을 확보하는 것이다. 2024년까지 1650℃급 가스터빈 정밀주조용 소재 R&D, 증기터빈 고온·경량화 핵심 소재부품 R&D에 들어간다. 이를 통해 우리 중소·중견기업이 만든 부품을 글로벌밸류체인(GVC)에 진입시킨다.

2023년까지 '파워유닛 스마트제조센터'를 구축해 가스터빈 부품 신뢰성 평가와 공정·실증 기술지원을 한다. LNG 발전기 상업 운전을 하려면 최소 1500℃ 이상에서 8000시간 이상 고장 없이 돌아가는 성능의 부품을 갖춰야 한다.

아울러 국내 가스터빈 분야 341개 업체의 71%가 몰려 있는 부산·울산·경남 등 동남권에 '가스터빈산업 혁신클러스터'를 구축한다. 내년부터 경상남도 창원을 중심으로 '가스터빈 시험연구발전소' 구축을 추진해 성능 검증 인프라를 갖춘다. 또 내년부터 '기술지원사업단' 운영을 시작해 중소기업의 기술 애로를 해소해나갈 예정이다.

내년부터 국내외 산학연 전문기관 간 '가스터빈 혁신성장 포럼'을 운영해 기술 교류를 확대한다. 내년에 '에너지융합대학원'과 '에너지혁신연구센터' 지정을 통해 산학 연계형 석박사급 기술 전문 인력 양성 체계를 구축한다.

성 장관은 "산·학·연 간 연대와 협력 아래 국내 가스터빈산업 생태계를 잘 구축해 나간다면 중장기적으로 수소 발전으로의 에너지 전환과 2050 탄소중립 사회·경제로 나아가는 튼튼한 디딤돌이 될 것"이라고 말했다.

세종=문채석 기자 chaeso@asiae.co.kr