중대형(80MW급) 가스터빈 최대 혼소율인 59.5% 수소-혼소 발전 실증 성공
“초자산화 임박한 LNG발전 설비 재생 통해 탄소 배출량 감소 기여”
한화와 한국서부발전이 21일 충청남도 서산시에 위치한 한화임팩트 대산 사업장에서 '대산 수소터빈발전 실증 기념식'을 개최했다.
이번 기념식은 한화가 세계 최초로 이뤄낸 80MW급 중대형 가스터빈의 혼소율 59.5% 수소 혼소 발전 실증 성과를 축하하기 위해 마련됐다.
한화는 “80MW급 중대형 터빈 기준 세계 최고 혼소율인 59.5%의 수소 혼소 발전에 성공했을 뿐 아니라 배출가스 내 CO2와 NOx를 획기적으로 저감했다는 점에서 친환경 수소 혼소 발전 상용화를 앞당길 유의미한 성과”라고 자평했다.
한화는 서부발전과 함께 2021년 8월부터 수소혼소 발전 기술의 실증을 충남 대산에서 준비해왔으며, 2023년 4월 중대형 (80MW급) 가스터빈의 수소 혼소율 59.5% 실증을 세계 최초로 성공해 수소혼소 발전 기술의 국산화에 성공했다.
이번 실증 성공은 산업부의 규제 샌드박스 승인을 통한 수소 발전 기술 조기 확보 전략의 성과이기도 하다. 또한 한화는 2021년 5월 한국산업은행과 그린에너지 및 저탄소 산업 육성 협약을 체결하였고 이번 실증 사업도 한국산업은행과 협력하여 진행했다.
한화는 59.5%의 혼소율로 발전하는 동안 LNG 전소(100%) 발전 대비 배출가스 내 CO2 저감율은 실증 목표의 최고 수준인 22%를 달성하였고 NOx 배출량은 6ppm 이하로 저감했다. 국내 LNG 가스터빈 발전소의 대기오염물질(NOx) 배출허용기준 20ppm 대비 약 30% 수준을 별도 저감장치 없이 달성한 것이다.
한화는 “미국과 유럽, 일본 등 주요 선진국을 중심으로 수소 혼소 기술 연구가 광범위하게 진행되고 있지만, 이러한 기술적 장벽을 넘어 실제 상업 운전이 가능한 중대형 가스터빈에서 60%에 육박하는 수소 혼소 발전 실증에 성공한 것은 한화가 세계 최초”라고 밝혔다.
이러한 성과는 한화가 가진 '수소 연소기 기술'과 '화염 제어 기술'에 기반한다.
NOx는 연소기 내 화염의 온도가 높아질수록 더 많이 배출되는데, 수소는 LNG보다 화염 온도가 높은 특성을 가지고 있다. 한화는 별도의 저감장치 없이 연소 조건을 제어하여 저공해 연소가 가능하도록 하는 연소기 기술을 개발하여 배출가스 내 NOx를 6ppm 이하로 저감했다.
또한, 온실 가스 배출량 감축을 위해 수소 혼소율을 올리면서도 동시에 안정적으로 발전 출력을 유지하기 위해서는 세계 최고 수준의 화염 제어 기술이 필요하고, 수소는 LNG보다 7~8배나 빠른 속도로 연소되기 때문에 연소기의 화염이 연료 공급장치로 역류하여 손상을 입히는 '화염 역화(Flashback)' 현상을 제어해야 한다.
한화는 수소터빈기술과 터빈 수명연장 재생 기술을 동시에 적용하면 고가의 고온 부품 및 로터의 수명을 20년 이상 연장할 수 있고, 수소 혼소 및 전소 발전이 가능하도록 개조해 재생한다면 경제적 효과가 배가돼 대한민국 경제에 기여하는 효과가 극대화될 것이라고 언급했다.
한화는 대산 실증 사업으로 확보한 수소 혼소 기술국산화에 더해 국내 8개 중소∙중견기업과 국책 사업을 통한 제작 국산화를 완성한다는 방침이다. 수소 경제 생태계의 성장에 따라 중소기업의 일자리를 창출하고 부품 사업을 확대하여 업계 전체의 동반 성장을 추진한다는 계획이다.
또한 수소 100%를 연료로 사용하는 무탄소 발전 기술의 개발을 위해 대산 실증 사이트에서 100% 전소에 도전하고, 이 기술을 기반으로 국내 및 글로벌 시장을 대상으로 무탄소 발전사업을 확대해 나간다는 계획이다.
한화임팩트 김희철 대표이사는 기념사를 통해 "LNG 가스터빈을 활용한 수소혼소 발전이 국내에서도 실제로 가능하다는 것을 입증해 보인 것으로 상용화에 한 걸음 더 다가섰다"며 "한화는 여기서 멈추지 않고 수소 100% 전소 발전을 위해 도전해 나갈 것"이라고 말했다.
한편, 행사에는 한화임팩트 김희철 대표이사, 한화파워시스템 손영창 대표이사, ㈜한화 건설부문 김승모 대표이사, 한화토탈에너지스 나상섭 대표이사를 포함해, 산업통상자원부 이옥헌 수소경제정책관, 한국전력 김태균 기술혁신본부장, 전력거래소 김홍근 본부장, H2 KOREA 문재도 회장 등 정부 관계자와 충청남도 전형식 정무부지사, 서산시 이완섭 시장, 서부발전 박형덕 사장, 동서발전, 남부발전, 남동발전, 중부발전 등 발전사 관계자, 산학연 관계자 등이 참석했다.
헬로티 이동재 기자 |
