[현장] 한화, '수소혼소' 발전기술 앞세워 가스터빈서 금맥 캔다

[아이뉴스24 오유진 기자] "수소 혼소 발전은 가스터빈에 수소와 천연가스를 함께 태워 발전하는 방식입니다. 기존 액화천연가스(LNG) 발전소의 노후화된 가스터빈을 적은 비용으로 개조해 사용하면서도 이산화탄소 발생을 줄일 수 있어 탄소배출이 전혀 없는 수소 전소 발전의 중간 단계 역할을 할 수 있을 것으로 기대됩니다."

한화임팩트는 지난달 30일 서부발전 평택발전소에서 수소 혼소 사업설명회에서 자사가 추진하고 있는 '노후 가스터빈 개조를 통한 수소 혼소 발전' 사업에 대해 이 같이 설명했다.

앞서 한화임팩트는 올해 9월 사명에서 '종합화학'을 떼내고 '임팩트'를 붙이면서 새 출발을 알렸다. 당시 회사는 새 사명에 대해 '기술 혁신을 통해 인류와 지구에 긍정적인 임팩트를 창출하고 지속가능한 미래를 이끌겠다'는 비전을 담았다고 설명했다.

한화임팩트는 사회와 환경에 긍정적 영향을 미칠 수 있는 기업과 기술을 적극 발굴하겠다는 투자전략에 따라 '수소 혼소 발전' 사업에 총력을 기울이고 있다.

그 일환으로 한화임팩트는 올 3월 친환경 에너지로의 전환 가속화를 위해 미국의 PSM(Power Systems Mfg)과 네덜란드의 토마센에너지(Thomassen Energy)를 인수해 국내 최초로 수소 혼소 발전 기술을 확보했다.

이를 바탕으로 한국서부발전과의 양해각서(MOU) 체결, 국내 최초로 수소 혼소 가스터빈 실증사업을 진행 중이다. 이날 한화임팩트의 수소 혼소 발전 사업설명회가 본사가 아닌 서부발전 평택발전소에서 열린 것도 이 때문이다.

◆ 탄소중립과 수소경제 활성화할 핵심기술

수소 혼소 발전은 기존 LNG에 수소 연료를 혼합해 가스터빈을 돌리는 방식이다. 특히 혼합되는 연료에 수소 비중이 높을수록 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있어 '탄소중립’은 물론 수소경제를 활성화할 핵심기술로 꼽히고 있다.

이날 한화임팩트는 사업설명회를 통해 수소가스터빈 기술 개발 현황과 적용사례, 가스터빈 개조를 통한 수소 혼소 발전 사업 등에 대해 상세히 설명했다.

가스터빈은 타 엔진 형식 대비 높은 출력을 얻을 수 있는 특징을 보유하고 있다. 그러나 고효율화를 위해 대형화되면서 TIT(터빈입구온도)가 지속적으로 증가함에 따라 오존의 원인 물질인 질소산화물(NOx) 배출량이 증가되는 문제점을 지니고 있다.

가스터빈은 TIT에 따라 클래스(Class)가 나뉘는 데 높은 수준의 효율과 성능을 보유한 J-Class, H-Class와 이보다 효율이 낮은 F-Class, E-Class 가스터빈 등으로 분류된다.

최근에는 J-Class, H-Class 고효율 가스터빈이 국내 시장에 많이 진입하면서 상대적으로 효율이 낮은 F-Class 이하 가스터빈 이용률은 하락하는 추세다.

문제는 F-Class 이하 가스터빈의 절반 이상이 가동연수가 15년 이상으로 노후화됐다는 점이다. 이로 인해 저효율과 노후화로 F-Class 이하 가스터빈 운영이 조기 폐지되면서 몇 년 간 현장에 보존만 된 상태로 '좌초자산(시장 환경 변화로 인해 가치가 하락하고 부채가 돼 버린 자산)' 되는 사례가 늘고 있다.

이에 한화임팩트는 노후화된 가스터빈을 개조한 뒤 수소와 암모니아 분해 연료를 활용해 구동하는 수소가스터빈으로 만들기 위한 기술 개발에 선도적으로 나서고 있다. 그 중간단계로 평가받는 게 현재 실증 단계에 돌입한 '노후 가스터빈 개조를 통한 수소 혼소 발전' 사업이다.

◆ 수소가스터빈 상용화 기반 마련에 앞장

현재 한화임팩트는 높은 안정성과 기술력이 요구되는 LNG에 수소를 혼소해 가스터빈 연료로 사용하기 위한 ▲예혼합 방식 연소 기술 ▲공기역학적 유동을 통한 화염 제어 기술 ▲수소 혼소를 위한 연소기 개조·교체 기술 ▲수소 혼소 연로 믹싱(Mixing) 설비 등을 확보했으며, 수소 100% 전소 기술을 개발 중이라고 강조했다.

한화임팩트는 수소 혼소 사업 실증 이후 F-Class 이하 가스터빈에 적용할 계획이다. 이를 위해 서부발전과 함께 폐지된 평택발전소의 가스터빈 한 기를 대상으로 하는 '대산 실증 프로젝트'에 나선다.

이 프로젝트는 국내 최초로 노후된 E-Class 가스터빈 1기와 부속설비를 통째로 한화임팩트 대산공장 부지로 옮겨 수소 혼소 기술을 적용, 실증 사업을 추진해나갈 예정이다. 이를 통해 ▲가스터빈 이송·개조·보수·재설치 ▲보조기기 구매와 설치 ▲시운전과 테스트 등을 통해 이산화탄소와 질소산화물 배출량 측정한다.

한화임팩트는 이번 프로젝트를 통해 세계 최초로 가스터빈 수소 혼소율을 50% 이상으로 끌어올리고, 탄소 저감 효과를 20% 이상으로 높여 수소가스터빈 상용화 기반을 마련하겠다는 목표다. 실증 결과는 2023년께 나올 것으로 회사는 기대하고 있다.

송용선 한화임팩트 상무는 "당사의 경쟁력은 이미 수소 혼소로 가동을 해서 돌아가고 있는 발전소가 있다는 것과 기술력을 가지고 있으며, 수소 혼소율을 계속 높일 수 있고 선도적으로 사례를 만들어 가고 있다는 점들이다"고 말했다.

한편 한화임팩트는 미국에서 수소 혼소 가스터빈 개조 사업을 수주했다고 1일 밝혔다. 이번 수주는 내년까지 사업 가동 중인 172메가와트(MW)급 천연가스 가스터빈 1기에 40% 수준의 수소혼소율을 적용하는 세계 최초의 사례가 될 전망이다.

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