[에너지산업신문]
신인천빛드림본부와 서인천발전본부 등 인천 소재 액화천연가스 발전 사업소 두 곳의 각 1기의 가스터빈에서 ‘150MW급 가스터빈 수소혼소 리트로핏 기술개발·실증’ 과제가 추진된다.
11일 한국전력공사 전력연구원, 한국남부발전, 한국서부발전에 따르면 이번 과제는 전력연구원이 주관하고 남부발전, 서부발전, 두산에너빌리티, 한화파워시스템, 한화임팩트, 한화에어로스페이스 등 17개 기관이 가스터빈에 수소를 50% 이상 혼소할 수 있게 전환하는 기술을 개발하는 것이다. 이 과제를 완료한 뒤 국내 최초의 수소혼소발전 상업운전 시점은 2027년 이후가 될 것으로 보인다.
수소혼소 가스터빈 전환의 최적지로 거론되는 서인천본부와 신인천본부의 복합화력은 총 16기로 발전용량은 3.6GW에 달한다. 상업운전을 위해 수소혼소가 16기에 모두 확대 적용되면 단일 수소인프라로 공급할 수 있고, 대용량 수소발전 복합화를 통해 추가 설비건설 비용도 절감할 수 있다. 또한 수도권 지역에서 친환경 발전 기술을 확보해 에너지 소비가 많은 도심지에 전력공급을 더욱 원활하게 할 수 있는 점도 장점이다.
대용량 가스터빈 복합화력은 효율과 유연운전 특성이 우수한 설비로 수소혼소의 파급 효과가 크다. 또한 가스터빈 연료를 천연가스에서 수소로 단계적으로 대체하면 배출되는 질소산화물과 이산화탄소를 감축할 수 있다. 운영 중이거나 사용하지 않는 가스터빈을 개조해 재사용하기 때문에 비용도 아낄 수 있다.
물론 수소는 기존 연료인 천연가스와 특성이 달라 가스터빈에 적용하기 위해서는 가스터빈 연소기 개조, 수소 혼소 운영, 천연가스-수소 혼합 공급, 수소 안전관리 등의 기술이 확보돼야 한다. 가스터빈 제작사를 중심으로 신규 수소혼소 가스터빈을 활용한 30~50% 혼소 연소기술이 개발됐으나 신규설비 도입비용이 많이 드는 편이다. 가스터빈 복합화력도 매몰비용이 적지 않아, 기존 설비 이용률을 높이면서 온실가스를 줄이기 위해서는 노후 가스터빈을 수소혼소로 전환하는 기술이 최적의 대안이다.
한전 전력연구원은 발전사가 보유한 가스터빈의 저비용 수소혼소 적용 가능성을 진단하기 위해 2021년부터 연소기 뒤쪽터빈 입구 온도가 1350℃에 달하는 150MW급(F급) 가스터빈 3개 기종의 수소혼소 한계평가를 수행하며 운영기술을 개발하고 있다. 한편 국내 2030 국가온실가스 감축목표(NDC)와 2050 탄소중립 목표를 위해 제10차 전력수급 계획에 반영된 수소혼소 발전량은 2030년 6.1TWh, 2036년 26.5TWh에 달한다.
이날 대전 유성구 한전 전력연구원에서는 17개 기관이 150MW급 가스터빈 50% 수소혼소 핵심기술 실증 정부과제 협약을 체결했다. 이 자리에는 심재원 남부발전 기술안전부사장, 엄경일 서부발전 기술안전부사장, 이원용 산업부 MD, 기성섭 에너지기술평가원본부장, 김태균 한국전력공사 본부장 등 기관 관계자 40여 명이 참석했다.
한편 서부발전은 2021년부터 2년 동안 한화임팩트 사업장에 서부발전 평택1복합 80MW급 퇴역 가스터빈을 활용한 실증 설비를 마련해 올해 4월 수소혼소율 50% 이상 발전 실증에 성공했다. 혼소율은 세계 최고 수준으로 기존 가스터빈 발전에 비해 이산화탄소 배출량을 20% 이상 줄일 수 있다.
남부발전도 ‘무탄소 수소 혼소발전 도입’ 정부 정책에 따라 지난해 제주에 12.5MW급 아시아 최대 청정수소 생산 실증 국책사업을 수주하고, 올해는 오만 두쿰지역에 약 2GW 규모 재생에너지 이용 그린 수소 생산 사업권을 확보했다.
심재원 남부발전 기술안전본부장은 “이번 수소혼소 기술 개발은 100% 국산 설계 및 제작 기술을 활용해 국가 온실가스 저감 목표 달성에도 크게 기여할 수 있을 것”이라며 “공동 참여 기관과 협력해 국내 수소발전 산업 생태계를 조성하고 수소발전 시장을 선도할 수 있도록 노력하겠다“고 말했다.
엄경일 서부발전 기술안전부사장은 “미래 에너지산업을 이끌어갈 수소혼소 발전기술을 통해 전력연구원, 민간기업과 함께 사업영역을 국내외로 확장시킬 계획”이라며 “국가적으로 중요한 탄소중립 이행 핵심기술을 앞서 확보하겠다”고 말했다.
김태균 한국전력 기술혁신본부장은 “이번 협약으로 가스터빈 복합화력 부문의 친환경화를 위한 협력체계를 공고히 하고, 핵심기술을 확보해 국내 기술 자립도를 높이고 발전분야 탄소중립의 실현에 기여하겠다”고 밝혔다.
대전 유성구 한국전력공사 전력연구원에서 11일 한국남부발전과 한국서부발전 등 17개 기관이 150MW급 가스터빈 50% 수소혼소 핵심기술 실증 정부과제 협약을 체결했다. (c)한국남부발전
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