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고효율 청정화력 발전의 미래를 기대한다

기존 발전소보다 효율 높여 환경오염 줄이는 기술
가스터빈 발전기술도 무한히 도전

하정수 전력연구원 수석연구원 | 기사입력 2014/08/25 [11:51]

고효율 청정화력 발전의 미래를 기대한다

기존 발전소보다 효율 높여 환경오염 줄이는 기술
가스터빈 발전기술도 무한히 도전

하정수 전력연구원 수석연구원 | 입력 : 2014/08/25 [11:51]
▲ 하정수 전력연구원 수석연구원     © 국토매일
세계적인 자동차 회사들은 연비 경쟁을 벌이고 있다. 같은 연료량을 사용하면서 더 멀리 갈 수 있다면 경제적이면서도 환경을 지킬 수 있기 때문이다.

높은 효율을 자랑하는 엔진을 개발하고 자동차의 무게를 줄여서 연비를 높이는 것이다. 하이브리드 자동차가 좋은 예이다. 이는 엔진과 전기 모터를 적절하게 복합적으로 사용하여 연비를 아주 많이 높이는 것이다.

1리터의 연료로 보통의 자동차들은 10~15㎞를 간다면 하이브리드 자동차들은 20~30㎞를 달릴 수 있다.

자동차의 연비처럼 발전소의 효율을 높이는 기술개발도 가히 전쟁이라고 할 정도로 경쟁이 심하다.

세계적인 선진 발전기술 회사들이 ‘고효율 청정 화력발전 기술’ 개발에 열과 성을 다하고 있다. 기존의 발전소보다 효율을 높여서 환경오염 물질을 줄이는 발전소를 ‘고효율 청정 화력발전 기술’이라고 부른다. 고효율 청정 발전기술은 과거 100년 동안 전 세계의 문명생활과 경제성장을 일으키는데 가장 큰 역할을 한 화력발전소를 효율을 더욱 높여서 친환경 기술로 바꾸는 것이다.

1970년대와 80년대에 우리나라의 경제개발을 뒷받침하기 위하여 전국에 많은 발전소가 건설되었다. 당시의 국내 기술은 미흡하여 미국, 유럽, 일본 등 수많은 선진국의 다양한 발전소가 국내에 세워졌다. 서로 다른 발전소를 운전하다 보니 많은 문제점이 발생했다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 ‘한국형 표준화력’을 개발한 것이다. 한국형  표준석탄 화력은 당시의 기술로는 열효율이 높고 운전하기 편리한 발전소로 설계했다.
 
국내 기술로 설계하고 제작하고 건설해 20여개가 넘는 발전소가 현재도 뛰어난 성능으로 운전되고 있다. 삼천포, 하동, 당진, 보령, 태안 등의 대단위 화력발전 단지에는 모두 표준 석탄화력이 주종을 이루고 있다.

우리나라의 전기요금이 세계적으로 저렴하면서도 안정적으로 공급할 수 있었던 것은 한국형 표준 석탄화력이 있었기 때문에 가능한 것이었다. 그러나 표준 석탄화력 때문에 국내 발전기술은 그 수준에 안주하고 말았다. 우리가 만족하고 있는 동안에 선진국들, 특별히 유럽과 일본은 증기의 압력과 온도를 더욱 높여서 한층 더 효율이 높아진 초초임계압 발전소를 개발하여 한발 앞서 가기 시작했다. 초임계압 표준 발전소에서 다시 더 도전해 초초임계압인 울트라 슈퍼 크리티칼(Ultra Super Critical) 발전소가 대세를 이루고 있다.

일본과 유럽이 앞장서는데 일본은 기력발전소의 효율을 계속적으로 올리는 기술개발을 진행해 세계 최고 수준을 자랑하고 있다. 유럽에서도 1998년부터 연구 프로젝트를 착수해 600℃ 이상의 온도에서 운전하고 있다. 우리나라는 늦었지만 2002년부터 초초임계압 발전기술을 자체적으로 개발하기 위한 연구에 착수했다.
 
그동안 15년 이상의 연구와 기술개발에 힘입어 드디어 2017년에 준공할 계획이다. 국내 기술로 건설되는 최초의 초초임계압 발전소이다.

유럽과 일본 등에서는 증기의 온도와 압력을 한 단계 더 높이는 도전을 현재도 계속하고 있다. 개량형 초초임계압(Advanced-USC), 또는 극초임계압(Hyper Super Critical) 발전이라고 부르고 있다. 사용하는 증기의 온도를 700℃급까지 올려서 발전효율을 50%대까지 올리려는 야심찬 계획이다. 일본은 특고온용 재료 개발을 완료하고 현재 실증 시험 중이다. 이렇게 발전소의 효율을 높이려는 노력은 끝이 없이 계속되고 있다.

한편으로 가스를 연료로 사용하는 가스터빈 발전 기술도 무한히 도전하고 있다. 우리나라의 가스터빈 기술은 선진국에 비해 많이 뒤떨어져 있다. 우리나라는 가스터빈에서 사용하는 고온 부품의 일부를 국산화하는 정도이다. 세계 선진국과의 기술 격차가 커서 기술의존도가 매우 높다.
 
그러나 일본은 세계최고의 기술을 가지고 있기에 일본의 기술개발 전략을 눈여겨볼 필요가 있다. 일본은 1960년대부터 미쯔비시 중공업이 미국의 웨스팅하우스 회사와 기술제휴를 맺어서 제작하기 시작했다. 그런 후에 세계적인 기술개발에 성공하여 세계 최고의 높은 열효율을 자랑하는 가스터빈을 설계 제작하고 있다.
 
우리나라도 최근에 일본과 같은 중간진입 형태의 기술개발 전략을 세워서 대형 가스터빈 기술을 개발 중에 있다. 우리나라가 부족한 부분은 외국 기술을 도입하여 채우고 우리가 잘 하는 IT 분야 등을 융합, 스마트 발전소로 개발하여 세계 시장에 나가야 할 것이다.

초초임계압 발전과 최신 고효율 복합발전 등 앞으로 더욱 높은 효율을 자랑하는 발전소가 계속 등장할 것이다.

‘고효율 청정 발전 기술’은 환경오염이 거의 발생하지 않는 발전기술로 다시 태어날 것이다. 환경오염도 줄이고 안전하면서도 풍성한 에너지로서 자리를 잡을 것이다. 우리나라의 국가 경쟁력을 높이고 일반 국민들의 삶의 질을 높이는데 기여할 것이다. 높은 효율을 가진 미래의 친환경 발전기술로 거듭 나서 아직도 전기의 혜택을 받지 못하고 살아가는 사람들에게 희망을 주는 따뜻한 발전기술이 될 것이다. ‘고효율 청정 화력발전 기술’이 새롭게 거듭나서 우리의 미래도 계속 밝혀줄 것을 기대해본다.
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