천연가스, 원전
2019.12.7 토 14:18
> 뉴스 > 특집 > 기획특집 | 기획특집
     
KEPIC적용 1000MW급 민자 석탄화력 건설 성공은 전력인의 몫
2015년 02월 23일 (월) 10:23:48 김영환 기자 yyy@epetimes.com

   
 
강릉에코파워와 고성그린파워가 각각 건설 추진 중인 1000MW급 민자 석탄발전소는 여러모로 화제를 모은다.

사업개발, 금융조달, 건설, 운영으로 이어지는 일련의 프로세스가 IPP방식이 적용되는 첫 사례인 점이 그렇다. 2기가와트 IPP 파이어니어 역할이 기대된다. 특히 최신 기술을 적용하는 대용량·고효율·친환경 화력으로 우리 기술로 설계·제작할 뿐 아니라 우리 표준인 KEPIC을 적용하는 최초의 민자 순수 국산 발전소라는 점은 남다른 의미를 지닌다.

두 발전소의 건설과 운영을 성공시키는 것은 이제 국가적 과제로 부상했다. 향후 건설되는 후속기에도 영향을 미칠 전망이다. 세계 최고 수준의 발전소 건설은 해외시장 진출에 탄력을 줄 것으로 예측된다. 때문에 이를 수행하는 국내  전력 기술자들의 사명 또한 커졌다.

이런 의미부여를 반영하듯, 6일 리베라호텔(서울 청담동)에서 대한전기협회, 강릉에코파워, 고성그린파워가 공동주관으로 열린 ‘1000MW급 민자 석탄화력 KEPIC 적용 워크숍’에는 예상보다 많은 전력분야 산학연 관계자 300여명이 참석해 열기가 뜨거웠다. 이날 행사는 ‘발전소 접속기준과 송전망 여건’ 등 6개 전문분야 발제가 이뤄졌다. USC 화력발전소 설계, 제작, 성능시험 등 다양한 기술들과 함께 최근 이슈로 떠오른 사항들이 논의됐다.

이날 발표된 주요내용을 요약했다.
   
안영태  대한전기협회 KEPIC처 실장
 ▲KEPIC의 현황과 적용(안영태  대한전기협회 KEPIC처 실장)
   = KEPIC(전력산업기술기준)은 화력·원자력·송배전 분야에 대해 설비와 기기의 안전성과 신뢰성 및 품질확보를 위해, 신규 발전소의 설계·제작·검사·시공·시험과 운영 중 발전소의 유지·정비에 필요한 기술적·제도적 사항을 규정한 전력산업계 단체표준이다. 전력산업에 필요한 7개 분야 400여 개 표준을 집결하고 체계화한 6만여 쪽에 달하는 세계 유일의 전력산업 전용 표준이다. 국제적 최신기술을 반영하여 매년 추록을 발행하고, 5년마다 신판을 발행하고 있다.

현재 8개 분야 전문위원회 산하에 36개 분과위원회를 운영하고 있으며, 산·학·연의 관련분야 전문가 400여명이 위원으로 활동하고 있다. KEPIC 개발은 사실상 국제표준이 있는 경우 그것에 부합되게(Identical)하며, 국제표준이 없는 분야는 국내 산·학·연의 협조 하에 자체 개발한다. 

 KEPIC은 실무 적용에 도움이 되도록 전문화된 교육과정을 운영하고 있으며, 매년 개최하는 KEPIC-Week를 통해 전문 분야별 논문을 발표하고 사용자와 개발자간 정보공유 및 소통의 장으로 활용하고 있다.
또한 화력분야에 대해 특별히 유지정비세미나, 성능시험세미나, 환경기술세미나를 매년 각각 개최하여 200~300명씩 참가함으로써 좋은 기술적, 인적 교류의 장이 되고 있다.

1,000MW급 발전소에 KEPIC을 적용한 것은 신보령 1/2호기(중부발전)등이 있지만 민자발전 1,000MW급에 적용한 것은 이번이 첫 사례다. KEPIC이 최신형 대형 최첨단 발전소에 적용되는 것은 남다른 의미를 지닌다. 만약 KEPIC이 없다면 미국 등 외국표준에 의존할 수 밖에 없다. 외국표준을 적용한다면 진정한 순수 국산 발전소로 보기 어렵다. 설계하고 제작하는 것을 우리기술로 하는 데 지침이 되는 표준을 미국표준을 적용하면 반쪽 국산발전소에 머문다. KEPIC이 있기 때문에 100% 순수 국산 발전소가 가능해졌다.

   
전충환 부산대학교 기계공학부 교수
▲전충환 부산대학교 기계공학부 교수(좌장)
= 2020년 국내에는 1000MW급 USC 발전소가 14기 이상 운영될 예정으로 국내 전력생산의 15% 이상을 차지하는 중요한 발전설비가 된다. 특히 민자 발전사 입장에서도 국가 전력산업 표준인 KEPIC을 적용하여 설계 건설 시운전뿐 아니라 유지/보수에 이르는 전 과정을 표준화하여 고효율 저비용 화력 발전소를 운영하는 것은 핵심사항이다.

이런 시대적 상황에 발맞춰 준비된 첫 번째 워크숍의 구성과 발표내용은 모두에게 감동을 주었다. 현실적으로 발전소 운영의 핵심 화두인 송전망 건설을 시작으로 KEPIC의 핵심내용인 USC 발전소 설계는 한전기술, 제작공정은 두산중공업, 제작의 핵심기술인 용접부분은 SK건설 그리고 마지막 시운전에 이르는 알찬 내용이었다.

발표 때마다 열띤 질문과 진지한 대답으로 마지막까지 관련 참석자 대다수가 자리를 지키는 참으로 유익한 워크숍이었다. 앞으로 이와 같은 워크숍을 주기적으로 개최하면 USC 발전소의 안정적 건설과 운영에 큰 기여가 될 것으로 기대한다.

   
신영균 한전 계통계획팀 차장
▲발전소 접속 기준과 송전망 여건(신영균 한전 계통계획팀 차장)
=최근 몇 년간 전력수급 부족에 따른 많은 불편함이 있었는데 6차 전력수급기본계획에서 대규모 발전소 건설계획이 반영되어, 최소한 한동안은 전력수급의 문제로부터 자유로울 수 있을 전망이다.
그런데, 발전소 건설계획에 있어 발전소 건설만큼이나 중요한 것이 바로 발전소와 전력계통 즉, 송전망의 연계이다. 송전선로 없는 발전소는 아무 의미가 없기 때문이다.

※ 신 차장은 이번 발표에서 우리나라 전력계통의 성장과 발전을 포함하여 국내 계통특성으로 발전소 대규모화, 지역별 수급불균형, 전력설비의 고밀도화, 장거리 송전선로 건설에 따른 사회적 갈등문제 등 우리나라 전력계통이 안고 있는 여러 가지 현안사항과 개선방향을 제시했다. 또 발전소 계통연계 관련기준과 행정적인 프로세스, 발전소 계통연계방안 수립시 주요 고려사항과 전력계통 기술검토를 위한 기본적인 방법을 소개했다.

   
양근석 SK건설 플랜트 장치설계팀 부장
▲발전 재료의 용접 이해(양근석 SK건설 플랜트 장치설계팀 부장)
※양 부장은 발전설비에 대한 여러 재료들 중에서 탄소강, 저합금강, 스테인리스강들을 기준으로 최근의 재료 선정 추세 및 이들 재료의 용접과정에서 전류와 전압이 용접 금속에 미치는 영향과 더불어 용접금속에 용해되는 가스들 중 수소로 인한 지연 균열과 비드 밑 균열의 발생 사례 및 방지 대책들을 소개했다. 

또한, 용접 보호 가스들 중에서 질소 가스 사용으로 인한 용접부의 영향 및 적용상의 주의 점과 용접 중에 발생하는 후면 비드 산화를 방지하기 위해 필요한 퍼지(Purge) 절차 및 평가 방법을 공유했다. 그리고 현장 관리 차원에서 스테인리스강들을 중심으로 용접 제작 상에서 종종 문제점으로 발생하고 있는 입계 예민화 현상과 재열 균열에 대한 발생원인 및 관리 방안에 대해 현장 용접관리자들이 기본적으로 알고 있어야 할 사항들을 중심으로 내용을 공유했다.
 

   
김성인 한국전력기술 기계배관기술그룹 부장
▲ 1,000MW USC(초초임계압) 화력발전소 설계(김성인 한국전력기술 기계배관기술그룹 부장)
= 미국, 일본, 유럽은 물론 인도 중국까지 전세계적으로 증기조건 개선을 통한 발전효율 향상에 국가적인 노력과 연구가 치열하게 진행 중이며 국내 역시 발전회사간의 치열한 발전 단가 절감 경쟁에 따라 최근 건설되는 신규 화력 발전소는 발전소 용량의 대용량화와 더불어 발전소 효율개선에 대한 노력이 끊임없는 계속될 것이다.

특히 금번에 민자로 건설되는 강릉안인화력과 고성화력발전소에는 초초임계압 증기조건을 비롯한 여러 가지 효율개선 노력을 기울이고 있으며 향후 건설될 후속발전소 역시 경제성과 신뢰성을 겸비한 초고효율 발전소 건설에 사활을 걸고 추진될 것으로 예상된다.

이러한 시대적 요구에 발맞춰 국내대용량 화력발전소 설계기술자립화를 이룬 한국전력기술에서 그동안 축적한 발전효율 극대화방안에 대하여 소개하고 주요기기의 설계특성 등을 소개함으로써 1,000MW급 대용량 USC 화력발전소 최적설계에 대한 이해를 공유하고 나아가 현재 건설중이거나 계획중인 대용량 화력발전소가 경제성 및 운전신뢰성을 겸비한 명품 발전소로 건설되는데 도움이 되고자 본 발표자료를 발표하게 되었으며 국내 발전산업에 관련된 각 관련사분들이 한자리에 모여 서로의 경험을 공유하고 토론하여 우리의 기술력을 한단계 업그레이드 할수 있어 참으로 뜻깊은 자리였다고 생각한다. 아울러 이런 좋은 토론의 장을 마련해준 KEPIC에 진심으로 감사드린다.

   
이응철 두산중공업 보일러기본설계팀 차장
▲대용량 초초임계압 보일러 설계기술(이응철 두산중공업 보일러기본설계팀 차장)
=최근 대용량 초초임계압 보일러가  발전 산업의 키워드로 부각되고 있다. 초임계압(USC, Ultra Supercritical) 보일러란 임계압(Critical Pressure, 221bar)을 초과하는 증기 조건 하에서 운전되는 초임계압(Supercritical Pressure) 보일러 중에서 주증기 또는 재열증기 온도가 590℃이상 급 보일러이다.

USC 기술을 적용함에 따라 발전  효율은 약 3% 향상되며 한 해에 1GW 당 191억원 전력생산 단가를 절약하는 효과가 있다. 플랜트 효율이  높아지면서 전력 생산 단가 감소는 물론 이산화탄소 배출량이 기존 780g/㎾h에서 10% 정도 개선된  710g/㎾h으로 감소하고, 이산화황도  기존보다 0.2g/㎾h이 감소하게 된다.

두산중공업의 1,000MW USC 보일러는 국책과제를 자체 기술로  수행/개발했다. 전 세계  USC 보일러 중 증기 조건(270bar, 613℃, 624℃)이 가장 높다. 또한, 현재 건설 중인 신보령 1,2호기 (1,000MW x 2) 발전소에 설계 적용함으로써  상업화에 성공했다. 고온고압의 USC 보일러 설계에  적용된 두산중공업의 우수한 기술력은 저급 연료 연소 시 발생할 수 있는 Slagging 및 Clinker 생성 억제를 위해 Membrane tip 구조를 적용한 것을 들 수 있다.

Burner opening  구조를 개선해 버너 주변 Clinker 생성을 억제했다. 고온 조건에 노출된 압력부의 Metal Temp. 최적화를  위해 Orifice 구조를 적용했다. 18Cr 재질의  압력부 제작 및 검사에 대한 풍부한 경험과 Knowhow를 확보하고 있어 우수한 품질의 압력부를  제작/공급했다. 이러한 기술력을 바탕으로 국내  영흥 5,6호기 USC 보일러를 성공적으로 마무리(상업운전 개시 및 성능시험 완료)했며, 신보령 1,2호기 및 인도  800MW급 USC 보일러를 건설 중에 있다.

   
이성국 두산중공업 보일러BG 제작기술팀장
▲ 보일러 주기기(USC 1000MW) 제작과 KEPIC 적용(이성국 두산중공업 보일러BG 제작기술팀장)
=보일러 주기기 제작과정에서 별도 준비 및 운영 중인 품질확보 방안을 소개한다.
즉, 용접 및 제작 절차서를 Test를 통한 신규 발행으로 최적의 용접 품질을 유지하고, 신규 Test를 통해 용접 절차서상의 비필수 변수까지 용접부의 Mock up을 통한 모든 변수를 세분화 및 최적화하여 제품품질을 균일하게 했다. 제품 투입 전 용접사 검증 및 결함 발생 용접사에 대한 재교육 시스템으로 결함 발생을 최소화 하고, 발전소 운영 중 발생된 품질 문제를 반영한 설계 개선으로 동일문제 재발을 방지했다.

Tube 용접에 대한 자동화 장비 적용 확대를 통한 균일한 품질을 유지하고, Tube 곡관부에 변형률 저감 설계 적용으로 발전소 운영 중 Risk를 최소화 했다. 헤더 및 튜브 용접부의 품질 확보를 위해 완전용입 용접 Type을 채용하고, 수압 시험 자동화 시스템 적용을 통한 검사자의 안전사고 및 기록 관리로 안전사고 발생가능성을 최소화하고 수압시험 신뢰도를 향상시켰다.  KEPIC 사용으로 문제 발생이 최소화되고 질의응답이 신속하게 이뤄져 Loss 없이 진행이 가능했다.
 

0
0
김영환 기자의 다른기사 보기  
ⓒ 전력경제신문(http://www.epetimes.com) 무단전재 및 재배포금지 | 저작권문의  

     
전체기사의견(0)  
 
   * 200자까지 쓰실 수 있습니다. (현재 0 byte/최대 400byte)
   * 욕설등 인신공격성 글은 삭제 합니다. [운영원칙]
전체기사의견(0)
전력경제소개 | 기자이메일 | 자유게시판 | 구독신청 |기사제보 | 광고문의 | 제휴안내 | 이메일무단수집거부 | 개인정보취급방침 | 청소년보호정책
제호 : 인터넷전력경제 | 등록번호 : 서울 아00205 | 등록·발행일자 : 2006년 5월 12일 | 발행인 : 조순형 | 편집인 : 김홍섭 | 청소년보호책임자 : 김홍섭
Copyright by 2006 (주)전력경제신문사  서울 서초구 명달로 22길 12-12(서초3동 1515-5 )UNK빌딩 4층 | 전화 : 02-582-0048(대표) | 문의 : 문의메일