잇단 수주 국가경쟁력 제고
두산중공업은 2015년 3월, 7,000억 원 규모 강릉안인화력발전소 주기기 공급 계약을 체결했다.
강릉안인화력발전소는 총 2000MW 규모로, 1000MW급 한국형 초초임계압(USC) 석탄화력발전소 2기가 공급될 예정이다.  이는 원자력발전소 수준의 대형설비다.

 

두산중공업은 앞서 2013년엔 8,500억 원 규모의 신보령 화력발전소 1, 2호기 주기기 공급 계약을 맺었다.
신보령 화력발전은 1000MW급 USC 신기술을 실증하는 사업이다.
정부는 USC 실증사업이 ‘국가경쟁력 향상과 발전산업 미래 먹거리 창출을 위함’임을 강조했다.  

 

두산중공업 창원 본사에서 열린 ‘이산화탄소 폐열회수 발전설비 기술 라이선스 협약식’에서 두산중공업 사업개발(Business Development) 담당 최대진 상무(왼쪽)와 에코젠 파워시스템즈 CEO 필립 브레난(Philip Brennan)이 기념촬영을 하고 있다.

인도 USC 발전시장 진출
국내에 이어 인도에서도 1000MW USC 화력발전 시장에 진출했다. 
두산중공업은 지난해 12월 28일, 인도 현지법인 두산파워시스템스인디아(DPSI)가 인도 국영 화력발전공사인 NTPC가 발주한 푸디마다카(Pudimadaka) 화력발전소 보일러 EPC 공사 국제경쟁입찰에서 우선협상대상자로 선정돼 약 1.1조 원에 해당 공사를 수행하기로 했다고 밝혔다. 

 

인도 동부 안드라프라데시(Andhra Pradesh)주에 건설될 푸디마다카 화력발전소는 총 4000MW(1000MW x 4) 규모로 인도 최초의 1000MW 초초임계압 화력발전소다.
DPSI는 설계부터 제작, 시공까지 일괄 수행하는 EPC(Engineering, Procurement & Construction) 방식으로 2021년 완공 예정이다.

 

파리 기후변화협약 이후 이산화탄소 저감에 유리한 친환경 고효율 1000MW 초초입계압 화력발전 시장은 인도, 동남아시아 등을 중심으로 지속적으로 성장할 것으로 예상된다.

 

친환경·고효율 ‘최적 제품’
1000MW급 USC 제품은 현재까지 ‘친환경’, ‘고효율’ 트렌드에 가장 적합한 제품으로 손꼽힌다.
기존 화력발전 방식으로 제작된 500MW급(보령 7, 8호기)과 비교 할 때, 신보령 1, 2호기는 증기 온도가 566~593℃에서 610~621℃로 올라갔고, 압력은 246㎏/㎠에서 256㎏/㎠로 높아졌다.

 

일반적으로 증기 온도가 10℃ 오르면 열에너지를 전기에너지로 바꾸는 발전효율은 0.5％p가 높아지고, 압력이 10㎏/㎠ 높아지면 효율이 0.2%p 오른다. 두산중공업은 이같은 고온?고압 증기를 견디는 특수소재도 개발해 기존 글로벌 선도업체와 비교해도 뒤지지 않을 만큼 기술경쟁력을 갖췄다.

 

이산화탄소와 황산가스, 질산가스 등 유해물질 배출까지 줄였다.
이산화탄소 배출량은 기존 780g/㎾h에서 10% 정도 개선된 710g/㎾h으로, 이산화황도 기존보다 0.2g/㎾h 가량 줄였다.

 

동일한 양의 화석연료로 더 많은 전기를 생산해 원가경쟁력과 효율을 높이고, 유해 환경에 대한 부담까지 줄였으니 일석이조인 셈이다.
 

신보령 화력발전소 1, 2호기 건설현장. 두산중공업은 지난 2013년 1000MW급 주기기 공급계약을 체결해 건설 중이다. 2015년 4월 기준 49.8% 공정율을 보이고 있다.

국책과제 참여 토종모델 개발
두산은 한국에너지기술평가원, 한전전력연구원, 한국전력기술 등과 함께 2002년부터 USC 방식 화력발전소를 개발하는 국책과제에 참여해 2008년 토종모델 개발에 성공했다. 2010년엔 한국중부발전과 ‘1000M급 한국형 초초임계압(USC) 화력발전 상용화 기술개발 공동추진 협약’을 맺기도 했다. USC 방식 화력발전기술은 그 동안 미국, 일본 등 일부 선도업체만 보유한 기술이었다. 그러나 두산이 독자모델 개발에 성공하고, 국내 수주를 통해 잇따라 국산화 실적을 확보하면서 해외시장 진출까지 이어졌다.   
 
국내 발전산업 진화 과시
시장전망도 밝다.
국내 제6차 전력수급기본계획에 따르면 앞으로 2027년까지 총 29.6GW의 신규 발전설비를 건설할 예정이며, 화력발전 규모는 15.3GW로 전체의 절반이 넘는다.
이중 USC 기술을 적용한 화력발전설비가 10GW 이상, 최소 10기 이상 건설될 계획이다.
세계 석탄화력발전 시장 역시 점차 대형화, 고효율화 추세이며 이산화탄소 배출을 줄이는 환경규제도 매년 강화되고 있다. 

 

두산중공업 관계자는 “정부와 함께 10여 년에 걸쳐 추진해온 USC 기술 국산화 노력이 국내 발주된 USC 방식 발전소를 잇따라 수주하면서 결실을 맺고 있다”며 “이는 우리나라 발전산업이 한 단계 진화했음을 대내외에 알린 것은 물론, 인도시장 진출을 발판으로 앞으로 해외시장에 1000MW USC 모델 수출이 많아질 것”이라고 말했다.
 
산업플랜트 발전설비로 각광
2015년 6월 5일에는 미국 에코젠파워시스템즈(Echogen Power Systems)와 ‘초임계 이산화탄소 폐열회수 발전설비 기술 협약’을 체결하기도 했다.

 

에코젠파워시스템즈는 세계 최초로 7MW급 초임계 이산화탄소 발전설비 실증시험에 성공하는 등 이 분야에서 선두주자로 꼽히는 업체다.

 

기존의 발전설비는 고온고압의 증기로 발전소 주기기인 터빈을 구동하는 방식인데 반해 초임계 이산화탄소 발전기술은 이산화탄소를 가열해 터빈을 돌리는 방식이다.

 

이산화탄소는 증기에 비해 낮은 온도와 압력으로도 초임계 상태에 도달하는 특징이 있어 이산화탄소를 사용하게 되면 에너지 효율이 높아진다. 또한 주요 설비의 소형화가 가능해 발전소 건설비용이 적게 들고, 수분으로 인한 터빈 부식이 없어 내구성이 강하다는 장점이 있다.

 

초임계 이산화탄소 발전기술은 특히 폐열을 활용할 수 있는 시멘트, 철강 등 산업 플랜트 발전설비용으로 각광 받고 있다.

 

이러한 플랜트에서 나오는 폐열은 온도가 높지 않아 버려지는 실정이지만, 이 기술을 이용하면 발전용으로 활용할 수 있기 때문이다.
초임계란 일정한 고온과 고압의 한계를 넘어선 상태에 도달, 액체와 기체를 구분할 수 없는 시점의 유체를 가리킨다. 분자의 밀도는 액체에 가깝지만, 점성도는 낮아 기체에 가까운 성질을 갖고 있으며, 확산이 빨라 열전도성이 높다.
 
年 1천억 이상 매출 목표
두산중공업 송용진 전략기획총괄은 “시멘트, 철강 플랜트 발전설비용만 놓고 볼 때 세계 시장은 연간 2조원 규모로 추산된다. 두산중공업은 매년 1,000억 원 이상의 매출 달성을 목표로 하고 있다”고 말했다.

 

이에 앞서 정부는 2015년 3월 발표한 ‘미래성장동력-산업엔진 종합실천계획’에 따라 초임계 이산화탄소 발전시스템을 개발해 에너지산업의 국제적 경쟁력을 확보한다는 전략을 밝힌 바 있다.