한전 전력연구원(원장 김동섭)은 국내에서 운용되는 발전용 가스터빈의 최적 성능을 확보하기 위한 ‘가스터빈 연소튜닝기술’과 ‘가스터빈 연소조정 시뮬레이터’를 개발 완료했다.

가스터빈 연소조정 담당자 대상 사용자 교육중이다.(2016년 1월)

현재 국내에서 130여기가 운용 중인 발전용 가스터빈은 설치 장소의 기후조건 변화, 가스연료 변경 및 설비 노후화에 따라 운전조건이 설계기준을 벗어나게 돼 가스터빈 성능저하로까지 이어졌다.

따라서 발전소는 정비기간이나 연소불안정이 발생하는 경우 가스터빈 운전 중에도 수시로 연소튜닝을 하지만 작은 실수에도 발전설비 정지로 이어질 수 있어 현재는 가스터빈 제작사의 전문엔지니어가 수행하고 있는 실정이다.

이번에 개발한 ‘가스터빈 연소튜닝기술’과 ‘연소조정 시뮬레이터’는 발전소의 연소튜닝 담당자가 시뮬레이션을 통한 검증을 거쳐 가스터빈 연소튜닝을 외부 전문가의 지원 없이 직접 수행할 수 있도록 했다.

‘가스터빈 연소튜닝기술’은 대기온도 조건 변화 및 설비 성능저하를 고려한 가스터빈의 최적연소조건을 도출해 연소상태를 안정화시키기 위해 연소용 공기량과 연료 공급조건을 미세 조정하는 표준절차와 기술로 구성돼 있다.

국내·외 연소조정 시뮬레이터 적용 대상 발전소

‘연소조정 시뮬레이터’는 ‘가스터빈 연소튜닝기술’을 적용해 가스터빈 연소튜닝 담당자가 실제 가스터빈 운전데이터를 바탕으로 연소튜닝 결과를 사전에 시뮬레이션하여 검증하는 소프트웨어로서, 우선적으로 일본 MHPS(Mitsubishi Hitachi Power Systems)社의 F/G 클래스 가스터빈용으로 개발됐다.

전력연구원은 지난 1월 18~19일 군산복합화력, 영월천연가스발전소 등의 담당자를 대상으로 개발한 시뮬레이터를 이용한 사용자 교육을 실시했으며 ‘연소조정 시뮬레이터’를 오는 4월 중부발전의 세종천연가스발전소를 시작으로 한전이 운용 중인 필리핀 일리한 발전소와 서부발전, 남부발전 등이 운용 중인 가스터빈 발전소에 확대 적용될 예정이다.

이번에 개발된 ‘가스터빈 연소튜닝기술’과 ‘연소조정 시뮬레이터’를 통해 발전용 가스터빈의 효율 향상과 안정적 운영은 물론 가스터빈 발전소의 운영기술 자립도를 제고해 제작사에 지급하던 연소튜닝 비용 등의 운영비 절감에 기여할 수 있게 됐다.

또한, 가스터빈의 최적 운영에 필요한 핵심 기술을 확보함으로써 향후 예상되는 셰일가스 및 저열량 가스의 도입 시에도 가스터빈의 안정적인 고효율 운전이 가능할 것으로 기대된다.

한편, 전력연구원은 지난 15년 국내 첫 가스터빈 연소시험설비를 구축해 가스터빈 고온부품의 신뢰성 평가를 위한 국제인증을 획득해 국산부품의 실증시험을 지원하는 등 국내 가스터빈 관련 산업의 경쟁력 확보에 기여하고 있다.