[편집자주] 기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 문재인 대통령이 친환경 에너지 전문기업으로 탈바꿈하고 있는 두산중공업에 뜨거운 관심을 보내고 있습니다. 문재인 대통령은 지난 17일 두산중공업 창원공장을 방문해 해상풍력, 수소액화플랜트, 연료전지 등 그린뉴딜 제품군을 둘러보고, 특히 두산중공업이 개발한 가스터빈 블레이드에는 '대한민국 중공업의 힘! 문재인'이라고 서명하기도 했습니다.

문재인 대통령이 서명한 길이 45cm 블레이드의 가격이 제네시스 G80 한 대 값과 맞먹는다고 하는데요, 가스터빈 한 대에 길이 30~78cm의 블레이드만 450개 넘게 들어간다고 합니다. 가스터빈 사업이 얼마나 고부가가치 사업인지 대략 짐작할 수 있겠죠. 두산중공업이 세계 다섯 번째이자, 우리나라 최초로 개발한 발전용 대형 가스터빈은 어떤 기술일까요?

[서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 두산중공업이 국내 첫 독자개발에 성공한 대형 가스터빈 (제공=두산중공업) 2020.09.18 syu@newspim.com

 ◆ '찬환경' 가스터빈...기술의 뿌리는 '제트엔진'

현재 우리가 실생활에 사용하는 많은 기술들이 과거 2차 세계대전에서 개발된 군사 기술에서 비롯된 것처럼 가스터빈 기술의 시작도 이와 유사합니다. 제트엔진이라고 들어보셨죠? 2차세계대전 말 프로펠러를 사용하던 전투기의 성능을 향상시키기 위해 제트엔진 기술이 급격히 발달하게 됩니다. 이후 제트엔진은 최신예 전투기나 민항기에 쓰이는 항공용 제트엔진, 전기를 생산하는 발전용 가스터빈으로 크게 두 방향으로 발전해 왔습니다.

전기를 얻으려면 무언가를 계속해서 돌려야 합니다. 회전하는 운동에너지는 발전기 안에 있는 자석을 돌려서 자기장을 만들고 전기 에너지가 되어 우리에게 전달됩니다. 이 회전 에너지를 얻기 위해 물을 끓이고 여기서 나오는 고온, 고압의 증기를 회전 날개를 돌렸습니다. 물을 끓이는 부분은 '보일러', 회전 날개는 '스팀터빈'이라고 부릅니다. 물을 끓이기 위해 주로 사용했던 연료는 석탄이었는데, 석탄화력발전은 대기오염물질 배출 논란으로 점차 줄고 있는 추세입니다.

그 대안의 하나가 바로 천연가스 가스터빈입니다. 석탄발전과 비교해 초미세먼지는 8분의 1, 대기오염물질은 3분의 1 이하 수준으로 배출합니다. 보일러에서 나온 증기를 받아 터빈을 돌리는 스팀터빈과 달리, 가스터빈은 안에서 흡입, 압축, 연소, 배기 네 단계의 과정이 모두 하나의 구동축에서 작동하는 동력기관입니다. 가스터빈에서 배출된 고온의 배기가스는 한 번 더 활용할 수 있어 고효율 발전이 가능합니다.

 ◆ '기계공학의 꽃'..최첨단 기술의 집약체

발전용 가스터빈은 '기계공학의 꽃'이라 불릴 정도로 여러 분야에서 고도의 기술을 필요로 합니다. 천연가스가 압축된 공기와 만나 폭발을 일으키며 발생하는 배기가스는 철의 녹는점이 약 1500도인 것을 감안하면 용광로 같이 뜨거운 곳에서 끊임없이 회전해야 한다는 것을 의미합니다. 머리카락 1개 수준의 진동이 발생해서도 안되죠.

이를 위해 1500도의 열기가 닿는 블레이드와 베인에는 니켈초합금 등 '초내열 합금 소재 기술'이 활용됐습니다. '정밀 가공 기술'을 동원해 내부에 공기 통로도 만들었죠. 이 통로로 주입된 차가운 공기는 표면의 미세한 구멍으로 뿜어져 나오면서 에어커튼을 형성하고 뜨거운 배기가스를 흘려보냅니다. 이처럼 난이도 높은 핵심 기술은 국가에서 보호하는 '국가전략기술'로 우리나라 산업부의 관리를 받습니다.

이와 같이 발전용 가스터빈은 최첨단 공학기술의 집약체인 만큼 미국과 독일, 일본, 이탈리아만 제조 기술을 보유하고 있었고, 지난해 두산중공업이 자체 기술 개발에 성공하면서 우리니라가 다섯 번째로 이름을 올리게 됐습니다.

[서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 가스터빈의 내부 구조도 (제공=두산중공업) 2020.09.18 syu@newspim.com

 ◆ 격려도 좋지만 정책지원 필요할 때

두산중공업의 가스터빈은 오는 2023년 운전 예정인 김포열병합발전소에서 실증을 거칩니다. 상업운전을 무사히 마치면 국내 뿐만 아니라 해외 수출을 적극적으로 추진해 글로벌 가스터빈 시장 주도권을 차지하겠다는 계획을 세웠습니다.

가스터빈 산업에 늦게 뛰어든 일본은 실증사업을 활용해 단숨에 'Global Player'로 도약한 바 있습니다. 일본 MHPS사는 최신 M501J모델 개발 후 일본 간사이전력의 히메지발전소에 6기를 공급하며 제품의 성능·품질을 조기에 안정화하고, 이를 바탕으로 세계시장에서 56기를 수주했습니다. 이를 바탕으로 일본 내 가스터빈 산업을 구축했을 뿐만 아니라 글로벌 시장에서 GE 등 경쟁사를 단숨에 따라 잡을 수 있었습니다. 미국의 GE도 7FA 초기 모델을 국내 서인천·신인천 복합화력에 16기 대량 공급했는데, 이를 바탕으로 세계시장에 진출해 900기 이상의 7FA계열 가스터빈을 판매했습니다.

우리나라도 두산중공업이 230여개 중소·중견기업과 함께 개발 중인 후속 모델(380MW급)의 대량 제작 기회가 조기에 확보된다면 우리 가스터빈산업이 글로벌 강자로 자리매김하는 초석이 될 수 있습니다. 이를 위해 앞으로 확정될 9차 전력수급기본계획에 '대규모 한국형 표준 복합화력 실증 발전소' 사업이 꼭 반영되어야 하겠습니다. 

syu@newspim.com