[에너지데일리 송병훈 기자] 한국전력 전력연구원(원장 이중호)은 11일 발전분야 온실가스 저감 목표 달성을 위해 '150MW급 가스터빈 수소혼소 리트로핏(Retrofit) 기술개발 및 실증' 연구과제 협약을 정부, 발전사, 산·학·연 등 총 17개 기관과 체결했다고 밝혔다.
수소는 이산화탄소를 배출하지 않는 무탄소 연료로서, 최근 가스터빈 복합화력의 온실가스를 저감하는 수단으로 주목받고 있다. 특히 대용량 가스터빈 복합화력은 효율과 유연운전 특성이 우수한 설비로 수소혼소의 파급 효과가 커서 각국에서는 관련 기술 확보에 주력하고 있는 상황이다.
수소는 기존 연료인 천연가스와 특성이 달라, 가스터빈에 적용하기 위해서는 가스터빈 연소기 개조, 수소 혼소 운영, 천연가스-수소 혼합 공급, 수소 안전관리 등의 기술이 확보돼야 한다.
전 세계적으로 가스터빈 수소혼소와 관련된 시장은 지속적으로 성장할 전망이며, 국내 또한 제10차 전력수급기본계획에 수소혼소 발전량을 2030년 6.1TWh, 2036년 26.5TWh로 전망하고 있다.
이에 대응하기 위해 가스터빈 제작사를 중심으로 신규 수소혼소 가스터빈을 활용한 30~50% 혼소 연소기술이 개발됐다. 그러나 기존 설비의 활용문제와 비용으로 인해 기존의 가스터빈을 수소혼소로 전환하는 기술의 필요성도 높아지고 있다.
특히 전력그룹사의 경우 가스터빈 복합화력의 이용률을 향상시키면서 온실가스 저감을 추진하고 있으며, 노후 가스터빈을 수소혼소로 전환하는 기술은 이 두 가지 현안을 해결할 수 있는 좋은 방안이라는 게 한전 전력연구원의 설명이다.
전력연구원은 발전사가 보유한 가스터빈을 대상으로 저비용 수소혼소가 가능하도록 2021년부터 F급(연소기 후단 터빈 입구 온도가 1350℃에 달하는 150MW급 가스터빈) 가스터빈 3개 기종에 대한 수소혼소 한계평가를 수행하며 운영기술을 개발 중이다.
이번 협약 체결을 시작으로 전력연구원은 '150MW급 가스터빈 수소혼소 리트로핏(Retrofit) 기술개발 및 실증' 정부과제를 주관하며, 한국서부발전(주), 한국남부발전(주), 한화파워시스템(주), 두산에너빌리티(주) 등 17개 기관과 함께 연구를 수행할 계획이다.
이번 연구로 기존 가스터빈을 50% 이상의 수소혼소가 가능하도록 전환하는 기술을 개발하고, 서인천과 신인천 복합 가스터빈 각 1호기를 대상으로 실증할 예정이다.
100MW급 이상인 대형 가스터빈을 대상으로 50% 수소혼소 장기 실증을 성공할 경우, 세계적인 수준의 수소혼소 기술의 국산화는 물론 국가 온실가스 저감 목표 달성에도 크게 기여할 수 있다. 또한 기존 설비의 활용으로 친환경 발전의 경제성 향상에 기여할 것으로 기대된다.
특히 서인천과 신인천 복합화력은 총 16기, 3.6GW의 발전용량을 보유하고 있으며, 수소혼소 가스터빈 전환의 최적 지역으로 거론되고 있다.
향후 수소혼소가 16기에 모두 확대 적용될 경우, 단일 수소인프라로 공급이 가능하여 대용량 수소발전의 복합화 구축을 통해 추가 설비건설에 대한 비용을 절감할 수 있고, 수도권 지역의 친환경 발전 기술력 확보로 에너지 소비가 많은 도심지에 원활한 전력공급이 가능하다는 분석이다.
한전 전력연구원 관계자는 “이번 협약을 통해 가스터빈 복합화력 부문의 친환경화를 위한 협력체계를 공고히 함은 물론 핵심기술을 확보, 국내 기술 자립도를 높이고 발전분야 탄소중립의 실현에 기여하 것”이라고 말했다.
