2024 JANUARY + FEBRUARYㅣVOL. 117

세계 다섯 번째 국내 최초 K-가스터빈 실증

한국서부발전이 ‘국내 최초의 국산 가스터빈 발전’이라는 새로운 발걸음을 내디뎠다. 한국서부발전 김포발전본부는 회사 출범 후 신규 부지에 지어진 최초의 열병합발전소다. 김포발전본부는 2020년 12월 착공 이후 지난해 7월 말 국산 발전용 가스터빈(K-가스터빈)의 상업 운전에 돌입했다.

“탄소중립을 위한 에너지 전환 정책으로 가스복합발전에 대한 중요성이 날로 높아지고 있는 가운데 발전용 가스터빈의 국산화는 매우 의미 있는 사업입니다. 한국서부발전은 2013년 시작된 ‘발전용 고효율 대형 가스터빈 개발’ 국책과제에 참여해 현재 김포발전본부에서 한국형 표준천연가스 복합발전 모델 실증사업을 시행하고 있습니다.”

지난해 11월 30일 김포발전본부에 부임한 김종성 본부장은 뜻깊은 도전이 본격적인 궤도에 올랐기에 갈 길이 더 바쁘다고 한다. 김종성 본부장은 발전처장, 기획처장을 거치며 한국서부발전의 역사를 함께 걸어온 발전 전문가로서 친환경·고효율의 K-가스터빈에 대해 남다른 관심을 가지고 있다.

“가스터빈 개발의 성패는 터빈 입구 온도가 1,500℃까지 견딜 수 있는가에 달려 있습니다. 때문에 발전용 가스터빈은 초내열합금 열차폐 코팅과 냉각 기술의 조화, 터빈 부품 간 정교한 조립, 분당 3,600번 회전하는 터빈 날개 설계 역량 등 첨단 기술이 필요해 ‘기계공학의 꽃’이라 불립니다.”

이 같은 어려움으로 그간 국내 발전소의 가스터빈은 전량 수입에 의존했으나, 김포열병합발전소 상업 운전의 성공으로 한국은 이제 세계에서 다섯 번째로 발전용 가스터빈 기술을 자체 보유한 국가가 됐다.

정비 기술 및 운전 능력의 국산화, 완성도 기여

첫 도전인 만큼 K-가스터빈(S1)이 건설되기까지는 어려움도 많았다. 먼저 가스터빈 제조사가 운전에 대한 경험이 부족했기 때문에, 한국서부발전에서는 가스터빈의 시운전과 테스트 과정에 복합 시운전 경험이 있는 최고의 직원들을 전진 배치했다. 한국서부발전의 전문가들은 가스터빈 최초 점화 시 점화기에 불이 붙지 않는 사례에 분해정비를 시행했고, SFC(정지형주파수변환기)의 제어시스템의 불안정도 로직을 개선해 점화에 성공할 수 있었다. 또한 가스터빈의 회전 수 상승 시 임계속도를 자체 변경하는 등 경험과 역량을 반영해 문제점을 하나하나 해결해 나갔다.
일련의 조정 과정을 거쳐 완성도를 높여가는 K-가스터빈은 오는 2024년 9월 실증 8,000시간 충족을 목표로 연속 운전 중이다. K-가스터빈은 청정연료인 액화천연가스(LNG)를 발전연료로 사용해 김포(50만세대)와 인천 검단지구(8만세대)에 전력과 열을 안정적으로 공급할 것으로 기대를 모은다.

“K-가스터빈의 가장 큰 의의는 바로 ‘기술 종속’에서 ‘기술 자립’으로 한 발자국 전진했다는 것입니다. 또한 K-가스터빈의 시운전 과정에서 운전 및 정비 절차서를 개발해 자체 운영 기술을 확보했으며, 가스터빈 운전의 이해도를 한층 더 높인 완성형 수준까지 도달했습니다.”

정비 분야에서도 주기적으로 교체해야 하는 부품의 가격 협의를 비롯해, 유지 관리면에서도 설비 고장 시 원활하고 신속한 대응이 가능해 설비 신뢰도를 높일 수 있게 됐다. 여기에 한국형 가스터빈의 실증운전 및 8,000시간의 운영 실적 확보까지 더해지면 기술 자립을 넘어 세계로 무대를 확장할 발판이 마련되는 셈이다.

“ 저희 발전소가 신생 사업소이고 규모도 가장 작지만
그 덕분에 더 유연하고 민첩하게 움직일 수 있다고 생각합니다.
따라서 앞으로 ‘김포처럼 하라’라는 소리가 나오도록
김포발전본부가 하는 모든 것들이 표준이 되도록 만들어 나가고 싶습니다.”

표준을 만들어 가는 김포발전본부

“K-가스터빈 S1은 오는 9월 후속 모델인 S1U로 교체할 예정입니다. 약 6개월의 설치공사 및 시운전을 거쳐 2025년 3월에는 S1U의 상업 운전 소식을 들을 수 있을 겁니다. S1U는 온전히 한국서부발전의 소유가 됩니다. 따라서 S1 시운전과 발전 운영을 통해 경험한 역량을 S1U에 쏟아부어 명실상부한 발전사 최초의 한국형 가스터빈 운영 사업소로 자리매김할 것입니다.”

S1U은 S1에 비해 터빈의 입구 온도(1,500℃→1,600℃), 효율(40%→41.8%), 정격출력(270MW→350MW) 모두 우월하다.
김종성 본부장은 더 크게 도약하는 김포발전본부의 청사진을 그리고 있다. 무엇보다도 ‘최고의 안전 문화 구축’과 ‘한국형 가스터빈의 완벽한 실증과 성능 개선’을 통해 김포발전본부가 한국형 가스터빈의 새로운 표준이 될 수 있도록 노력할 계획이라고 한다. 전 구성원이 자유로운 소통과 청렴 의식으로 최선의 성과를 이루고자 노력한다면 김포발전본부는 보다 더 빛날 수 있을 것이라고 자신했다.

“저희 발전소가 신생 사업소이고 규모도 가장 작지만 그 덕분에 더 유연하고 민첩하게 움직일 수 있다고 생각합니다. 따라서 앞으로 ‘김포처럼 하라’라는 소리가 나오도록 김포발전본부가 하는 모든 것들이 표준이 되도록 만들어 나가고 싶습니다.”

김종성 본부장은 우수한 근무환경과 서로 존중하고 응원하는 문화를 토대로 모두가 행복한 김포발전본부를 만들겠다는 목표도 밝혔다. 함께하는 모든 이에게 행운을 선사하고 싶은 김종성 본부장의 따뜻한 꿈과 함께 김포발전본부의 도약이 더욱 기대된다.