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한화임팩트, 수소 앞세워 국내외서 '현실적' 탄소중립 구현
미국서 수소혼소 가스터빈 개조사업 수주…질소산화물 저감·3중 연료 활용·연료비 절감
수소 활용 가스터빈, 에너지전환 부작용↓…좌초자산 문제 완화·전력계통 안정성 확보 등
승인 | 나광호 기자 | n0430@naver.com
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 승인 2021-12-01 13:21:00
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[미디어펜=나광호 기자]각국이 탄소중립 정책을 시행하는 가운데 한화임팩트가 수소를 활용한 가스터빈 사업을 확대하고 있다.

1일 업계에 따르면 한화임팩트는 미국 뉴저지주 린덴 코제너레이션 발전소에서 172MW급 가스터빈 1기를 개조하는 사업을 수주했다. 상업가동 중인 천연가스 가스터빈에 40% 수준의 수소혼소율을 적용하는 것은 이번이 처음으로, 한화의 'FlameSheet' 등이 적용될 예정이다. 이는 질소산화물(NOx) 발생을 9ppm 이하로 줄여 대기환경 규제 준수를 돕는 기술이다.

   
▲ 미국 뉴저지주 린덴 코제너레이션 발전소/사진=한화임팩트

3중 연료(천연가스·부생수소·초저유황 디젤유) 적용 등 허리케인을 비롯한 자연재해로 정전이 되는 것에 대비한 것도 강점이다. 인근 정유공장에서 나오는 부생수소를 사용할 경우 연료비 절감 및 환경오염 문제 해결 등 일석이조의 효과도 발생할 수 있다.

수소가스터빈은 수소 또는 암모니아 분해 연료료 구동되는 것으로, 기존 가스터빈의 특·장점을 유지하면서도 대용량 발전분야에서 이산화탄소(CO2) 배출을 저감할 수 있다는 점에서 주목 받고 있다. 수소혼소율 40% 수준에서는 액화천연가스(LNG)복합화력 대비 CO2가 20% 가량, 수소전소(혼소율 100%)의 경우 100% 저감이 가능하다는 것이다.

특히 △화력발전 중단·감소에 의한 좌초자산 문제 해소 △재생에너지 확대에 따른 전력계통 안정성 하락 대응 △일자리 파괴를 비롯한 지역경제 손실 감소 등 에너지전환 정책의 부작용도 축소할 수 있다는 평가를 받고 있다. 다만, 높은 화염온도(2110℃)·화염속도·연소진동 등을 제어할 수 있는 기술이 필요하고, 수소가격 안정화·공급망 확충을 비롯한 이슈가 걸림돌로 불린다.

한화임팩트는 미국 PSM·네덜란드 토마센에너지 인수 등에 힘입어 유럽(네덜란드)과 미국(인디애나)에서 수소혼소발전 상용화 실적을 보유했으며, 제너럴일렉트릭(GE)·지멘스·미쓰비시(MHPS)를 비롯한 글로벌 OEM의 가스터빈에 공용으로 적용한 수소 연소기도 갖고 있다. 

또한 제품 대형화 트렌드에 맞춰 G·H·J클래스 맞춤형 솔루션을 개발한다는 전략으로, 한국서부발전과 80MW급 노후 가스터빈을 대상으로 실증도 진행하고 있다. 이는 일일 10시간 가량 수소혼소율 50% 안팎을 목표로 하는 것으로, 이산화탄소(CO2) 배출량도 천연가스 대비 22% 가량 낮출 것으로 보인다.

서인천발전본부에서도 2030년까지 가스터빈 2기에 수소혼소율 50%, 4기에 70%를 적용하는 등 단계별 상용화를 추진하는 중으로, LNG발전과 동등한 출력과 효율을 낼 것으로 기대하고 있다. 수소전소 가스터빈을 개발하는 등 글로벌 시장공략도 강화한다는 전략이다.

   
▲ 한화임팩트가 실증사업을 진행 중인 수소혼소 가스터빈/사진=한화임팩트

이와 관련해 송용선 한화임팩트 상무는 지난 30일 기자들을 만나 "국내의 경우 가동연수 15년을 넘은 가스터빈 발전기가 75호기(47%)로, 이들 중 용량이 작은 설비를 대상으로 사업을 추진하고 있다"며 "가스터빈 수명이 15~20년이라는 말이 있지만, 설비 개조 및 부품 교체 등을 통해 이를 연장하는 모델을 구축하는 중"이라고 설명했다.

이어 "최근 국내 탄소배출권 가격은 톤당 3만원, 유럽연합(EU)에서는 50유로(약 6만7000원)선으로 형성되고 있으나, 국제에너지기구(IEA)는 2030년 130달러(약 15만4000원), 2050년 260달러(약 30만7000원)까지 오를 것으로 보고 있다"면서 "탄소국경세 도입 등 에너지비용에서 탄소 관련 지출을 줄이는 것이 중요한 이슈로 부각되는 중"이라고 설파했다.

송 상무는 "수소혼소 가스터빈의 경우 수소차 등 다른 플랫폼에 비해 수소 사용량이 월등히 많기 때문에 조달 이슈가 중요하다"며 "E클래스 가스터빈은 수소혼소율 35%에서 시간당 1톤, F클래스는 1700톤의 수소를 소모하지만, 평택발전본부 인근에는 한화토탈 대산공장이 있다"고 말했다.

그는 "PSM·토마센에너지는 역설계를 비롯한 성능 개선, 한화의 경우 경쟁사 대비 NOx 배출량에서 강점을 보인다"면서 "기존 발전설비 연료를 전환하는 방식이라는 점에서 주민수용성 확보도 어렵지 않을 것"이라고 강조했다.

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