[시평]LNG복합화력발전으로 발전기술 첨단화하자

[투데이에너지]최근에 들어 세계적으로 에너지 공급원 및 수요에 대한 변화가 뚜렷하게 나타나고 있다.

기존의 석유 의존형 에너지 생산에서 셰일가스라는 새로운 에너지원의 상용화로 화석연료의 공급원이 가스로 급격하게 변화되고 있으며 수요면에서도 기존의 기계산업에서 요구하는 열•동력에너지 위주의 에너지 소비형태에서 ICT산업에서 요구하는 전력에너지 위주의 에너지 수요 패턴으로 급격하게 전환되고 있다.

자연적으로 존재하지 않는 전력에너지를 얻기 위해서는 필연적으로 에너지변환을 과정을 거치게 되는 데 주로 발전플랜트라는 장치를 이용해서 자연에 존재하는 화석연료 등의 에너지를 연소과정이라는 화학적 반응을 통해서 열에너지로 변환하고 이를 다시 이용해 최종적으로 전기에너지를 얻게 되는 과정을 거치게 된다.

이러한 에너지 변환과정에서 중요한 것은 발전플랜트라는 기계장치로 구성된 에너지변환기인데 이를 소위 발전소라고 한다. 기계장치인 발전소는 어떤 연료를 쓰는 가에 따라 발전방식이 달라지며 대응하는 시스템의 구성도 상당히 달라지게 된다.

미국 등을 중심으로 최근 들어 셰일가스의 생산이 대량으로 이뤄져 가스의 공급에 대한 안정성이 확보되면서 세계 화석연료시장에서 석탄, 석유와 더불어 중요한 에너지원으로서의 자리 매김을 해가고 있는 실정이다. 셰일가스는 상온에서 기체상태이기 때문에 발전을 위한 연소과정에서 거의 완전연소에 가까워 오염원의 배출이 석탄 및 석유에 비해 상대적으로 낮은 편이다.

특히 지구온난화의 주범이라고 할 수 있는 이산화탄소의 배출이 기존의 주된 발전용 연료인 석탄에 비해 절반정도 밖에 배출하지 않기 때문에 대기환경 개선에도 상당히 유리하다.

이러한 이점으로 인해 2018년 EIA보고서에 따르면 미국뿐만 아니라 세계 여러 국가 특히 고도성장을 이루고 있는 신흥공업국가들을 중심으로 빠르게 가스로의 에너지 연료전환을 꾀하면서 현재 세계적으로 연간 1%대 이상의 시장 확대가 이뤄지고 있다.

이러한 셰일가스를 포함하는 LNG 등을 연료로 사용해 전기에너지를 생산하려면 다양한 에너지 전환방식이 있겠지만 대량 전력생산에서는 현재의 기술수준으로는 복합화력발전기술이 비교적 적합한 것으로 보고 있으며 기존의 석탄을 연료화 하는 발전기술에 비해 효율을 50% 이상 향상시켜 전체 발전효율을 60% 이상으로 높일 수 있다.

이러한 LNG복합화력발전은 기술 특성상 가스터빈을 이용해 1차적으로 전력생산하고 증기터빈으로 2차 전력생산을 하게 되는데 여기에서 사용되는 가스터빈을 이용한 발전기술이 고도의 첨단 기술수준을 요구하고 있다.

가스터빈은 기술 선진국으로부터 워낙 원천 기술을 획득하기 어렵기 때문에 시장 진입 장벽이 높고 부가가치가 높다. 때문에 국내 LNG발전은 연료와 발전소, 부품까지 모두 수입에 의존하고 실정이며 특히 LNG발전의 핵심 설비인 가스터빈의 경우 더욱 그러하다.

많은 경제보고서에서 향후 국내 및 글로벌 발전 시장에서 LNG발전 설비가 크게 증가할 것으로 관측하고 있으며 앞으로 10년간 전세계 발전용 가스터빈의 시장규모는 신규설비 및 유지보수를 포함해 약 4,400억달러(484조원)로 전망하고 있다.

특히 신규 설치시장 중에서 LNG발전용 가스터빈사업 영역에 해당하는 발전용량 150MW 이상 군에 해당하는 시장은 전체의 58%에 해당하는 약 112억달러(123조원) 규모로 예측하고 있다. 발전용 가스터빈관련 기술은 한나라의 산업기술의 수준을 가늠하는 첨단기술의 총아라고 해도 과언이 아니다.

우리나라는 지난 50년간 중공업 기술을 발전시키고 화력발전기술을 국산화했을 뿐만 아니라 운용기술도 세계최고수준으로 하고 있으며 해외로 이를 수출하는 정도로 발전시켜왔다.

이러한 저력을 바탕으로 LNG복합화력발전 등을 활성화하고 여기에 이미 국내 굴지의 기업에서 개발이 되고 있는 가스터빈 등을 적용해 발전기술을 고도화해 간다면 지구촌의 공통 문제인 지구온난화 방지를 위한 이산화탄소의 저감효과 뿐만 아니라 기존의 석탄화력발전설비를 고효율화로 대체하고 발전기술의 첨단화도 이룰 수 있는 기회가 될 것으로 본다.