가스발전기 최고효율 64% 경신…기술정체 석탄화력과 대비

[이투뉴스] 가스발전기(가스터빈)가 매년 획기적 수준으로 효율을 높이며 진화를 거듭하고 있다. 이미 한계에 도달했다는 일각의 해석이 무색한 수준이다. 석탄발전기가 소재 문제로 초초임계압(USC) 단계에서 기술정체 현상을 보이는 것과 대비된다.

제너럴일렉트릭(GE)의 발전기회사인 GE파워는 6일 자사 HA가스터빈(모델명 9HA. 02)이 복합사이클 발전모드에서 64%의 효율을 달성했다고 밝혔다. 이는 현존 화력발전기 효율 중 최고수치로, GE가 1년 6개월전 기네스 신기록으로 등록한 최고기록(62.2%)을 무려 1.8%P 향상시킨 값이다.

막대한 양의 연료를 사용하는 대형발전기의 효율 1%차이는 발전원가 절감이나 온실가스 배출량 감축 측면에서 수치 이상의 의미가 있다. 일반 화력발전기가 터빈 블레이드(날개) 크기를 키우거나 증기압(석탄화력만 해당)을 높여 개선할 수 있는 효율은 0.5% 안팎이다.

더욱이 우리나라처럼 발전원가 순으로 발전기를 구동하는 경제급전 시스템에서 발전효율은 연료원가 다음으로 이용률을 좌우하는 사안이다.

GE의 9HA.02 가스터빈은 가스터빈과 스팀터빈이 하나의 축으로 연결된 1x1 복합사이클 구성에서 발전효율 64%로 최대출력 826MW를 낼 수 있다. 특수 부품 적층제조 기술, 새 가스터빈 연소시스템, 디지털 기술을 통합하는 혁신 등의 성과라는 게 GED의 설명이다. 

특히 GE 9HA 가스터빈 연소시스템에 적용된 기하학적 형상의 부품은 금속 3D 프린팅 기법으로 제작돼 연료와 공기 혼합성능을 크게 향상시켰다. 이 시스템은 미국 사우스 캐롤라이나 그린빌소재 GE공장에서 성공적으로 테스트를 마쳤다.

GE의 HA가스터빈은 계약분을 포함해 현재 전 세계에서 70여기 이상이 팔렸다. 이중 17기는 5000시간 이상 가동돼 안정성을 입증했다는 설명이다. 이 회사는 세계 최고 효율인 H클래스 터빈 위상을 유지하기 위해 오는 2020년까지 발전효율을 65%대로 추가 개선한다는 계획이다.

원전과 석탄화력이 안전과 대기오염 문제로 고전하는 반면 가스발전은 재생에너지 출력 간헐성을 보완해주는 유연성 자원으로도 효용성이 주목받고 있다. 가스발전은 분당 65MW씩 발전량을 늘리거나 줄일 수 있고, 강화된 배출가스 규제를 충족하는데 용이하다.

조 마스트란젤로 GE 가스파워시스템 회장겸 CEO는 “HA 가스터빈은 GE의 최첨단 가스터빈 기술을 탑재한 제품으로, 그동안 끊임없이 추진해 온 혁신의 결과물”이라면서 “이번 성과를 통해 업계 최초로 현존 최고 효율 가스터빈 기술을 선보일 수 있어 매우 기쁘게 생각한다”고 말했다.

이상복 기자 lsb@e2news.com