<‘창조적 독점’ 시대로>두산중공업, CO2 가열 親환경·高효율 발전 ‘火電 신기원’

초임계 이산화탄소 발전박용만 두산그룹 회장은 올해 신년사에서 “더디긴 하지만 세계 경제가 회복되고 있는 이때 행동하고 움직여야 하는 시기”라고 말했다. 이어 “어떤 식으로든 우리에게 영향을 미칠 수 있다는 생각으로 신기술의 흐름을 예의주시해야 한다”고 미래 신기술에 대한 관심을 공개적으로 천명했다.

두산이 창조적 독점 기술로 강조하는 대표적인 분야는 초임계 이산화탄소 발전기술이다. 두산중공업이 상용화에 주력하는 이 기술은 고효율, 발전설비 소형화 등 장점을 가져 선진국을 중심으로 상용화 경쟁이 치열하게 펼쳐지고 있다. 지난 6월 두산중공업은 미국 에코젠파워시스템스와 ‘초임계 이산화탄소 폐열회수 발전설비 기술 협약’을 체결해 기술 경쟁에서 한발 더 나아갔다는 평가를 받았다. 에코젠파워시스템스는 세계 최초로 7㎿급 초임계 이산화탄소 발전설비 실증시험에 성공하는 등 이 분야에서 선두주자로 꼽히는 업체다.

두산에 따르면 기존 발전설비는 고온·고압의 증기로 발전소 주기기인 터빈을 구동하는 방식인 데 반해 초임계 이산화탄소 발전기술은 이산화탄소를 가열해 터빈을 돌리는 방식이다. 이산화탄소는 증기에 비해 낮은 온도와 압력으로도 열전도성이 높은 유체인 초임계 상태에 도달하는 특징이 있어 이산화탄소를 사용하면 에너지 효율이 높아진다. 또 주요 설비의 소형화가 가능해 발전소 건설비용이 적게 들고 수분으로 인한 터빈 부식이 없어 내구성이 강하다는 장점이 있다. 초임계 이산화탄소 발전기술은 특히 폐열을 활용할 수 있는 시멘트, 철강 등 산업 플랜트 발전설비용으로 각광 받고 있다. 기존 플랜트에서 나오는 폐열은 온도가 높지 않아 버려졌지만 이 기술을 이용하면 발전용으로 활용할 수 있다.

‘석탄화력 진화’로 불리는 초초임계압(USC) 발전 방식도 두산이 내세우는 신기술이다. USC는 터빈에 유입되는 증기의 압력이 246㎏/㎠ 이상, 증기온도가 593도 이상인 발전시스템으로 증기의 압력과 온도가 다른 발전 방식보다 높아 발전 효율을 올리고 연료 소비를 줄일 수 있다. ‘친환경’ ‘고효율’이라는 요즘 트렌드에 부합해 세계적으로 발전소 건설이 한창이다.

가시적인 성과도 나타나고 있다. 두산은 지난 3월 7000억 원 규모의 강릉안인화력발전소 주기기 공급 계약을 체결했다. 강릉안인화력발전소는 총 2000㎿ 규모로 1000㎿급 한국형 USC 석탄화력발전소 2기가 공급될 예정이다. 이는 원자력발전소 수준의 대형 설비라고 두산 측은 설명했다. 앞서 2013년엔 1000㎿급 USC 신기술을 실증하는 사업으로 8500억 원 규모의 신보령화력발전소 1, 2호기 주기기 공급 계약을 맺었다.

또 두산은 한국에너지기술평가원, 한전전력연구원, 한국전력기술 등과 함께 2002년부터 USC 방식의 화력발전소를 개발하는 국책과제에 참여해 2008년 토종 모델 개발에 성공했다. 2010년엔 한국중부발전과 ‘1000㎿급 한국형 USC 화력발전 상용화 기술개발 공동추진 협약’을 맺기도 했다. USC 화력발전기술은 그동안 미국, 일본 등 일부 선도업체만 보유한 기술이었지만 두산이 독자 모델 개발에 성공하고 국내에서의 잇단 수주를 통해 국산화 실적을 확보하면서 해외시장 진출도 가능해졌다.

시장 전망도 밝다. 국내 제6차 전력수급기본계획에 따르면 앞으로 2027년까지 총 29.6GW의 신규 발전설비를 건설할 예정인데 화력발전 규모는 15.3GW로 전체의 절반이 넘는다. 이 중 USC 기술을 적용한 화력발전설비가 10GW 이상, 최소 10기 이상 건설될 계획이다.

이근평 기자 istandby4u@munhwa.com