그린에너지 시장에 그룹 역량 총결집
그린에너지 시장에 그룹 역량 총결집
  • 남수정 기자
  • 승인 2010.01.04 15:13
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풍력·연료전지·CCS… 녹색기술에 1조원 투자
2015년 발전사업 분야 매출 10% 달성 목표

▲ 제주 기병에 설치된 두산의 3MW 해상풍력시스템 실증플랜트
대한민국 대표 중공업 기업에서 글로벌 기업으로 도약에 성공한 두산중공업은 2015년 발전사업 분야 매출의 10%를 그린에너지 사업으로 달성한다는 목표를 세웠다. 두산중공업의 그린에너지 포트폴리오는 ▲이산화탄소를 발생시키지 않는 재생에너지 이용 기술(풍력, 연료전지, 바이오가스) ▲기존 화력발전소 효율을 높여 CO₂발생을 줄이는 저감기술(초초임계압·극초임계압발전) ▲CO₂포집·저장 기술(IGCC·순산소연소 ·PCC) 등 크게 셋으로 구분된다. 여기서 주목해야 할 부분은 두산이 해외기술이 아닌 독자 원천기술 확보를 목표로 하고 있다는 것. 이를 위해 두산중공업은 그린에너지 분야에 약 1조원을 투자할 계획이다.

▲300kW급 및 플랜트 연계형 MCFC 국산화
두산중공업은 대전에 발전용 연료전지 생산을 위한 실험동과 공장동으로 구성된 ‘두펙스(DOOPEX)’에서 연료전지 국산화에 집중하고 있다. 이미 지난 2007년 4월 국내 최초로 25kW급 내부개질형 용융탄산염 연료전지(MCFC) 개발에 성공, 원천기술을 확보한 바 있다. 이후 300kW급 MCFC 스택과 주변장치를 개발 중이며, 2012년까지 초기제품의 실증을 완료하고 시장에 공급할 계획이다. ‘플랜트 연계형’ MW급 MCFC 개발도 동시에 진행되고 있다.

기존 화력발전, 열병합발전, 담수플랜트와 MCFC 시스템을 결합시켜 시너지 효과를 낸다는 것이다. 화력발전에 MCFC를 연계하면 이산화탄소 포집이 가능하고, 연료 사용량도 줄일 수 있다. 담수플랜트의 경우 바닷물을 가열할 때 많은 열이 필요한데 MCFC를 가동할 때 나오는 500℃ 이상의 배열을 담수설비에 필요한 열로 공급하고, 연료전지 응축수도 이용할 수 있다. 두산중공업이 세계 최고 점유율을 자랑하는 담수플랜트에 MW급 MCFC를 결합하면 차세대 수출산업 아이템으로 유망하다.

특히 두산중공업은 스택을 비롯한 주요구성품을 모두 100% 독자기술로 개발하는 원천기술 확보를 목표로 하고 있다. 현재 발전용 연료전지는 미국만이 유일하게 상용제품을 내놓고 있어 두산중공업이 제품개발에 성공하면 수출을 통해 세계 발전용 연료전지 시장을 단시간에 차지할 수 있을 것으로 내다보고 있다.

▲올해 IGCC 실증플랜트 개발 착수
기존의 화력발전 플랜트를 대체할 수 있는 가장 유력한 친환경 발전방식인 석탄가스화복합발전(I GCC)은 2006년부터 엔지니어링 기술과 EPC 수행능력 확보를 목표로 핵심기술을 개발하고 있다.

IGCC는 고온·고압에서 석탄을 불완전 연소시켜 합성가스를 만들어 정제한 후 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)를 이용해 가스터빈을 돌리고, 공정에서 나오는 배가스의 열로 증기터빈을 움직여 전기를 생산하는 청정 복합발전 기술이다. 이 기술을 적용하면 39%인 기존 석탄 화력발전소의 발전효율을 최대 45%까지 높일 수 있다. 황산화물과 질소산화물 배출량도  줄일 수 있고, 바이오매스, 폐기물, 잔사유 등 연료로 다양하다. 현재 세계적으로 250MW급 실증플랜트 4기가 가동 중이며, 2015년 이후부터는 연평균 20% 이상 성장할 것으로 전망되고 있다.

두산중공업은 서부발전과 함께 올해부터 태안화력발전소에 실증플랜트 건설에 착수, 오는 2014년 말까지 총 8년에 걸친 기술 개발 및 실증플랜트 건설을 완료할 계획이다.

▲5MW급 바이오가스 열병합발전 플랜트 개발
두산중공업은 바이오가스용 소형 가스터빈 개발도 추진 중이다. 5MW급 바이오 가스 연소기 및 터빈 패키지를 개발해 동서발전과 공동으로 수도권매립지에 바이오 가스 열병합발전 플랜트를 구축하고 2013년까지 실증운전을 할 계획이다.

바이오가스 터빈은 상용화 기술을 바탕으로 하는 연료전지, 풍력과 달리 기존 가스 터빈에 저위 발열량 연료의 연소기술만 더하는 것이어서 투자비용이 비교적 낮다. EU 등 선진국은 신재생에너지로 바이오가스 발전을 적극 추진하고 있으며, 중국의 경우 막대한 양의 바이오 가스 발생량을 보유하고 있어 시장잠재력이 매우 큰 것으로 알려져 있다.

두산 관계자는 “아직 국내에는 소형 가스터빈 엔진을 이용한 바이오가스 열병합 발전설비가 설치된 사례가 없다”면서 “바이오가스, 매립지가스를 사용하는 표준화 된 소형 가스터빈 엔진 개발이 시급한 실정”이라고 말했다.
▲이산화탄소 포집 원천기술 확보
두산중공업은 2008년 9월 캐나다 기술엔지니어링 회사인 HTC사에 대한 지분투자 및 기술협약을 통해 연소후 이산화탄소 포집(PCC, Post Combustion Capture) 원천기술을 확보했다. 이 기술은 화력발전소에서 연소 후 배출되는 배기가스 가운데 이산화탄소만 분리·포집하는 기술로, 기존 석탄화력발전소에 이 설비만 부착하면 되기 때문에 시장잠재력이 큰 것으로 평가받고 있다.
HTC는 PCC 원천기술을 보유하고 있는 세계 4대 회사 중의 하나이자, 경쟁사보다 20~30% 효율이 높은 솔루션을 개발, 마무리 단계에 있다.

두산중공업은 이산화탄소 포집 기술 확보로 2013년 이후 연 평균 10억 달러 이상의 신규 수주가 가능할 것으로 기대하고 있다.

▲세계 최초 ‘순산소 연소’ 기술개발 성공
두산중공업의 영국 자회사인 두산밥콕은 지난해 7월 세계 최초로 40MW급 보일러 버너의 순산소 연소실험에 성공했다. 이 기술을 화력발전에 적용하면 석탄을 땔 때 산소만을 주입해 연소 후 이산화탄소와 물만 배출되기 때문에 이산화탄소를 전량 포집, 저장할 수 있다. 

특히, 당장이라도 상용화 가능한 규모인 40MW급 연소 설비의 실험이 성공함에 따라 이산화탄소를 전혀 배출하지 않는 ‘그린’ 발전소 건설이 가능해졌다. 2013년 이후 순산소 연소와 같은 탄소 발전기술이 필요한 발전소 시장 규모는 연간 50~60조원으로 전망되고 있다.


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