한화임팩트·한화파워시스템, 100% 수소연료 터빈 가동 성공

한화임팩트 대산사업장 내 위치한 수소터빈 실증 현장/사진제공=한화임팩트

한화임팩트와 한화파워시스템이 수소 연료만으로 작동하는 수소터빈 가동에 성공했다.

한화임팩트는 대산사업장 내 위치한 수소터빈 실증 현장에서 80MW 중대형급 가스터빈을 활용해 수소 혼소율을 100%까지 끌어올린 수소 전소에 성공했다고 20일 밝혔다.


한화임팩트와 한화파워시스템은 지난 4월 한국서부발전과 함께 동일한 터빈으로 세계 최초 80MW 중대형급 가스터빈의 수소 혼소율 60% 발전 실증에 성공한 바 있다. 수소 혼소 발전이란 액화천연가스(LNG)를 연료로 전기를 발생시키던 기존 가스터빈을 개조해 LNG와 수소를 섞어 발전하는 방식이다. 수소 비율을 100%까지 올려 LNG 없이 수소만으로 터빈이 작동하면 '수소 전소'다.

LNG를 태워 작동하던 기존 가스터빈에서 수소 혼소 혹은 전소가 가능하려면 '수소 연소기 기술'과 '화염 제어 기술'이 필수적이다. 한화는 해당 분야에서 보유한 세계적 기술력을 기반으로 이번 수소 전소 실증을 성공시켰다.

지난 4월 수소 혼소율 60%의 수소터빈 발전 실증 당시, LNG 발전과 비교해 이산화탄소(CO2) 배출은 22% 줄었고 질소산화물(NOx) 배출량은 6ppm 이하로 확인됐다. 화염 온도가 높은 수소 연료 특성상 연료 내 수소의 양이 늘어날수록 LNG 100% 발전 대비 질소산화물은 더 많이 발생하게 된다. 하지만 한화의 수소터빈 발전은 별도 저감장치 없이 연소 조건을 제어해 저공해 연소가 가능하도록 함으로써 기술적으로 높은 평가를 받았다.


11월 진행된 수소 100% 전소 실증 테스트에서는 친환경 발전의 핵심인 무탄소·저공해 발전에 한걸음 더 다가섰다. 터빈을 가동하는 동안 발생한 배출가스 내 이산화탄소 비율은 0.04%로, 공기 중에서 유입된 양을 제외하고 연소 중 이산화탄소 발생량은 '0'이었다. 질소산화물 배출량은 별도의 저감 장치 없이 9ppm 이하로 확인됐다.

한화의 수소터빈 기술은 기존 발전 설비 내 노후화된 터빈의 수명을 연장시킨다는 점에서 환경은 물론 경제적으로도 중요한 역할이 기대된다. 수명 연한이 도래한 LNG 가스터빈에 수명 연장 기술을 적용함으로써, 고가의 고온 부품 및 로터의 수명을 20년 이상 연장하고 수소 혼소 및 전소 발전이 가능하도록 개조해 재생한다면 경제적 효과가 배가된다.

한화임팩트 관계자는 "이번 실증 성공을 통해 한화가 보유한 세계 최고 수준의 수소 연소 및 화염 제어 기술이 수소 100% 전소에도 동일하게 적용됨을 확인했다"며 "앞으로 한화임팩트와 한화파워시스템은 국내 업체들과의 협력을 통해 2024년 정부 정책으로 예정된 청정수소발전 시장 진입을 추진할 계획"이라고 말했다.