수력플랜트 기술의 국산화 통해 국내 넘어, 세계로 간다
수력플랜트 기술의 국산화 통해 국내 넘어, 세계로 간다
  • 전찬민 기자
  • 승인 2021.07.15 10:31
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[공학저널 전찬민 기자] 현재 수력발전은 전 세계 신재생에너지 발전량의 약 85%를 차지하고 있으며, 기후변화 체제의 변화에 따라 수력 발전 시장은 국내는 물론 해외에서도 점차 확대될 것으로 전망되고 있다.

국내 수력발전 플랜트 관련 기술력은 소수력 발전 플랜트 위주의 기술개발이 진행됐으며, 최근 개발 대상 규모가 증가하고 있다. 하지만 15MW를 초과하는 중·대규모 기술 개발 실적은 없는 상태다.

중소기업 위주의 설계, 제작, 기반시설의 부족으로 국내외 수력시장 진출에 어려움이 따르고 있으며, 중·대형 수력의 연구 인력 확충과 전문성을 강화하려는 노력에도 불구하고 경험과 원천기술의 부재가 걸림돌이 되고 있다.

수력플랜트에 대한 기술개발 경험은 해외 선진 제작사에 비해 적지만 우리나라는 조선, 중공업, 해양플랜트 기술 등의 유사 기술 기반을 토대로 정부와 공기업 주도의 기술개발이 진행되면 빠른 시간 내에 국내 원천기술 확보가 가능할 것으로 기대되고 있다.

특히 수력발전을 중심으로 한 신재생에너지 사업이 지속 증가할 전망에 따라 50MW급 중규모 수력발전 플랜트의 종합 건설기술 확보를 통해 수력발전 플랜트 강국을 실현하고자, 한국수자원공사는 총력을 기울이며 연구과제를 수행하고 있다.

이번 연구 과제는 안전성, 제작/설치, 운영/평가로 나눠 총 세 가지 세부과제로 진행되고 있다. 최근 수력플랜트가 대형화되며 안전성에 대한 기술적 검토가 중요한 이슈로 떠오르고 있어 1세부에서는 수력플랜트 안정성 기반의 평가, 설계, 예측 분야의 독자적 기술을 개발하고자 하는 것이 목표다.

향후 국내 현대화사업과 해외사업 진출을 위해서는 선진기관 수준의 기술 개발이 필요하기 때문에 2세부에서는 수차의 목표를 최대효율 92%, 발전기는 최대효율 96.5% 이상으로 설정하고 이를 통해 윤활·제어시스템의 국산화가 이뤄질 전망이다. 또한 3세부에서는 수력플랜트 성능평가와 검증기술을 통해 기존 성능검증 능력 대비 정확도를 10% 향상시켜 선진기관 수준의 기술을 확보할 계획이다.

이러한 수력플랜트 건설기술 개발 연구를 수행하고 있는 한국수자원공사 K-water연구원 물에너지연구소는 ‘물을 이용한 그린에너지 글로벌 기술선도 연구소’라는 미션 아래 수열에너지·수상태양광·수력 등 물에서 비롯되는 재생에너지 연구를 수행하고 있다. 수자원공사는 국내 신재생에너지 1위 기업으로서 풍부한 인프라·기술력·인적 자원을 강점을 확보하고 있으며 연구소에는 약 20명 내외의 연구원이 12개 연구과제를 수행하고 중소기업 육성에도 앞장서고 있다.

K-water연구원 물에너지연구소 김진훈 소장(사진)은 “이번 연구가 성공적으로 수행된다면 국내 중규모 수력플랜트 국산화를 통한 수입 대체 효과를 얻을 수 있을 것으로 예상된다”며 “현재 100% 외산으로 구성돼 있는 국내 수력플랜트 기술의 국산화를 통해 수자원공사에서 보유하고 있는 수력플랜트 국산화에 2035년까지 투입될 예정인 6600억 원의 현대화 사업의 일부를 국산 기술로 대체할 수 있어 수입 대체 효과가 기대되고 있다”고 말했다.

이를 기반으로 글로벌 수력발전사업 수주 시 국내 기술 활용율을 향상시키는 효과도 기대할만하다. 최근 수자원공사를 중심으로 파키스탄 파트린드, 필리핀 앙갓, 조지아 넨스크라 등 다양한 해외 수력발전사업 수주 실적을 보이고 있지만 국내 기술 활용률은 아주 저조한 실정이다.

향후 신 기후변화체제 도입에 따라 글로벌 수력발전 시장은 점차 성장 확대될 전망에 있으므로 국내 중규모 수력발전플랜트 기술이 확립될 경우 급성장하고 있는 해외 수력발전 사업에 국내 기술의 활용율을 높일 수 있을 것으로 전망된다.

또한 이번 연구를 통해 개발되는 수력발전 플랜트 안전성 진단, 평가 기술, 수력발전설비 설계, 제작, 성능진단 기술 등은 수력발전뿐만 아니라 플랜트 안전성 설계, 대용량 기계설비 제작, 유체기계 유동해석, 추계 안전성과 베어링 제조기술 등의 분야에서도 수준 높은 기술들이 개발될 것으로 기대가 되고 있다. 또한 수력발전 플랜트 설계, 제작, 성능검증이 가능한 규모와 수준으로 인프라가 구축될 예정으로 향후 수력발전 관련 국내 기술향상의 기반이 될 전망이다.

이러한 연구를 통해 중규모 수력플랜트 전 공정의 경험을 가지는 전문인력 양성이 가능하며, 관련 산업계, 연구소, 학계도 자연스럽게 수력발전분야 전문성을 갖추게 될 것으로 예상되고 있다.

현재 연구 개발 결과를 바탕으로 수차발전기 신규 개발 러너 제작(2021년 09월), 신규설비 설치를 위한 기존 수차 발전기 철거(2021년 11~12월), 신규 제작 발전기 현장 조립과 설치(2022년 1~8월), 수차발전기 시운전과 현장 효율 시험(2022년 9~12월) 등 단계적 실증이 진행될 예정이다. 물에너지연구소는 이번 연구 과제로 개발된 기술을 통해 노후돼 가고 있는 수력발전소의 현대화에 국내 기술을 적용하고 해외수력사업에 국내 기업이 진출할 수 있도록 지원하며, 향후 북한 수력발전소의 현대화 시 해외기술이 아닌 국내기술이 적용될 수 있도록 노력을 기울이고 있다.

김 소장은 “K-water연구원 물에너지연구소는 국제기준인 IEC 60193에 따라 다양한 모델수차 성능시험을 수행하고 있으며, 아시아 허브기관이 될 수 있도록 노력하고 있다”며 “이를 통해 국내 기업이 수력발전 설계와 제작의 원천기술을 확보할 수 있도록 지원할 예정”이라고 전했다.


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