100% 수입 발전터빈용 핵심부품 국산화 성공

재료연구원, 산학연 공동연구로 제조기술 개발
두산에너빌리티가 국산 가스터빈 모델 적용 검토

한국재료연구원(KIMS) 금속재료연구본부 타이타늄연구실 이상원 박사팀이 산학연 공동연구로 개발한 28인치급 Ti-6Al-4V 압축기 블레이드. 재료연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국재료연구원(KIMS) 금속재료연구본부 타이타늄연구실 이상원 박사팀이 전량 수입해왔던 발전터빈용 핵심부품 제조기술을 국산화하는데 성공했다.

연구진이 개발한 타이타늄 압축기 블레이드는 차세대 복합가스터빈 핵심부품으로 세계 다섯 번째 독자 모델이다. 현재 수요기업인 ㈜두산에너빌리티가 이 부품을 다수 구입해 사업화를 위한 신뢰성 평가를 진행하고 있으며, 차세대 국산 가스터빈 모델 적용을 검토 중이다.

재료연구원은 이번 부품 국산화가 한스코, 부산대, 에스앤더블류, 진영TBX 등 산학연 공동연구를 통한 합작품이라고 4일 밝혔다.

이상원 박사는 "타이타늄을 이용한 가스터빈 블레이드 대형화는 친환경 복합가스터빈 개발을 위해 꼭 필요한 기술"이라며, "이 기술은 그동안 개발이 어려웠던 국방·항공·우주용 대형 타이타늄 부품 국산화에도 빠르게 적용 가능해 그 파급효과가 클 것"이라고 말했다.

타이타늄 압축기 블레이드는 넓은 유동 경로에서 대기 흡입과 압축을 할 수 있다. 또 기존 철강 소재와 비교해 공력성능 측면에서 효율적으로 고온·고압의 공기를 연소기에 공급 가능해, 차세대 복합가스터빈의 에너지 고효율을 달성하기 위한 핵심부품이다.

재료연구원에 따르면, 기존 압축기 블레이드를 철강에서 타이타늄으로 대체할 경우 에너지효율이 약 0.1% 상승할 것으로 예상된다. 이는 가스터빈 1기당 연간 수백만 달러의 경제적 가치를 갖는 수치이다. 때문에 최근 개발된 세계 최고 에너지효율을 가진 해외 가스터빈 모델에는 타이타늄 압축기 블레이드가 적용되고 있다.

특히 연구진은 소재에서 부품에 이르는 공정 전반에 걸쳐 국내 보유 인프라만으로도 제조할 수 있도록 진공용해 해석, 가공열처리 공정설계를 개발했다. 또한 각 공정 제품의 기계적·화학적 평가를 통해 국산 타이타늄 블레이드의 신뢰성 확보를 지원했다. 이와함께 각 제조공정의 가치사슬이 국내에서 연결되도록 해, 가격·납기·품질 개선으로 국산 제품의 경쟁력을 높였다.
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