'경남 정밀기계 결정체'...두산에너빌리티 세계 첫 630°C 로터 상용화

한국형 표준가스복합발전소 상용화
최고 수준 제강 단조 열처리 적용

두산에너빌리티가 630°C급 로터(Rotor) 개발에 성공해 상용화를 위한 제작에 착수한다고 24일 밝혔다.

발전용 스팀터빈 제작에 사용되는 로터. 두산에너빌리티 제공

로터는 터빈, 발전기와 같이 고속으로 회전하는 기기에서 회전축 역할을 하는 원통형 제품이다. 무게는 17.5 ~ 37.0 ｔ, 직경은 0.95 ~1.28m, 길이는 6.1 ~ 8.5m의 대형 단조품이다. 이 로터에 다수의 블레이드를 부착해 스팀터빈을 제작한다.

두산에너빌리티의 630°C급 로터가 적용된 스팀터빈은 지난 6월 주기기 계약을 체결한 보령 신복합발전소에 첫 공급된다. 복합발전은 가스터빈을 가동해 전력을 1차 생산한다. 가스터빈에서 나오는 배기가스열로 증기를 생산한 후 이를 통해 스팀터빈을 가동해 2차로 전력을 생산하는 방식을 말한다. 보령 신복합발전소는 한국형 표준 가스복합 모델이 적용되는 첫 프로젝트다. 두산에너빌리티는 가스터빈, 스팀터빈 등 주기기를 공급한다.

두산에너빌리티가 보령 신복합발전소에 공급하는 가스터빈은 380MW급 초대형 제품이다. 복합발전 과정을 통해 생산한 증기가 620°C 고온이어서 기존 로터를 그대로 사용할 경우 강도, 내구성 이슈로 성능을 보장할 수 없다. 또한 기존 로터에 맞추기 위해 스팀 온도를 냉각하면 발전 효율이 떨어지는 단점이 있어 620°C 고온에 운전 가능한 로터 개발이 필요했다.

이에 두산에너빌리티는 2020년 산업통상자원부와 산업기술평가관리원(KEIT)이 추진한 ‘전략핵심소재자립화 기술개발’ 사업의 일환으로 630°C급 로터 개발에 착수했다. 630°C급 로터 개발을 위해선 고도의 제강기술, 단조기술, 열처리기술이 필요하다. 경남 창원 본사에 자체 주·단조 공장을 보유한 두산에너빌리티는 가스터빈, 스팀터빈뿐만 아니라 원자로, 보일러 등 각종 발전 주기기의 소재 개발부터 제품 제작까지 직접 수행하며 해당 역량을 쌓아왔다.

2002년부터 USC 기술 개발에 착수하며 고온 고압용 소재 개발 및 제작 기술을 빠르게 확보했다. 현재 고강도, 고인성 630°C급 로터를 제작할 수 있는 기업은 전 세계에서 두산에너빌리티가 유일하다.

USC(Ultra Super Critical, 초초임계압)는 터빈에 유입되는 증기의 압력이 246㎏/㎠ 이상이고, 증기온도가 593°C 도 이상인 발전소. 증기의 압력과 온도가 높을수록 발전 효율이 높아져 연료 소비를 줄일 수 있는 친환경 고효율 발전 기술이다.