남부발전, 대용량 가스터빈 기반 세계최초 관성모드 실증운전

한국남부발전이 신인천빛드림본부에서 '대용량 F급 가스터빈 기반 세계최초 관성모드 전환 실증운전' 시연회를 실시하고 있다. ⓒ한국남부발전

한국남부발전은 6일 인천 서구 소재 신인천빛드림본부에서 '대용량 F급 가스터빈 기반 세계최초 관성모드 전환 실증운전' 시연회 행사를 개최했다.

이날 행사는 세계 최초의 발전용 F급 가스터빈을 활용한 관성모드 운전 성공을 축하하기 위해 마련됐다. 행사에는 이승우 사장과 전력거래소 정동희 이사장을 비롯해 전력연구원, 제작사 및 학계의 주요 인사들이 참석했다.

최근 국내 전력계통은 태양광 등 인버터 기반 재생에너지의 급속한 확대에 향후 주파수 불안정성이 더욱 심화할 것으로 우려되고 있다. 정부는 이용률이 낮아 급전 대기가 장기화하는 LNG 발전기를 개조 및 용도 전환해 2027~2036년 9∼54GWs의 관성을 확보한다는 계획을 발표했다.

전력계통에서는 대규모 발전량이 고장 등의 사유로 이탈되면 급격한 주파수 하락이 발생하게 되는데 주파수의 급격한 하락에 저항해 전력계통의 붕괴를 방지하는 역할을 하게 된다.

남부발전이 선보인 관성모드 운전기술은 기존 발전설비인 압축기·가스터빈·발전기를 그대로 사용하면서 발전기가 유효전력을 생산하지 않고 전력계통으로부터 전력을 공급 받음으로 주파수 변동에 대한 관성을 제공한다는 것이다.

지금까지의 전통적인 관성모드 운전은 발전기와 가스터빈 사이 클러치를 설치해 가스터빈을 분리하여 발전기를 단독으로 기동시키는 방식이었다.

하지만 남부발전은 신인천본부 가스터빈의 클러치 설치 공간이 부족한 구조적 한계를 극복하고 압축기·가스터빈·발전기가 하나의 축으로 연결해 관성모드로 운전하는 아이디어를 발굴했다.

이를 통해 호기당 1.1.GWs라는 대용량의 관성을 계통에 제공하게 됐고 이렇게 클러치 없이 F급 대용량 가스터빈을 활용한 관성모드 운전은 세계적으로도 시행한 사례가 없는 최초의 사례다.

이번 기술을 활용해 신인천본부의 가스터빈 8기를 전부 관성자원으로 전환할 경우 제10차 전력수급 기본계획의 2027년 관성자원 확보 목표인 9GWs 수준의 관성량을 달성할 수 있다. 또 전력수요가 높은 시기에는 발전기로도 사용할 수 있어 전력계통 운영에 대한 유연성이 확대될 것으로 기대된다.

이승우 남부발전 사장은 "변동성이 큰 재생에너지의 증가에 따라 전력계통 안정이 지속적으로 저하되는 상황에서 남부발전이 새로운 형태의 관성자원을 선보인 것에 큰 의미가 있었다"며 "앞으로도 남부발전은 국민에 안전하고 질 좋은 전력공급을 위해 부단한 노력을 지속하겠다"고 밝혔다.