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중부발전, 발전용 가스터빈 엔진 연소실 고온부품 국산화 추진 - ㈜아우라테크와 부품 3D프린팅 기술개발 시작, 부품가격 35% 절감 목표 - 설계·제작·후공정 등 中企 기술 경쟁력 향상 지원 및 공급망 안정화 기대
  • 기사등록 2022-11-22 15:32:03
  • 수정 2022-12-05 13:03:34
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▲ 경북 경산에 위치한 아우라테크 공장에서 열린 ‘한국중부발전 현장기술개발’ 착수회의 후 관계자들이 기념촬영에 응하고 있다.


발전 기자재 국산화를 위해 노력 중인 한국중부발전(주)(사장 김호빈)이 발전용 가스터빈 엔진 연소실 고온부품을 금속 3D프린팅으로 국산화해 실증하는 기술개발 사업을 국내에서 처음으로 추진한다. 관련 소재, 설계, 제조, 후공정, 평가, 실증 등 전 공정을 모두 국내 중소기업과 대학에서 추진함으로써 관련 기업들의 기술경쟁력 향상과 발전 기자재 공급망 안정화에 기여할 전망이다.


한국중부발전은 금속 적층가공(3D프린팅) 기술개발 및 부품 제작·후공정 전문기업 주식회사 아우라테크(대표 김명세)의 경산 공장에서 ‘한국중부발전 현장기술개발’ 착수회의를 15일 개최했다. 이날 회의에는 중부발전 관계자, 김명세 아우라테크 대표, 이재현 창원대 교수 등이 참석했다.

중부발전의 기술개발 과제를 통해 아우라테크는 중부발전 가스터빈 발전소에 필요한 발전용 대형가스터빈 엔진 연소실 고온부품을 금속 3D프린팅으로 제작하는 기술개발을 본격 추진한다.


현재 세계적으로 탈원전 정책, CO₂ 및 미세먼지 저감을 위한 석탄화력 축소정책이 실행되고 있는 가운데, 전력생산은 경제성뿐만 아니라 환경과 국민 안전까지 고려해 LNG를 사용하는 복합화력발전 비중이 커지면서 가스터빈 시장이 2035년까지 2018년대비 약 2배 이상 성장할 것으로 기대되고 있다.


발전용 가스터빈은 현재 미국 GE(58%), 독일 지멘스(27%), 일본 MHPS(Mitsubishi Hitachi Power Systems, 11%) 등이 주도하고 있으며, 국내 설치된 복합화력 발전용 가스터빈 158기는 전량 외국에서 수입돼 관련 부품은 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다.


가스터빈은 고온의 가스를 견뎌야하기 때문에 관련 고온부품을 자주 교체해줘야 한다. 그러나 가스터빈이 100% 외국산이다보니 고온부품을 수급에도 애로가 많다. 일례로 부품 하나만 사고 싶어도 세트로 팔기 때문에 교체 비용 부담이 크고 요즘과 같이 글로벌 공급망이 불안한 상황에서는 적기에 공급받기도 어렵다.


발전사 입장에서는 부품 교체 주기가 발전 가동률과 운영비와 직결되기 때문에 장시간 고온에서 견딜 수 있는 고온부품을 요구하고 있다. 특히 중부발전은 국산화된 부품의 구매 확대, 국산 부품의 테스트 베드 제공 등 공기업으로써의 역할을 확대하고자 발전 기자재 국산화 추진 5개년 로드맵(2020~2025년)을 수립한 바 있다. 로드맵은 2025년까지 1,336개 품목의 외국산 기자재를 국내 제품으로 대체하고, 연구개발(R&D)에 150억원을 투자해 487개 품목의 제품개발을 지원하는 내용을 담고 있다.


이의 일환으로 아우라테크는 중부발전과 함께 금속 3D프린팅 제작 서비스와 후공정 기술을 기반으로 고온부품 설계, 검증, 부품 제작 및 후공정, 특성 및 품질 평가 등 전주기 기술을 개발한다. 아우라테크는 한국연구재단과 한국에너지기술평가원이 주관하는 가스터빈 고온부품 적층제조 기술개발과제를 수행한 바 있다.


발전소 현장에 실제 적용돼야하기 때문에 결함 발생 가능성을 줄이고 신뢰성을 확보하기 위해 설계에 대한 통합검증과 재료특성에 대한 상·고온 인증 및 응력파단 시험 등도 추진한다. 또한 새로운 설계 검증은 가스터빈 고온부품 연구 및 국산화를 추진 중인 연세대 열전달 연구실이, 품질평가는 공인시험기관인 창원대가 연구자문을 지원한다.


중부발전은 금속 3D프린팅 제작을 통해 기존대비 공정 수가 줄어들어 부품 비용은 기존대비 35% 절감될 것으로 기대하고 있다. 또한 DfAM(적층제조특화설계) 및 초내열 합금 사용 등을 통해 냉각 효율이 향상되면서 부품 세트 교체 비용을 기존대비 22% 감소시키는 것이 목표다.


중부발전은 금속 3D프린팅으로 제작한 고온부품을 가스터빈에 실제 장착해 현장 테스트하고 적용을 확대할 계획이다. 이를 통해 아우라테크는 국내에서의 트랙레코드를 기반으로 해외 발전용 가스터빈 시장에도 진출할 계획이다.


이번 기술개발 협력은 부품 비용 절감 및 공급 시간 단축은 물론 중소기업의 기술경쟁력 향상을 통한 발전 기자재 공급망 안정화 효과도 있다. 발전 기자재는 복잡하기 때문에 중소기업의 입장에서 진입하기에 높은 개발비 부담과 실패에 대한 두려움이 크다. 중부발전은 ESG 경영 확대 차원에서 중소기업과 동반성장하기 위해 기술개발 과제를 확대하면서 기술력이 높은 중소기업이 도약할 수 있는 발판을 마련하고 있다.


실제로 지난해 중부발전은 국내 중소기업과 가스터빈 기동장치 개발에 성공한 바 있으며 기자재 국산화 등을 지속적으로 추진해 온 공로를 인정받아 중소벤처기업부가 주관한 공공기관 동반성장평가에서 2015~2020년까지 6년 연속으로 최고등급인 ‘우수’ 등급을 받은 바 있다.


중부발전 관계자는 “중부발전은 인천복합 최신 가스터빈 자체 정비 시행 등 기자재 국산화를 위해 적극적으로 노력하고 있다”며, “강소 중소기업에 연구개발 지원, 실증사업, 구매지원 등에 만전을 기해 사회적 책임을 다하겠다”고 강조했다.


김명세 아우라테크 대표는 “이번 기술개발은 소재, 설계, 제조, 후공정, 평가, 실증 등 전 공정이 모두 국내에서 이뤄지기 때문에 적기 공급을 통해 국내 발전산업 공급망 강화는 물론 금속 3D프린팅 생태계 구축에도 큰 도움이 될 것”이라며 “이번 기술개발 경험을 바탕으로 우주항공, 스마트 자동차 등 관련 부품 시장에도 진출할 계획”이라고 밝혔다.


한편 이날 회의가 끝나고 관계자들은 아우라테크와 사업 협력하고 있는 국내 최초 HIP(열간등방성형) 처리 전문기업 코힙스테크와 금속분말 전문기업 (주)케이앤케이메탈 공장을 방문해 관련 제품과 기술을 둘러봤다.

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