[Tech 스토리] 文대통령이 서명한 가스터빈 블레이드가 제네시스 G80 한대값?

기사입력 : 2020년09월20일 07:11

최종수정 : 2020년09월20일 07:11

두산중공업, 세계 다섯 번째로 발전용 가스터빈 개발
미세먼지 배출 석탄발전의 1/8 '친환경에너지'로 주목
세계 시장 누비려면 실증사업 등 정책 지원 필요

[편집자주] 기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 문재인 대통령이 친환경 에너지 전문기업으로 탈바꿈하고 있는 두산중공업에 뜨거운 관심을 보내고 있습니다. 문재인 대통령은 지난 17일 두산중공업 창원공장을 방문해 해상풍력, 수소액화플랜트, 연료전지 등 그린뉴딜 제품군을 둘러보고, 특히 두산중공업이 개발한 가스터빈 블레이드에는 '대한민국 중공업의 힘! 문재인'이라고 서명하기도 했습니다.

문재인 대통령이 서명한 길이 45cm 블레이드의 가격이 제네시스 G80 한 대 값과 맞먹는다고 하는데요, 가스터빈 한 대에 길이 30~78cm의 블레이드만 450개 넘게 들어간다고 합니다. 가스터빈 사업이 얼마나 고부가가치 사업인지 대략 짐작할 수 있겠죠. 두산중공업이 세계 다섯 번째이자, 우리나라 최초로 개발한 발전용 대형 가스터빈은 어떤 기술일까요?

[서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 두산중공업이 국내 첫 독자개발에 성공한 대형 가스터빈 (제공=두산중공업) 2020.09.18 syu@newspim.com

◆ '찬환경' 가스터빈...기술의 뿌리는 '제트엔진'

현재 우리가 실생활에 사용하는 많은 기술들이 과거 2차 세계대전에서 개발된 군사 기술에서 비롯된 것처럼 가스터빈 기술의 시작도 이와 유사합니다. 제트엔진이라고 들어보셨죠? 2차세계대전 말 프로펠러를 사용하던 전투기의 성능을 향상시키기 위해 제트엔진 기술이 급격히 발달하게 됩니다. 이후 제트엔진은 최신예 전투기나 민항기에 쓰이는 항공용 제트엔진, 전기를 생산하는 발전용 가스터빈으로 크게 두 방향으로 발전해 왔습니다.

전기를 얻으려면 무언가를 계속해서 돌려야 합니다. 회전하는 운동에너지는 발전기 안에 있는 자석을 돌려서 자기장을 만들고 전기 에너지가 되어 우리에게 전달됩니다. 이 회전 에너지를 얻기 위해 물을 끓이고 여기서 나오는 고온, 고압의 증기를 회전 날개를 돌렸습니다. 물을 끓이는 부분은 '보일러', 회전 날개는 '스팀터빈'이라고 부릅니다. 물을 끓이기 위해 주로 사용했던 연료는 석탄이었는데, 석탄화력발전은 대기오염물질 배출 논란으로 점차 줄고 있는 추세입니다.

그 대안의 하나가 바로 천연가스 가스터빈입니다. 석탄발전과 비교해 초미세먼지는 8분의 1, 대기오염물질은 3분의 1 이하 수준으로 배출합니다. 보일러에서 나온 증기를 받아 터빈을 돌리는 스팀터빈과 달리, 가스터빈은 안에서 흡입, 압축, 연소, 배기 네 단계의 과정이 모두 하나의 구동축에서 작동하는 동력기관입니다. 가스터빈에서 배출된 고온의 배기가스는 한 번 더 활용할 수 있어 고효율 발전이 가능합니다.

◆ '기계공학의 꽃'..최첨단 기술의 집약체

발전용 가스터빈은 '기계공학의 꽃'이라 불릴 정도로 여러 분야에서 고도의 기술을 필요로 합니다. 천연가스가 압축된 공기와 만나 폭발을 일으키며 발생하는 배기가스는 철의 녹는점이 약 1500도인 것을 감안하면 용광로 같이 뜨거운 곳에서 끊임없이 회전해야 한다는 것을 의미합니다. 머리카락 1개 수준의 진동이 발생해서도 안되죠.

이를 위해 1500도의 열기가 닿는 블레이드와 베인에는 니켈초합금 등 '초내열 합금 소재 기술'이 활용됐습니다. '정밀 가공 기술'을 동원해 내부에 공기 통로도 만들었죠. 이 통로로 주입된 차가운 공기는 표면의 미세한 구멍으로 뿜어져 나오면서 에어커튼을 형성하고 뜨거운 배기가스를 흘려보냅니다. 이처럼 난이도 높은 핵심 기술은 국가에서 보호하는 '국가전략기술'로 우리나라 산업부의 관리를 받습니다.

이와 같이 발전용 가스터빈은 최첨단 공학기술의 집약체인 만큼 미국과 독일, 일본, 이탈리아만 제조 기술을 보유하고 있었고, 지난해 두산중공업이 자체 기술 개발에 성공하면서 우리니라가 다섯 번째로 이름을 올리게 됐습니다.

[서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 가스터빈의 내부 구조도 (제공=두산중공업) 2020.09.18 syu@newspim.com

◆ 격려도 좋지만 정책지원 필요할 때

두산중공업의 가스터빈은 오는 2023년 운전 예정인 김포열병합발전소에서 실증을 거칩니다. 상업운전을 무사히 마치면 국내 뿐만 아니라 해외 수출을 적극적으로 추진해 글로벌 가스터빈 시장 주도권을 차지하겠다는 계획을 세웠습니다.

가스터빈 산업에 늦게 뛰어든 일본은 실증사업을 활용해 단숨에 'Global Player'로 도약한 바 있습니다. 일본 MHPS사는 최신 M501J모델 개발 후 일본 간사이전력의 히메지발전소에 6기를 공급하며 제품의 성능·품질을 조기에 안정화하고, 이를 바탕으로 세계시장에서 56기를 수주했습니다. 이를 바탕으로 일본 내 가스터빈 산업을 구축했을 뿐만 아니라 글로벌 시장에서 GE 등 경쟁사를 단숨에 따라 잡을 수 있었습니다. 미국의 GE도 7FA 초기 모델을 국내 서인천·신인천 복합화력에 16기 대량 공급했는데, 이를 바탕으로 세계시장에 진출해 900기 이상의 7FA계열 가스터빈을 판매했습니다.

우리나라도 두산중공업이 230여개 중소·중견기업과 함께 개발 중인 후속 모델(380MW급)의 대량 제작 기회가 조기에 확보된다면 우리 가스터빈산업이 글로벌 강자로 자리매김하는 초석이 될 수 있습니다. 이를 위해 앞으로 확정될 9차 전력수급기본계획에 '대규모 한국형 표준 복합화력 실증 발전소' 사업이 꼭 반영되어야 하겠습니다.

syu@newspim.com

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[단독] 해군 2030~2040년 '건함계획' 발표 [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자= 해군이 2030년대부터 2040년까지 한국형 이지스함(KDDX)을 3차까지 진행해 총 18척을 확보하고, 장보고IV 사업을 새로 시작하고, 해상초계기를 추가로 도입하기로 하는 등 새로운 '건함계획'과 '해상초계 전력 계획'을 마련한 것으로 확인됐다. 해군의 이 같은 움직임은 북한이 지난 10일 노동당 창건 80주년 열병식에서 각종 전술핵 탑재 무기와 신형 전략무기 체계를 대거 공개하며 대남 위협 수위를 끌어올리고 있는 데 따른 대응 차원으로 풀이된다. 특히 북한의 신형 잠수함발사탄도미사일(SLBM)과 초음속 순항미사일 2종, 그리고 5000톤급 신형 구축함 최현함의 장거리 타격 능력 강화 정황이 확인되면서, 우리 군의 대응체계와 방어공백에 대한 우려가 커지고 있는 데 따른 것이다. 한화오션이 서울ADEX에 선보인 한국형 이지스함(KDDX) 모형. [사진=디펜스타임스 제공] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆한국형 차기 이지스 구축함(KDDX) 12척 추가 건조 = 해군은 최우선으로 만재배수량 8000톤급 한국형 차기 이지스 구축함(KDDX) 추가 전력 확보에 나서기로 했다. 해군은 세종대왕급(세종대왕함, 율곡이이함, 서애류성룡함) 구축함, 정조대왕급(정조대왕함, 다산정약용함, 3번함 건조 중) 구축함 등 이지스 구축함 6척 확보와 함께 KDDX를 최대 18척까지 보유하겠다는 계획을 수립했다. KDDX 사업은 배 선체부터 전투 체계, 레이더 등 무장을 국내 기술로 만드는 국산 구축함 사업이다. 미니 이지스함 6척을 건조한다. 신형 군함을 도입하는 7조8000억 원 규모의 KDDX 사업은 방위사업청이 우왕좌왕 하는 사이 진전되지 않고 있음에도, 해군이 KDDX Batch-Ⅱ, KDDXⅡ 사업을 만들어 국산 이지스함을 추가로 확보하려는 계획을 세운 것은 한미 간 '기술 이전 문제' 때문으로 보인다. 국민의힘 강대식 의원이 19일 해군본부에서 제출받은 자료에 따르면, 해군은 지난해 6월 미 해군 측에 서한을 보내 "북한 위협 대응을 위해 정조대왕급 이지스함과 SM-3/6 함대공미사일 확보 등을 추진 중이지만, 이지스함 전투력을 크게 높이는 협동교전능력(CEC) 미탑재로 초수평선, 장거리 대공표적 대응 능력이 제한되고 있다"며 대한(對韓) 수출을 요청했다. CEC는 지구의 곡면 특성을 감안, 여러 함선과 항공기에서 레이더 등으로 추적·확보된 표적정보를 고용량 네트워크를 통해 실시간 융합·분배해서 공통 표적을 산출, 원격교전을 치를 수 있도록 지원하는 체계다. 이에 대해 미 해군은 같은 해 8월 답신에서 "미 정부의 수출통제 및 기술이전 정책은 한국에 대한 CEC 수출을 지원하지 않는다"며 거부 의사를 밝혔다. 미 해군은 거부의 이유로 밝힌 '수출통제 및 기술이전 정책'이 무엇을 의미하는지 구체적으로 명시하지 않았다. 호주는 2018년 호바트(Hobart)급 방공구축함, 일본은 2020년 8번째 이지스함이자 아타고급의 개량형인 마야급 이지스함에 CEC를 탑재하도록 허용했지만, 한국에는 CEC를 판매할 의사가 없다는 뜻을 명백하게 밝힌 것이다. 호주·일본에는 CEC를 제공한 미국이 같은 동맹국인 한국에는 수출하지 않으려는 '이중적 태도'에 실망한 해군이 이지스함 기술 국산화를 표방하는 KDDX 추가 건조로 방향을 틀었던 것으로 보인다. 미국의 판매 거부에 따라 해군은 2030년대 중·후반까지 미국 CEC와 유사한 '한국형 해상통합방공체계'를 구축하는 것으로 선회했다. 이를 위해 국방과학연구소(ADD) 주도로 관련 핵심기술 개발을 추진할 예정이다. ADD가 개발하는 한국형 해상통합방공체계는 이지스 구축함, 해상초계기, 항공모함 등 해군 전력과의 연동, 그리고 장거리 미사일 요격체계(L-SAM) 등 첨단 무기체계에 적용이 가능하다. 하지만 미국산 전투체계를 쓰는 세종대왕급·정조대왕급 이지스함에선 한·미 간 체계 연동 및 통합 여부 등이 불확실해 원활한 운용을 장담하기 어렵다는 전망이 나온다. 따라서 해군은 정조대왕급 이지스함 추가 건조보다는 KDDX 추가건조를 선택한 것으로 풀이된다. KDDX 사업은 총 개념설계→기본설계→상세설계 및 선도함 건조→후속함 건조 순으로 이뤄진다. 개념설계는 2012년 당시 대우조선해양(현 한화오션)이 수주했고, 기본설계는 2020년 현대중공업(현 HD현대중공업)이 따냈다. 현재 상세설계 및 선도함 건조에 착수해야 하지만, 사업자 선정을 두고 양 업체 간 갈등이 심해지며 연기됐다. HD현대중공업은 기존 관례대로 기본설계를 주도한 업체가 수의계약을 맺어야 한다고 주장했다. 반면 한화오션은 HD현대중공업이 보안 벌점을 받은 점을 거론하며 '경쟁입찰'로 사업자를 선정해야 한다고 맞서고 있다. 업계 관계자는 "한화와 현대가 서로 한 치의 양보 없이 다투고 있는지 그 이유를 알 것 같다"면서 "KDDX 사업에서 한화와 현대의 대결은 '6척 싸움'이 아니라 '18척 싸움'이기 때문에 한 치의 양보 없는 대결 양상으로 치닫는 것 같다"고 했다. 해군은 현재 추진 중인 KDDX 6척 건조 사업이 출발하고, 차기호위함(FFX) Batch-IV 사업이 끝나는 즉시 곧바로 개량형이라 할 수 있는 KDDX Batch-II 사업을 실행한다는 계획이다. 최종적으로 새로운 개념을 적용한 KDDX-II 사업을 2035년 이후에 도입하기로 했다. HD현대중공업이 건조해 지난해 말 해군에 인도한 차세대 호위함(울산급 Batch-Ⅲ) 선도함 '충남함' [사진=HD현대중공업] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆차기호위함(FFX) 사업 종료 후 차기호위함(FFX)-II 사업 = 한편, 해군은 기존 차기호위함(FFX) Batch-I/II/III/IV 사업을 완료한 후, 차기호위함(FFX)-II를 계획하고 있다. 해군은 FFX-II 사업에 대해서는 명확한 입장이지만, 건조시기와 구체적 제원에 대해서는 밝히지 않고 있다. 현재 해군은 차기 호위함(FFX) 사업으로 총 26척의 호위함(FFG)을 전력화 한다. FFX Batch-I 사업으로 인천급 호위함 6척, FFX Batch-II 사업으로 대구급 호위함 8척을 건조했고, FFX Batch-III 사업으로 충남급 호위함 6척을 건조하고 있다. 해군은 현재 차기 호위함(FFX) Batch-IV 사업으로 2023년부터 2032년까지 약 3조2500억 원을 투입, 총 6척을 건조하는 'FFX Batch-IV'(울산급 Batch-IV) 사업을 진행 중이다. 2029~2030년경 6척의 함정 모두가 해군에 인도될 예정이다. FFX 사업이 완료되면 광개토대왕급 구축함까지 모든 해역함대의 노후화된 중·대형 함정이 교체가 완료된다. ◆AI 기반의 연안초계함(OPV) 사업을 진행 = 또한 1000t급 연안초계함(OPV) 사업을 진행해, 미사일 고속함 PK-A/고속함 PK-B로 대표되는 고속함들을 보완할 계획이다. 연안초계함(OPV)은 인력 절감과 효율성을 위해 AI(인공지능) 기반의 자동화·무인화 기술이 적용된 미래형 함정이다. 1500~2200톤급으로, 기존 초계함보다 거주성 등이 향상시켜 연안 및 해상 경비, 해양 안전, 어업 지도, 해양 오염 감시 등 다양한 임무를 수행하도록 설계된다. 2020년 11월 10일 대우조선해양 거제 옥포조선소에서 진수한 중형급 잠수함 2번함 '안무함(KSS-Ⅲ, 3000톤급)'. 안무함은 2018년 9월 진수한 도산안창호함에 이은 장보고-Ⅲ급 두 번째 잠수함이다. 해군이 건조하는 '장보고Ⅳ' 잠수함도 같은 체급의 형상이다. [사진=대우조선해양] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆장보고IV 사업 추진에 이어 2040년경 원잠 추진 = 한편, 해군의 수중전력인 잠수함 전력증강 계획에 대해 살펴보자. 해군은 2035년 이후 현재 장보고III Batch-I/II/III를 끝내고, '장보고IV 사업'으로 넘어간다. 최종 결론이 나오기 전이지만, 해군이 밝힌 장보고IV 사업은 그동안 2000톤급 잠수함으로 알려졌으나, 해군이 이번에 밝힌 방향은 3000톤급인 것으로 알려지고 있다. 장보고IV 사업 이후인 2040년 무렵, 해군은 차세대 잠수함을 건조할 계획으로, 원자력 추진 기관을 탑재하는 것을 염두에 두고 있다. ◆P-8A 포세이돈 후속으로 한국형 해상초계기 개발 계획 = 해군은 현재 P-3C/CK와 15대와 P-8 포세이돈 6대 등 21대의 해상초계기를 보유, 휴전선 길이의 9.5배, 남한 넓이의 3.3배에 이르는 30만㎢의 작전해역에 대한 상시감시와 주요 해상교통로를 보호하는 데 주력하고 있다. 해군항공사령부 전력은 현재 P-8A 포세이돈 6대를 주력으로 2030년대를 맞이한다. 하지만 해군은 이번에 기존 P-3C/CK 대체용으로 한국형 해상초계기 사업을 추진할 계획임을 분명히 했다. 지난 5월 29일 경북 포항기지에서 발생한 P-3CK 해상초계기 추락사고는 1968년산으로, 무려 57년을 운용한 노후 항공기의 위험성을 해군에 각인시켰다. 한국항공우주산업(KAI)이 서울ADEX에서 선보인 한국형 해상초계기 모형. KAI는 2017년 스웨덴 사브가 제시한 '소드피시형'의 국내 개발 해상초계기를 제시하고 있다. [사진=디펜스타임스 제공] 2025.10.20 gomsi@newspim.com 해군 관계자는 "해군은 현재의 P-3CK 기종을 2030년까지 운용하고, 그 이후에 최신예 한국형 해상초계기를 도입을 개획하고 있다"면서 "사고가 난 초계기와 동형인 나머지 P-3CK 7대의 조종사 안전, 그리고 대잠전력의 공백을 막기 위해 한국형 해상초계기 도입사업을 앞당겨야 할 필요가 있다"고 했다. 다만 2025년 10월 기준, 해군은 해상초계기를 해외 직도입으로 할지, 국내개발로 할지, 획득방법을 결정하지는 않은 것으로 알려졌다. 내년 1/4 분기에 획득방법을 결정하는 것으로 알려졌다. 업계 관계자는 "한국항공우주산업(KAI)에서는 2017년 스웨덴 사브가 제시한 소드피시형의 국내 개발 해상초계기를 제시하고 있다"면서 "KAI가 기존의 에어버스 A320 여객기를 개조하는 개발 계획에서 한 발짝 물러난 것으로 보인다"고 했다. 향후 해상초계기 추가 소요는 운용인력을 감안해 11대로 알려졌다. gomsi@newspim.com 2025-10-20 11:12