세계 5번째, 국내 최초로
한국형 대형가스터빈을 만들다
1,500℃급 대용량 가스터빈 독자 모델을 개발하여
전주기 설계기술 100% 국산화와 부품 국산화율 90%를 달성했다.
김포열병합발전소에 한국형 가스터빈 1호기를 성공적으로 설치·상업운전하며
2021~2023년간 2,025억 원의 매출을 기록했고, 핵심 기술의 유럽 특허 등록에도 성공했다.
이 성과는 국내 가스터빈 기술 자립과 에너지 산업 경쟁력 강화에 크게 기여한 사례로 평가된다.
| 사업명 | 발전용고효율대형가스터빈개발(R&D) |
|---|---|
| 부처명 | 산업통상자원부 |
| 세부분야 | 전력 및 에너지 저장 |
| 세부과제명 | 대형 가스터빈 설계 및 시험 평가 기술 개발 |
| 성과명 | 한국형 대형가스터빈, 김포열병합발전소 계약, 설치 및 상업운전 |
| 연구자명 | 이광열 |
| 소속기관 | 두산에너빌리티(주) |
| 성과내용 |
[기술개발]
[특허]
[사업화] * 과제 최종보고(2020.7월) 시 국내 출원634건/등록392건 국외 출원477건/등록129건 성과 달성. |
|---|---|
| 대표성과 |
[특허] [사업화] |
기술개발
국내 최초로 1,500℃급 대형 발전용 가스터빈 독자 모델을 확보하였으며,
부분부하 성능 개선, 서비스 유지보수 편의성 향상, 압축기 서지 한계 확대, 고온 부품 장수명 구현 등을 통해 경쟁사 모델과의 차별화를 실현하였다.
- 대형 가스터빈 개발을 위한 전주기 개발 절차와 프로세스를 정립하고, 설계 Tool, DB 및 설계 경험을 확보
- 시스템 통합(성능, 이차유로, 레이아웃, 로터 등) 설계기술을 확보
- 자체 가스터빈 제어시스템 설계를 위한 PFUD(Process Function Diagram), 제어로직 및 시뮬레이터 설계 기술을 확보
- 고성능·장수명 터빈의 공력, 열전달, 구조 및 수명평가 기술을 확보하는 등 발전용 대형 가스터빈 전주기 설계기술을 100% 국산화
- 압축기, 연소기, 터빈 등 주요 구성품 및 엔진시험 절차서를 확보
- 주요 구성품 리그 설계, 시험 및 시험데이터 평가 기술을 확보하였으며, 엔진 성능시험을 위한 시험설비의 설계·제작·설치 및 운영 기술을 확보
- 주요 구성품 리그 및 엔진 Instrumentation 설계와 계측기술을 확보함으로써 정밀한 시험평가 역량을 강화
- 대형 가스터빈 품질 인증 절차 및 기준(Criteria)을 수립
- 대형 가스터빈 부품 국산화율 90%를 달성하고 조립 기술을 100% 자립화
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가스터빈 Layout
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가스터빈 시제품 제작 완료
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가스터빈 Full Speed Full Load 시험
사업화
국산 기술로 개발한 한국형 가스터빈 1호기를 김포열병합발전소에 설치하였으며,
2023년 7월 28일 상업운전에 성공하였다.
‘대형 가스터빈 설계 및 시험평가 기술개발’ 과제를 통해 서부발전과 김포열병합발전소 기자재 공급 계약(347,050백만 원)을 체결하였다.
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계약번호
제R021900801호
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계약일
2019년 12월 20일
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계약금액
115,060백만 원
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계약번호
제R022000443호
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계약일
2020년 06월 17일
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계약금액
231,990백만 원
김포열병합발전소 건설 수행을 통해 2021년부터 2023년까지 매출액 202,513백만 원을 달성하였다.
세금계산서 기준으로 한국서부발전(사업자번호 120-86-19205)에서 121,288백만원, 한국서부발전 김포열병합발전소(사업자번호 133-85-14403)에서 81,225백만원의 매출액을 기록하였으며,
관련 언론 보도를 통해 국산 가스터빈 상용화의 의미가 대외적으로 조명되었다.
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2023
- 07.28서부발전 김포열병합 발전소가 한국형 가스터빈 1호(270MW급) 상업운전에 들어감
- 05.31첫 가스터빈’ 김포열병합 발전개시하여 국산 가스터빈을 처음으로 전력계통에 연결
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2022
- 04.05국산기술로 개발한 첫 가스터빈, 김포열병합 발전소에 설치
- 03.16두산중 270MW 발전용 대형가스터빈개발 세계 5번째, 국산1호
이로써 한국은 세계 다섯 번째로 대형 발전용 가스터빈 독자 모델을 확보한 국가로 도약하였다.
특허
국산 가스터빈 독자 모델에 필수적인 터빈 설계 기술이
해외 선진국(유럽) 특허 등록에 성공하였으며,
해외 특허 등록을 통해 국산 가스터빈 기술의 독자성과 국제 경쟁력을 공식적으로 인정받았다.
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특허명
AIRFOIL AND GAS TURBINE HAVING SAME
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등록국가
EPO(유럽특허청)
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등록번호
3751100
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등록일자
2023년 4월 19일
관련항목
우수성 및 차별성
세계 5번째, 국내 최초 국산 대형 가스터빈 모델 확보
본 모델은 터빈 입구온도 1,500℃급으로, 선진 OEM사의 H급 초기 모델과 동등 이상의 고사양을 구현하였다. 또한 이를 기저모델(Base Model)로 활용하여 차세대 가스터빈 모델 개발을 위한 기술적 기반을 구축하였다.
경쟁사 모델과의 차별화를 위해 부분부하 성능을 개선하고, 서비스 유지보수의 편의성을 향상시켰다.
아울러 압축기 서지 한계 확대, 고온 부품의 장수명화 등을 구현함으로써 기술적 완성도와 운용 효율성을 동시에 높였다.
국산화 기술을 바탕으로 설계·조립·시험 전 과정을 자체 수행하였으며, 대부분의 부품은 국내 230여 개의 공급망(Supply Chain)을 통해 제작·공급되었다.
이를 통해 국내 우수 중견·중소기업이 참여하는 가스터빈 산업 생태계가 조성되었고, 해당 기술은 국가 신성장 동력으로 발전할 수 있는 기반을 마련하였다
연구개발효과
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발전분야
국산 가스터빈 기저모델(Base Model)을 기반으로, 탄소중립 실현과 수소경제 선도를 위한 수소터빈 개발로 기술을 확대하고 있다.
이를 통해 친환경 에너지 전환 시대를 이끌 핵심 동력원으로 발전할 기반을 마련하였다.
또한, 기존에 전량 해외 수입에 의존하던 가스터빈의 유지보수용 고온부품 서비스 기술을 국산화함으로써, 수입 대체 효과와 비용 절감이 동시에 기대된다.
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항공분야
국산 대형 가스터빈 개발 과정에서 축적된 핵심 기술과 개발 시스템을 기반으로, 항공용 엔진 개발 등 첨단 고부가가치 산업 분야로의 기술 확장이 가능하다.
이 기술은 국가 항공우주산업 경쟁력 제고와 미래 전략산업 육성에도 크게 기여할 것으로 기대된다.
경제사회적 파급효과
에너지 안보
국산 가스터빈 확보를 통해 즉각적인 기술지원과 유지보수 기술을 자체적으로 수행할 수 있게 되었다.
이에 따라 에너지 안보가 강화되고, 외산 기술 의존에서 벗어난 안정적인 발전 인프라 구축이 가능해졌다.
수입대체 및 수출효과
외산 가스터빈을 국산 가스터빈으로 대체함으로써, 발전소 건설 및 유지보수 과정에서 발생하던 비용의 해외 유출을 방지할 수 있게 되었다.
또한, 기존에 전량 해외 제작사에 의존하던 국내 가스복합설비의 수입대체가 가능해졌으며, 이를 기반으로 국산 가스터빈의 해외 수출을 위한 기술적·산업적 토대가 마련되었다.
가스터빈 생태계 육성
국산 가스터빈 개발 과정에서 부품·소재 분야의 중소·중견기업이 대거 참여함으로써, 국내 가스터빈 산업 생태계가 조성되고 자립 기반이 강화되었다.
향후 이 생태계는 글로벌 수출 산업으로 발전하며, 강소 중소·중견기업 육성의 성공적 모델로 확산될 것으로 기대된다.
경제적 발전원 확보
정부의 미세먼지 및 CO₂ 저감 정책과 재생에너지 확대 기조에 따라, 전력 수급 안정화를 위한 경제적 발전원을 확보할 수 있게 되었다.
국산 가스터빈은 이러한 정책적 변화에 대응할 핵심 전력설비 기술로서, 친환경·고효율 에너지 전환 시대를 이끌 중요한 발전원으로 자리매김할 것이다.
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