조주익(오른쪽 첫번째) 포스코 수소사업실장, 이광열(왼쪽 두번째) 두산중공업 TM BU장이 지난 9일 서울 강남구 포스코센터에서 암모니아 연료 발전기술 공동개발 방안에 대해 협의하고 있다./사진 제공=포스코
암모니아 분해가스 터빈발전 개요도./사진 제공=포스코
포스코-두산중공업-RIST 암모니아 가스터빈 개발 개요./사진 제공=포스코포스코와 두산중공업(034020)이 그린·블루수소로 합성한 암모니아를 연료로 사용하는 발전 기술 개발을 위해 손을 맞잡았다. 포스코가 해외에서 암모니아를 들여와 수소로 분해하면 두산중공업이 수소터빈을 돌린다는 것이다.
포스코와 두산중공업, 포항산업과학연구원(RIST)은 비대면으로 ‘청정 암모니아 가스터빈 분야 연구개발 업무협약’을 체결했다고 19일 밝혔다.
이번 협약으로 포스코는 RIST와 암모니아를 수소와 질소로 분해하는 개질기(Cracker) 개발 등 암모니아 생산·공급을 맡는다. 두산중공업은 암모니아 개질 후 생성된 수소와 질소를 연소하는 연소기와 수소터빈을 개발한다. 3자는 포항 RIST 수소연구센터에 구축될 암모니아 연소 실험 설비를 활용해 본격적인 기술 개발에 착수한다.
암모니아는 정부의 수소경제 활성화 로드맵을 달성하기 위한 선행 조건이다. 정부는 수소 공급을 2030년까지 194만 톤, 2040년까지 526만 톤으로 늘린다는 계획을 세웠다. 이를 달성하기 위해선 해외에서 신재생에너지로 만든 그린수소 도입이 필수다. 암모니아는 현재 가장 유력한 ‘수소 캐리어(운송체)’로 꼽힌다. 암모니아는 수소와 달리 상온에서 쉽게 액화되고 동일한 부피에서 액화수소보다 1.7배 많은 양을 저장할 수 있다. 이미 전 세계적으로 선박 등 운송수단 체계와 유통 인프라가 잘 갖춰져 있다.
이들은 암모니아를 그대로 연소하는 대신 개질기를 통해 수소, 질소로 다시 분해한 후 연소해 가스터빈을 구동하는 방식을 택했다. 개질기와 가스터빈을 각각 개발한 사례는 있으나 이를 일체화한 발전기술 개발은 전 세계적으로 이번이 처음이다. 두산중공업과 포스코는 연소 단계에서 발생한 배기가스로부터 열 일부를 회수해 개질기로 재투입하는 기술도 적용할 계획이다. 이를 통해 가스의 열량을 높이고 발전 효율을 향상시킨다는 방침이다. 아울러 LNG발전에도 이 기술을 적용해 ‘수소 혼소 발전’을 할 수 있어 기존에 구축된 발전소들의 이산화탄소 배출량 저감에도 기여할 수 있다. 두산중공업은 기존 LNG 연료와 수소를 섞어 쓰는 혼소 발전과 수소만 쓰는 전소 발전 모두를 개발 중이다.
현재 가스터빈 시장은 미국 제너럴일렉트릭(GE), 독일 지멘스, 일본 MHPS 등의 3강 구도다. 수소터빈은 아직 본격적으로 상용화되지 않았다. 두산중공업은 2025년 수소 혼소 연소기 개발을 완료하고 2027년 상용화하는 것이 목표다. 5MW급 수소 전소 연소기도 2025년이면 기술이 개발될 것으로 보고 있다. 이번 협력으로 수소터빈 시장에서도 국가 경쟁력이 높아질 전망이다.
박홍욱 두산중공업 부사장은 “이번 협약으로 암모니아를 연료로 사용하는 수소터빈 기술 개발에 대한 계기를 마련했다”며 “LNG, 수소, 암모니아 등 다양한 친환경 에너지를 발전원으로 사용하는 수소터빈과 가스터빈을 지속적으로 개발해 나날 것”이라고 말했다.
