폐열 재활용으로 전력 생산한다

포스코에너지의 반작용 스팀터빈.

공장지대를 지나가면 굴뚝에서 나오는 새까만 연기를 볼 수 있다. 생산 과정에서 쓰인 후 수증기 처리돼 배출되는 폐열이다. 에너지관리공단은 이런 국내 폐열로 1만8700MW(메가와트)의 전력을 생산할 수 있을 것으로 추산한다. 이는 화석연료 사용 대비 연 1만6200t의 이산화탄소를 절감하거나 소나무 245만 그루를 심는 것과 같은 효과다.

이런 폐열을 재활용하는데 스팀터빈(Steam Turbine)이 활용된다. 스팀터빈은 버려진 열을 회수해 열에너지로 터빈을 회전시키고 발전기를 구동하는 장치다. 하지만 국내 터빈시장의 경우 미국, 일본 등 외산 제품이 주도하고 있고 제작 및 설치비가 7억~10억 원(100kW급 기준)으로 비싸다.

이런 가운데 포스코에너지(사장 황은연)와 중소기업 HK터빈(사장 김정훈)이 협업해 디스크 방식의 ‘100kW급 반작용 스팀터빈’을 세계 최초로 출시해 화제다. 이 제품은 소각장에서 배출되는 열의 온도를 감안해 에너지 효율을 최대화했다. 300도 이상의 열과 고압력이 필요한 블레이드 방식 대신 100~200도 중·저온 열로 구동하는 디스크 방식을 택한 것이다. 가격은 외산 블레이드 방식 제품의 절반인 3억~5억 원 수준이다. 규모가 작아 설치공간 제약이 적고, 구조가 단순해 유지와 보수가 쉽다는 것도 장점이다.

포스코에너지는 가격경쟁력을 앞세워 국산 스팀터빈 보급을 꿈꾸고 있다. 지난해 12월 개발을 마친 반작용 스팀터빈은 4월 전남 장흥에 소재한 이메디원 소각시설에 설치됐다. 10월 14~16일 그랜드 인터컨티넨탈 서울 파르나스에서 열린 ‘2014 에너지대전’에서 제품을 선보인 덕에 기업들로부터 문의도 이어지고 있다. 내년에는 500kW급 스팀터빈 개발에도 착수할 예정이다. 제품 개발에 협업한 HK터빈 관계자는 “발전력이 10MW 미만이면 보통 소형 터빈으로 보는데 우리나라는 연간 수십 대의 소형 터빈을 거의 전량 수입한다. 반작용 스팀터빈이 국산화 보급의 시초가 됐으면 좋겠다”고 말했다.

친환경 기업 유용한 도구

포스코에너지는 폐열을 재활용할 수 있는 100kW급 스팀터 빈을 세계 최초로 출시했다.

대기업인 포스코에너지와 중소기업 HK터빈의 협업은 2012년 정부의 동반성장 과제로 시작됐다. 동반성장에 관심을 보이던 포스코가 정부 과제에 지원한 중소기업을 둘러보던 중 사업 분야와 조건이 맞는 HK터빈과 손잡은 것이다. 포스코는 주로 3D(3차원) 모델링과 시스템 설계를, HK터빈은 부품 가공과 조립, 설치, 테스트를 시행했다. 두 기업의 결과물은 동반성장위원회의 성과공유제 우수 사례로 지정되기도 했다. 수익은 두 기업이 절반씩 나눌 예정이다.

포스코에너지 관계자는 “동반성장 활동을 하면서 무조건 금액만 기부하는 행위는 한계가 있음을 깨달았다”며 “중소기업이 자립할 수 있게 함께 기술을 개발하고 마케팅 노하우를 공유하는 것이 장기적으로 상생할 수 있는 전략이라는 사실을 알고 협업을 시작했다”고 밝혔다.

또 “일반 소각장 사업자가 반작용 스팀터빈을 통해 100kW 전력을 생산, 판매할 경우 연간 약 15억 원의 부가 수익을 창출할 것으로 예상된다”며 “이윤 획득과 친환경 기업 활동을 할 수 있는 유용한 도구가 될 것”이라고 귀띔했다.

국내 신재생에너지 생산량이 석탄과 석유 등 1차 에너지 생산량의 3%에 불과한 지금, 국산 반작용 스팀터빈 출시는 에너지 재활용과 효율성을 끌어 올릴 기회가 될 것으로 기대된다.