화력발전은 현재 전 세계 발전시장의 67%를 담당하고 있는 여전한 주요 발전원으로 시장규모는 2010년 기준 연간 120조원 규모에 달하며 연평균 2.5%의 성장률을 보이고 있다.

그 중에서도 가스터빈 시장은 16조원 규모에 연평균 4.6%의 성장률을 보이고 있으며 100MW급 시장이 3조원, 200MW급 시장이 6.3조원 규모이며 GE, 지멘스, 알스톰, 미쓰비시중공업 등 4사의 시장점유율이 68%를 차지하고 있다.

고온부품 시장은 연간 6.3조원으로 가스터빈 및 고온부품 시장은 전량 수입에 의존하고 있다.

석탄화력발전 시장규모는 연간 97조원으로 신규 시장 규모는 연간 70조원이다. 이중 아시아 시장이 약 56조원, 지난해 국내 업체의 화력발전 수주실적은 약 12조원에 달한다.

노후 설비의 개·보수 시장도 연간 27조원의 규모를 보유하고 있다.

정부는 한국형 가스터빈과 고성능 고온부품의 국산화와 수출전략 산업화를 전략방향으로 하고 있다.

100MW급과 200MW급 고온부품을 개발하고 해외 선진 기업과의 공동개발을 통해 설계기술을 확보함으로써 수출전략모델을 정립한다는 구상이다.

특히 고온부품은 역설계를 통한 고성능 부품 개발을 추진한다는 전략이다.

이와 함께 청정석탄화력발전 기술의 개발에도 힘을 쏟을 예정이다.

이미 개발된 USC(Ultra Super-Critical)기술과, IMSC(Intergrated Mornitoring & Control System) 기술을 기반으로 노후 발전소에 고효율 초청정 전환기술과 스마트기술을 적용하고 무인자동화 운전기술과 700℃급 HSC 고효율 발전시스템을 개발할 계획이다.

또한 부품소재 국산화율 제고와 중소기업 공급체계 구축도 추진된다.

정부는 선진국의 탄소저감을 위한 청정연료 발전설비 수요의 증대와 개도국을 중심으로 일어나고 있는 대용량 저비용 전력 공급시스템에 대한 투자확대가 이산화탄소 감축에 대응하는 고효율 고청정 대용량 화력발전시스템의 수요를 증대시킨다고 판단하고 있다.

이에 100~200MW급 가스터빈의 경우 해외 업체와의 모델 공동개발을 통해 100MW급 가스터빈 엔진과 200MW F급 대형모델 관련기술을 확보한다는 방침이다.

또 가스터빈의 D·E·F급 고온부품 기술의 확보를 위해 블레이드와 베인, 연소기 개발을 추진하고 노후 석탄화력의 고효율화와 실증사업화를 위해 플랜트 사이클의 최적화 기술과 출력증강 모델을 개발할 계획이다.

700℃급 HSC와 무인자동화 제어 기반기술 확보를 위해서는 대형 초합금 제조와 지능형 플랜트 진단 및 무선 VPD 시스템 개발을 진행한다.

이를 통해 국내시장에서 실적을 쌓고 국내 기업의 경쟁력이 높은 해외 플랜트 사업에 연계해 제품을 공급하는 한편 기술이전 등을 통해 아시아 신흥 시장에 진출한다는 구상이다.

이 같은 구상의 실현을 위해서는 가스터빈 공동개발을 위한 해외업체와의 기술제휴, 실증사업 주관 발전사 선정과 정부지원 확대 등이 중요한 요소가 될 전망이다.

청정화력발전의 사업화를 위해 정부는 한국형 가스터빈 및 고온부품의 개발을 추진한다.
국내 실증으로 실적을 쌓는 가운데 100MW급은 틈새시장을 공략하고 200MW급은 해외 플랜트 EPC와 연계한다.

또 고성능 고온부품 분야에 중소 전문기업의 참여를 유도하고 이의 개발을 통해 수입대체는 물론 수출산업화도 노린다는 계획이다.

청정석탄화력발전은 노후 발전소 초청정 전환기술의 경우 500MW급 표준화력의 개장 실증을 추진하고 스마트 무인자동화 운전을 도입해 국내 화력에서 실증한 후 해외 BOT 사업에 진출한다.

HSC 고효율 발전시스템은 국내화력의 신규 혹은 개장 설비에서 실증단계를 거칠 예정이다.

신흥시장인 아시아 지역에 대해서는 기술이전을 통한 진출을 구상하고 있다.

단기품목에서 한국형 100MW급 고효율 발전용 가스터빈은 선진사 제품 대비 90% 선까지 가격을 낮추기로 하고 2013년까지 개념과 기본/상세 설계를 마치고 소재개발과 부품제작, 터빈 조립은 2015년까지 마치고 풍력 가스터빈과 수력 가스터빈 하이브리드 발전시스템, 실증시험은 2030년까지 완료할 계획이다.

복합화력 발전용 200MW급 가스터빈 개발은 시스템 집적기술과 축류 압축기, 저 질소산화물 연소기 냉각유로 설계를 2015년 이전에 마치고 50Hz급 제품의 연료 다변화 개발과 터빈 시험, 실증시험을 2030년까지 마친다는 방침이다.

소재개발과 코팅기술, 부품제작 기술과 가스터빈 조립과 엔진성능 내구성 시험, 성능시험을 2015년까지 마치고 2020년 내에 실증시험을 완료할 것이다.

가스터빈용 고성능 고온부품 국산화를 위해서는 1,300℃급 고온부품 역설계와 품질규격 설계기술 개발, 1,300℃급 고온부품 주·단조품 제작기술 개발, 고온부품 신뢰도 평가 설비 구축 및 기술개발에서 실증시험까지 2015년에 마치고 2020년까지 1,500℃급 이상으로 확대, 2030년 이전에 실증시험을 마무리지을 방침이다.

노후화력발전소에 대한 초청정 고효율 전환기술 개발은 표준석탄화력 대비 출력 10%, 발전효율 2% 이상 향상과 이산화탄소 배출 5% 저감을 목표로 2012년까지 성능개선 설비 진단 및 평가 기술을 개발하고 2015년까지 주기기 출력 증강 모듈을 개발할 예정이다.

성능개선 집적설계는 2012년까지, 교체용 주기기 부품제작은 2015년까지 개발해 2015년 전후로 실증시험을 완료한다.

장기 품목인 700℃급 HSC 고효율 발전시스템 기술은 발전효율 50% 이상을 목표로 합금설계 툴을 2012년까지 개발하고 2015년 이전에 대형 초내열 합금 제조기술을 개발하고 설계기술 개발을 2015년 전후로 완료할 계획이다.

같은 시기 소재물성평가와 시제품 제작까지 마치면 2020년 전후로 실증시험을 실시한다.

스마트 기술 적용 무인자동화 운전기술은 현재 발전소 평균 가동률 대비 10% 이상 향상을 목표로 하며 조기성능 경보엔진 개발과 최적화 솔루션 패키지, 통합성능 시스템 실증을 2015년까지 마치고 2020년까지 스마트플랜트 운전시스템, 2030년까지 VPD 개발과 무인제어 실증을 진행할 예정이다.