한국이 자체 개발한 가스터빈 기술 사실일까?

고온 1700도, 고압가스를 버텨야 하는 세계 최고 난이도 기술의 진실

한국이 만든 가스터빈 기술이 진짜일까? 최근 수년 사이 뉴스와 커뮤니티, 각종 유튜브 채널에서는 "한국이 가스터빈을 자체 개발했다", "6년 만에 일본, 미국을 따라잡았다", "이제는 항공엔진까지 만들 수 있다"는 이야기들이 쏟아져 나오고 있습니다. 기술적으로 극도로 어려운 분야이자, 그동안 미국, 일본, 독일, 이탈리아만 독점하던 이 고난도 기술을 우리가 개발했다는 소식은 분명 고무적이죠. 일본의 기술 봉쇄를 이겨내고 백지상태에서 국산화에 성공했다는 이야기까지 더해지면서, 이 기술에 대한 대중적 관심은 날로 높아지고 있습니다.

 

가스터빈은 제트엔진처럼 연료를 연소해 나오는 고온·고압의 가스를 압축하고, 그 힘으로 터빈을 회전시켜 전력을 생산하는 장치입니다. 문제는 이 고온이 무려 1700도 이상이라는 점입니다. 일반적인 철이나 강철은 이런 온도에서 금세 녹아버리기 때문에, 이 열을 견디는 특수 소재 개발이 선결 조건입니다. 동시에 고압 가스를 제어하고, 고속 회전을 유지하며, 열효율을 극대화해야 하기 때문에 열역학, 유체역학, 재료공학, 정밀 가공, 전자제어공학까지 기계공학의 모든 것이 결합된 장비입니다.
이 기술을 확보하려면 수십 년의 노하우와 막대한 자본, 실험 설비, 인력, 산업 생태계가 모두 필요합니다. 그래서 미국(GE), 독일(Siemens), 일본(Mitsubishi), 이탈리아(Ansaldo) 정도만이 독자 개발이 가능한 수준이었고, 그 외 국가들은 대부분 이 기술을 수입에 의존하고 있죠.

 

한 대 500억, 전기 90만 가구 공급 진짜일까요. 먼저 가격을 보면 두산에너빌리티가 개발한 한국형 발전용 가스터빈은 출력이 270MW급입니다. 이런 급의 가스터빈은 대략 한 대에 400억~600억 원 수준으로 평가받으며, 실제로 500억 원이라는 표현은 과장된 수치가 아닙니다.

전기 공급량 측면도 마찬가지입니다. 가구당 월 전력 소비량이 평균 약 350kWh라고 볼 때, 270MW를 24시간 풀가동한다면 약 90만 가구 공급이 가능하다는 계산이 맞습니다. 물론 이건 최대 출력 기준이고, 실제 상업 운전에서는 운전 효율, 정비 주기 등을 감안해야 하니 약간의 여유를 두는 게 맞긴 합니다. 즉, 이런 수치들은 사실에 부합합니다.

두산은 과거 일본 미쓰비시와 기술 협력을 통해 가스터빈 부품을 공급받아 터빈을 생산해왔습니다. 하지만 2013년, 한국 정부가 가스터빈 국산화를 국책 과제로 지정하자, 일본은 민감하게 반응하며 기술 지원 및 거래를 중단합니다.

이에 따라 두산은 완전한 ‘제로 베이스’에서 기술 개발을 시작해야 했죠. 설계도면 하나 없는 상태에서 과거에 조립했던 부품을 해체·분석하는 방식으로 역설계를 시작했고, 시뮬레이션, CFD 해석, 시제품 제작 등을 수천 번 반복하며 기술을 축적해 나갔습니다.

그 결과, 약 6년 만에 완전한 국산 가스터빈 모델을 개발해내는 데 성공합니다. 이는 GE나 미쓰비시가 20년 가까이 걸린 것과 비교하면 상당히 빠른 속도입니다.

여기서 중요한 질문. “100% 국산화”라는 표현은 정확할까요? 답은 “아직은 아니다”입니다.

한국은 가스터빈을 자체적으로 설계하고, 연소기, 압축기, 터빈 블레이드 등 핵심 구조를 제작할 수 있는 능력을 확보했습니다. 또한 내열 합금 소재 역시 국내 기업들이 개발했으며, 실증 시험도 국내에서 진행 중입니다.

그러나 제어 계통, 특정 고온 소재 일부, 센서 및 측정 장비 등은 아직 일부 외산 부품에 의존하고 있습니다. 따라서 정확히 말하면 “주요 구조 및 설계는 국산화에 성공했지만, 부품 전반의 100% 국산화는 진행 중”이라고 표현하는 것이 맞습니다.

두산이 만든 한국형 가스터빈은 2021년 개발 완료 이후, 현재까지 실증 시험 중입니다. 실증 부지는 경남 창원에 위치한 두산의 터빈 테스트 센터로, 국내 최초의 고온 고압가스터빈 테스트 시설에서 하루 24시간 시뮬레이션을 통해 내구성, 출력 효율, 진동, 연소 안정성 등을 검증하고 있습니다. 실제 상업 운전은 2027년 이후 예정되어 있으며, 국내 발전소(동해 바이오화력발전소)에 설치가 확정된 상태입니다. 실증이 성공적으로 마무리되면 본격적인 수출도 가능해질 전망입니다.

한국의 기술 수준이 조립 수준에 머물렀던 예전과 달리, 이번에는 핵심 부품까지도 설계와 가공을 독자적으로 수행했습니다.

연소기 : 카이스트, 서울대 협력으로 연소 안정성 극대화

블레이드 : 국내 고속 가공기술과 내열 합금 기술로 국산화

냉각 시스템 : 공기 냉각 및 복합 냉각 채널 설계 기술 확보

이런 기술들은 향후 항공 엔진이나 해군용 추진 장비에도 응용이 가능하며, 이는 곧 국방기술과 민간기술이 융합되는 국가 전략 자산으로 발전할 수 있음을 의미합니다.

 

이 가스터빈 하나를 만들기 위해 약 300개 이상의 국내 부품 업체와 연구기관이 참여했습니다. 고온 합금 소재는 포스코, 세아베스틸 등이 맡았고, 냉각기술은 서울대, 기계연, 전자부품은 국내 중소기업 등이 참여해 거대한 산업 생태계를 이룬 사례로 평가됩니다.

이로 인해 기술이 특정 대기업에 종속되지 않고, 생태계 전체가 함께 성장할 수 있는 구조가 마련된 것도 중요한 의미입니다.

이제 남은 과제는?

· 국산 부품 비율 100% 달성

· 실제 상업 운전 데이터 확보

· 기술 유출 방지 및 국제 특허 확보

· 글로벌 시장 인증(IEC 등) 획득

· 항공엔진·해양엔진 등으로 기술 전환

한국은 세계에서 다섯 번째로 자체 설계, 제작, 시험까지 가능한 가스터빈 개발국가 반열에 진입했습니다.
완전한 100% 국산화는 아직 미완성 단계지만, 핵심 구조 설계와 제조 기술을 보유했다는 점에서 기술 독립의 큰 첫걸음을 내디뎠습니다.

현재 수소 가스터빈 기술도 개발 중입니다. 수소는 연소 시 이산화탄소를 배출하지 않아 탄소중립 시대의 핵심 에너지원으로 각광받고 있으며, 미국, 일본, 독일 등은 이미 수소 가스터빈 시장을 선점하기 위해 뛰어든 상태입니다.

한국도 이를 의식해 수소 50% 혼소(수소+LNG), 이후 100% 수소 연소까지 목표로 설정하고 있으며, 관련 기술은 2030년대 초 상용화를 목표로 진행 중입니다.

 

상업 운전 데이터와 수출 사례 확보 이후, 진정한 기술 강국으로의 도약이 기대됩니다.

한국은 현재 가스터빈의 핵심 설계와 제작 기술을 대부분 확보했지만, 일부 부품은 여전히 외산에 의존하고 있어 100% 국산화는 아직 이루어지지 않았습니다. 개발된 가스터빈은 2027년 동해 바이오화력발전소에서 상업 운전을 시작할 예정이며, 가격은 장비와 설치비를 포함해 약 400억~600억 원대로 500억 원이라는 표현은 사실에 가깝습니다. 동시에 수소 혼소 가스터빈 기술도 개발 중이며, 2030년대 상용화를 목표로 하고 있습니다. 항공기 엔진과 원리는 유사하지만 경량화와 내구성 등 요구 조건이 달라 별도의 기술 개발이 필요합니다. 일본이 기술 협력을 중단한 이유는 한국의 국산화 추진에 대한 견제로, 기술 유출을 방지하려는 조치였습니다. 가스터빈 시장은 연간 30조 원 규모의 고부가가치 산업으로 유지보수까지 포함해 장기적인 수익 구조를 형성하며, 현재 유럽, 중동, 동남아 등 여러 국가들과 수출 협의를 진행 중이며 실증 운전 완료 후 본격적인 수출 확대가 기대됩니다.

 

 

 

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