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입력 : 2016.06.18 03:05 | 수정 : 2016.06.20 11:16
[기업이 만드는 지면][GE × Weekly BIZ]
이미지 크게보기최근 지구 온난화뿐 아니라 미세먼지까지 심각한 환경문제가 대두되면서 친환경 기술에 대한 요구가 그 어느 때보다 높아지고 있다.
파리기후협정 이후 탄소 배출 규정이 강화되고, 대표적인 석유 수출국 사우디는 탈석유화를 위해 신재생에너지 강화에 나섰으며, 전 세계 주요 에너지 기업들도 친환경 사업에 박차를 가하는 추세다. 세계적인 인프라 기업 GE는 신재생 에너지, 고효율 가스터빈 등 친환경 에너지 사업을 강화했다. 미국과 유럽의 대표 에너지 기업인 엑셀론과 EDF도 신재생 에너지 발전소 건설을 확대해 나가고 있다.
전 세계 에너지 강자들, 신재생 에너지 사업 강화 잇달아
태양광, 풍력 등 신재생 자원은 기후 지형 조건에 따른 한계나 변동성을 극복해야 하는 기술적 한계가 있었다. 이로 인해 석탄이나 원자력 등을 보완하는 에너지원으로 그 활용이 제한되어 왔다. 하지만 이제 하드웨어 및 소프트웨어 기술의 발달로 신재생 에너지가 미래 주요 에너지원으로 본격 부상하고 있다. 지난 5월 미국 에너지정보국의 '국제 에너지 전망 2016(International Energy Outlook 2016)' 보고서에서도 신재생 에너지가 2012년부터 2040년까지 매년 2.6% 증가할 것이라는 전망했다.
작년 말 알스톰 전력 및 그리드 사업을 인수한 GE는 육상 및 해상 모두 아우르는 풍력 기술을 확보하며, 신재생 에너지 사업을 적극 확대해 나가고 있다.
파리기후협정 이후 탄소 배출 규정이 강화되고, 대표적인 석유 수출국 사우디는 탈석유화를 위해 신재생에너지 강화에 나섰으며, 전 세계 주요 에너지 기업들도 친환경 사업에 박차를 가하는 추세다. 세계적인 인프라 기업 GE는 신재생 에너지, 고효율 가스터빈 등 친환경 에너지 사업을 강화했다. 미국과 유럽의 대표 에너지 기업인 엑셀론과 EDF도 신재생 에너지 발전소 건설을 확대해 나가고 있다.
전 세계 에너지 강자들, 신재생 에너지 사업 강화 잇달아
태양광, 풍력 등 신재생 자원은 기후 지형 조건에 따른 한계나 변동성을 극복해야 하는 기술적 한계가 있었다. 이로 인해 석탄이나 원자력 등을 보완하는 에너지원으로 그 활용이 제한되어 왔다. 하지만 이제 하드웨어 및 소프트웨어 기술의 발달로 신재생 에너지가 미래 주요 에너지원으로 본격 부상하고 있다. 지난 5월 미국 에너지정보국의 '국제 에너지 전망 2016(International Energy Outlook 2016)' 보고서에서도 신재생 에너지가 2012년부터 2040년까지 매년 2.6% 증가할 것이라는 전망했다.
작년 말 알스톰 전력 및 그리드 사업을 인수한 GE는 육상 및 해상 모두 아우르는 풍력 기술을 확보하며, 신재생 에너지 사업을 적극 확대해 나가고 있다.
현재 미국 최초의 해상풍력단지 건설이 한창인 미국 로드아일랜드주 블록섬(Block Is land)에는 세계 최대 규모의 해상 풍력 전용 모델인 GE의 할리아드(Haliade) 풍력터빈이 적용된다. 자유 여신상 2배에 달하는 거대한 시설이 들어설 이 발전단지는 2016년 말 완공되면 약 1만 7천 가구에 공급할 수 있는 전력을 생산하게 된다. 이를 통해 블록섬 주민들은 전기세 부담을 40% 줄일 수 있게 된다. 또한 디젤 연료 대체 효과로 연간 4만 톤에 달하는 이산화탄소 배출량을 절감할 수 있다. 이는 15만대의 차량을 도로에서 줄이는 것과 같은 효과다.
GE는 독일의 메르쿠어(Merkur) 프로젝트에도 66대의 할리아드 터빈을 공급할 예정이며, 덴마크와 프랑스 여러 풍력 단지에도 풍력 터빈을 공급하기로 되어 있다.
프랑스의 최대 에너지 기업인 EDF는 신재생 에너지 사업 확대를 통해 에너지원 다각화를 추진하고 있다. 이 기업은 유럽과 북미, 아프리카 등에서 7GW 규모 풍력발전 단지를 운영하고 있으며, 현재 1.3GW에 해당되는 발전단지를 추가로 건설 중이다.
친환경 절연 가스 'g³' 개발, 온실가스 주범 SF6 대안으로 주목
그동안 SF6 가스는 유일한 절연 매체로, 전력 설비의 주요 장치인 가스 절연 개폐 장치(gas-insulated switch gear, GIS)에 사용되어왔지만 지구온난화의 주범이자 대표적인 온실가스로 지목되어 왔다. SF6 가스는 탁월한 절연 내력과 무독성, 불난연성 및 낮은 액화온도 등의 조건을 모두 만족하지만, 이산화탄소보다 지구온난화 지수가 평균 2만3000배 높고, 한 번 배출되면 대기 중에 최대 3200년까지 남아 지구 기온을 상승시킨다.
최근 이에 대한 대안으로 친환경 가스인 g³(Green Gas for Grid)가 개발되어 발전소의 온실가스 배출을 줄일 수 있게 됐다. 지금은 GE로 통합된 알스톰 전력 사업부가 세계 최초의 친환경 절연 가스 g³와, g³를 적용할 수 있는 가스절연개폐장치(GIS)를 개발했다. 이 기술은 기존 장치 대비 지구온난화 지수를 98% 줄일 수 있다. 영국의 전기 전문업체 내셔널그리드(National Grid)가 오는 8월 g³를 적용한 가스절연모선(GIB)를 도입할 예정이며, 스위스 전력사인 Axpo홀딩스가 내년 가스 절연 개폐 장치(GIS)를 도입하기로 했다. 한국에서도 지난 4월 LS산전이 GE와 협력해 한국 산업에 특화된 g³ 적용 가스 절연 모선(GIB)과 가스 절연 개폐 장치(GIS) 공동 개발 계획을 발표한 바 있다.
바이오 매스 연료 사용 확대… 폐기물 처리·친환경 에너지 발전 두 마리 토끼 한번에
GE는 독일의 메르쿠어(Merkur) 프로젝트에도 66대의 할리아드 터빈을 공급할 예정이며, 덴마크와 프랑스 여러 풍력 단지에도 풍력 터빈을 공급하기로 되어 있다.
프랑스의 최대 에너지 기업인 EDF는 신재생 에너지 사업 확대를 통해 에너지원 다각화를 추진하고 있다. 이 기업은 유럽과 북미, 아프리카 등에서 7GW 규모 풍력발전 단지를 운영하고 있으며, 현재 1.3GW에 해당되는 발전단지를 추가로 건설 중이다.
친환경 절연 가스 'g³' 개발, 온실가스 주범 SF6 대안으로 주목
그동안 SF6 가스는 유일한 절연 매체로, 전력 설비의 주요 장치인 가스 절연 개폐 장치(gas-insulated switch gear, GIS)에 사용되어왔지만 지구온난화의 주범이자 대표적인 온실가스로 지목되어 왔다. SF6 가스는 탁월한 절연 내력과 무독성, 불난연성 및 낮은 액화온도 등의 조건을 모두 만족하지만, 이산화탄소보다 지구온난화 지수가 평균 2만3000배 높고, 한 번 배출되면 대기 중에 최대 3200년까지 남아 지구 기온을 상승시킨다.
최근 이에 대한 대안으로 친환경 가스인 g³(Green Gas for Grid)가 개발되어 발전소의 온실가스 배출을 줄일 수 있게 됐다. 지금은 GE로 통합된 알스톰 전력 사업부가 세계 최초의 친환경 절연 가스 g³와, g³를 적용할 수 있는 가스절연개폐장치(GIS)를 개발했다. 이 기술은 기존 장치 대비 지구온난화 지수를 98% 줄일 수 있다. 영국의 전기 전문업체 내셔널그리드(National Grid)가 오는 8월 g³를 적용한 가스절연모선(GIB)를 도입할 예정이며, 스위스 전력사인 Axpo홀딩스가 내년 가스 절연 개폐 장치(GIS)를 도입하기로 했다. 한국에서도 지난 4월 LS산전이 GE와 협력해 한국 산업에 특화된 g³ 적용 가스 절연 모선(GIB)과 가스 절연 개폐 장치(GIS) 공동 개발 계획을 발표한 바 있다.
바이오 매스 연료 사용 확대… 폐기물 처리·친환경 에너지 발전 두 마리 토끼 한번에
폐기물 등 바이오 가스를 활용해 전력을 생산하는 기술도 주목할 만하다. 대표적으로는 2012년 런던올림픽 당시 폐기물을 연료로 사용해 전력을 공급한 GE의 옌바허(Jenbacher) 가스엔진이 있다. 런던올림픽이 개최된 지역은 폐기물로 가득찬 빈민 지역에서 첨단 경기 시설 및 쇼핑 단지로 변신했는데, 이곳에 에너지를 공급하는 에너지 센터에 옌바허 엔진 3대가 설치되었다. 이 엔진은 폐수에서 나오는 메탄가스를 연소시켜 지역에 에너지를 공급했고, 올림픽 파크 에너지 센터에 공급되는 전력의 75%를 담당했다.
파리 외곽의 거대한 쓰레기 매립지 플레시-가소(Plessis-Gassot)도 옌바허 엔진 도입을 통해 파리 지역에 에너지를 싼값에 공급하고 있다. 과거 이곳은 수십년 동안 파리지앵들이 배출한 쓰레기가 산더미처럼 쌓여있었다. 이 쓰레기가 방출하는 메탄가스를 에너지 발전에 활용할 수 있게 되면서, 이 매립지는 열과 전력을 생산해 현재 4만 가구 이상에 에너지를 공급하는 프랑스 최초이자 최대 규모의 바이오 가스 발전소로 변신했다. GE 옌바허 가스엔진 10대가 설치된 이 발전소가 생긴 후 시청, 성당, 공공시설 등은 난방 비용을 기존 대비 92% 절감했다.
GE 옌바허 가스엔진은 음식 쓰레기, 위스키 찌꺼기, 치즈 유장 등 다양한 에너지원을 활용 가능하다. 현재 영국은 GE의 옌바허 엔진 800개 이상을 분산형 전원사업에 도입해 약 180만 가구가 사용할 수 있는 전력을 생산하고 있으며, 그 외 전 세계 30여개국에서 이 엔진을 이용해 폐기물 매립지를 발전소로 운영하고 있다.
발전소 성능·효율 개선으로 친환경성 증대… 탄소 배출 감소 기여
발전소 효율 및 성능 개선을 통해, 탄소 배출을 줄이는 효과도 얻을 수 있다. 최근 포스코는 포항제철소 내 발전시설의 산업용 증기터빈 및 발전기 4기에 대한 성능 개선 프로젝트를 발표했다. 이 프로젝트는 50년이 지난 노후 증기 터빈의 내부 부품을 교체하고, 데이터 활용을 통해 효율을 높이는 소프트웨어 기술을 제공한다. 이 프로젝트는 GE가 담당하기로 했으며, 이를 통해 발전 효율을 높임으로써 발전소의 수익을 개선할 뿐 아니라 탄소배출 또한 절감할 수 있게 된다.
한 발전소의 노후 발전 터빈을 고효율 친환경 발전 터빈으로 교체하는 리파워링(개체사업)도 효율 증대를 통해 동일 용량의 석탄화력 발전 대비 탄소배출량을 줄일 수 있다. 2017년 가동을 앞두고 있는 러시아 타타르 자치공화국 수도 카잔(Kazan)의 46년 된 발전소는 2014년 리파워링 사업을 통해 노후화된 발전기 현대화에 성공했다. 이를 통해 기존보다 연료 소모율을 30%가량 줄이면서 발전소 전체의 효율은 약 80%까지 높일 수 있게 됐다.
소프트웨어 기술 발전, 빅데이터 활용해 신재생 발전 효율 극대화
GE는 작년 5월 최초의 차세대 풍력발전소 모델인 '디지털 윈드 팜(Digital Wind Farm)' 개념을 도입했다. '디지털 윈드 팜'은 발전소를 실제와 똑같이 가상에서 구현하는 '디지털 트윈(Digital Twin)'이라는 홀로그램 시뮬레이션 기술을 통해 설계 단계부터 설치 및 운영까지 시행착오를 최소화한다. 이를 통해 최대의 전력을 생산할 수 있는 이상적인 풍력발전기 및 단지 설계가 가능하다. 특히, 한국과 같이 지형이 복잡하여 난기류가 빈번하고 주기적으로 태풍이 불어오는 국가에서는 디지털 트윈을 통한 가상 발전소 설계가 운영 효율성 제고에 큰 도움이 된다. 실제 미국 동부 풍력발전소는 작년 GE의 디지털 윈드 팜을 구현해 연간 에너지 생산량이 16% 증가했다. 올 3월에는 인도에서도 GE의 디지털 윈드 팜을 도입했다.
미국 최대 에너지 기업 중 하나인 엑셀론은 최근 정확한 기상예보 데이터를 통해 풍력 단지 효율을 극대화하는 'Energy Forecasting'이라는 소프트웨어 애플리케이션을 도입했다. 이 기술은 디지털 윈드 팜 구현을 위해 GE와 협력 개발한 기술로, 실시간 기상 정보를 통해 그리드의 수요 공급의 변화를 더 정확히 예측해 에너지 생산 효율성과 풍력 단지의 수익을 개선하도록 돕는다.
이 앱은 최근 미국의 새로운 4개의 풍력 단지 개발 프로젝트에 채택되었으며, 엑셀론은 이 소프트웨어 적용을 통해 각 단지의 수익성이 1~3% 증가할 것으로 기대하고 있다. 발전단지와 같은 대규모 시설은 1%만 효율 향상만으로도 엄청난 수익 증가가 이어진다.
GE파워 스티브 볼츠 사장은 "모든 비즈니스와 산업은 보다 스마트해진 디지털 기술을 통해 혁신하고 있으며, 가장 큰 기회는 에너지 산업에 있다. 이 혁신을 잘 활용해 최대의 효율을 높이는 것이 디지털 시대의 업계 리더를 결정짓는 요소가 될 것이다"라고 말했다.
파리 외곽의 거대한 쓰레기 매립지 플레시-가소(Plessis-Gassot)도 옌바허 엔진 도입을 통해 파리 지역에 에너지를 싼값에 공급하고 있다. 과거 이곳은 수십년 동안 파리지앵들이 배출한 쓰레기가 산더미처럼 쌓여있었다. 이 쓰레기가 방출하는 메탄가스를 에너지 발전에 활용할 수 있게 되면서, 이 매립지는 열과 전력을 생산해 현재 4만 가구 이상에 에너지를 공급하는 프랑스 최초이자 최대 규모의 바이오 가스 발전소로 변신했다. GE 옌바허 가스엔진 10대가 설치된 이 발전소가 생긴 후 시청, 성당, 공공시설 등은 난방 비용을 기존 대비 92% 절감했다.
GE 옌바허 가스엔진은 음식 쓰레기, 위스키 찌꺼기, 치즈 유장 등 다양한 에너지원을 활용 가능하다. 현재 영국은 GE의 옌바허 엔진 800개 이상을 분산형 전원사업에 도입해 약 180만 가구가 사용할 수 있는 전력을 생산하고 있으며, 그 외 전 세계 30여개국에서 이 엔진을 이용해 폐기물 매립지를 발전소로 운영하고 있다.
발전소 성능·효율 개선으로 친환경성 증대… 탄소 배출 감소 기여
발전소 효율 및 성능 개선을 통해, 탄소 배출을 줄이는 효과도 얻을 수 있다. 최근 포스코는 포항제철소 내 발전시설의 산업용 증기터빈 및 발전기 4기에 대한 성능 개선 프로젝트를 발표했다. 이 프로젝트는 50년이 지난 노후 증기 터빈의 내부 부품을 교체하고, 데이터 활용을 통해 효율을 높이는 소프트웨어 기술을 제공한다. 이 프로젝트는 GE가 담당하기로 했으며, 이를 통해 발전 효율을 높임으로써 발전소의 수익을 개선할 뿐 아니라 탄소배출 또한 절감할 수 있게 된다.
한 발전소의 노후 발전 터빈을 고효율 친환경 발전 터빈으로 교체하는 리파워링(개체사업)도 효율 증대를 통해 동일 용량의 석탄화력 발전 대비 탄소배출량을 줄일 수 있다. 2017년 가동을 앞두고 있는 러시아 타타르 자치공화국 수도 카잔(Kazan)의 46년 된 발전소는 2014년 리파워링 사업을 통해 노후화된 발전기 현대화에 성공했다. 이를 통해 기존보다 연료 소모율을 30%가량 줄이면서 발전소 전체의 효율은 약 80%까지 높일 수 있게 됐다.
소프트웨어 기술 발전, 빅데이터 활용해 신재생 발전 효율 극대화
GE는 작년 5월 최초의 차세대 풍력발전소 모델인 '디지털 윈드 팜(Digital Wind Farm)' 개념을 도입했다. '디지털 윈드 팜'은 발전소를 실제와 똑같이 가상에서 구현하는 '디지털 트윈(Digital Twin)'이라는 홀로그램 시뮬레이션 기술을 통해 설계 단계부터 설치 및 운영까지 시행착오를 최소화한다. 이를 통해 최대의 전력을 생산할 수 있는 이상적인 풍력발전기 및 단지 설계가 가능하다. 특히, 한국과 같이 지형이 복잡하여 난기류가 빈번하고 주기적으로 태풍이 불어오는 국가에서는 디지털 트윈을 통한 가상 발전소 설계가 운영 효율성 제고에 큰 도움이 된다. 실제 미국 동부 풍력발전소는 작년 GE의 디지털 윈드 팜을 구현해 연간 에너지 생산량이 16% 증가했다. 올 3월에는 인도에서도 GE의 디지털 윈드 팜을 도입했다.
미국 최대 에너지 기업 중 하나인 엑셀론은 최근 정확한 기상예보 데이터를 통해 풍력 단지 효율을 극대화하는 'Energy Forecasting'이라는 소프트웨어 애플리케이션을 도입했다. 이 기술은 디지털 윈드 팜 구현을 위해 GE와 협력 개발한 기술로, 실시간 기상 정보를 통해 그리드의 수요 공급의 변화를 더 정확히 예측해 에너지 생산 효율성과 풍력 단지의 수익을 개선하도록 돕는다.
이 앱은 최근 미국의 새로운 4개의 풍력 단지 개발 프로젝트에 채택되었으며, 엑셀론은 이 소프트웨어 적용을 통해 각 단지의 수익성이 1~3% 증가할 것으로 기대하고 있다. 발전단지와 같은 대규모 시설은 1%만 효율 향상만으로도 엄청난 수익 증가가 이어진다.
GE파워 스티브 볼츠 사장은 "모든 비즈니스와 산업은 보다 스마트해진 디지털 기술을 통해 혁신하고 있으며, 가장 큰 기회는 에너지 산업에 있다. 이 혁신을 잘 활용해 최대의 효율을 높이는 것이 디지털 시대의 업계 리더를 결정짓는 요소가 될 것이다"라고 말했다.