한국의 제트엔진의 제조기술에 관안 여러 혼재된 의견이 있어, 내가 그동안 알고 있었던 내용을 공유하려 합니다.
터빈 엔진의 기술 확보와 국산화는 오랜 국책과제였습니다.
우선 두산이 터빈을 완성시켜 국가인증을 확보 했으므로 이미 기술을 보유한 것은 당연한 것입니다.
가스 터빈사업에 있어서, 신규 가스터빈 판매에 의한 매출도 크지만 향후 가스터빈 운영 중의 정비 등 After Market(A/M)의 매출규모가 더 큽니다. 개발사업을 통하여 가스터빈 독자모델을 개발함으로써 가스터빈 핵심기술 확보 및 개발, 인프라를 구축하고자 함은 정부로서 당연한 일인 것입니다.
국산화 이전 두산은 일본 미츠비시 터빈을 라이센스 생산하여 한전에 납품하였으나 OEM의 가격횡포에 속수무책이며, 가스터빈 자체뿐만 아니라 고온부품 등 관련부품의 생산은 OEM사의 주 수익모델이기 때문에 관련기술이전을 기피하고 있어 이에 대응하기 위해서는 독자적인 가스터빈 국산모델의 개발이 필요가 절실하였습니다. 잡은 물고기 먹이주는 경우는 없음. 우쒸...
가스터빈이나 제트엔진에 있어서 중요한 것은 효율입니다. 한번 설치하면 최소 30년 이상을 쓰기 때문에 효율 1% 차이는 매우 중요합니다. 사용기간 동안 연료를 그만큼 더 쓴다함은 초기의 기계 투지비용을 상회할 수도 있음입니다. 그래서 정부는 구매전에 사업의 편익을 엄격히 산정합니다. 직수입, 수입대체 국산화 등등의 비교.
세계 3대 메이커 GE는 몇 년 전에 64% Net Efficiency를 달성했다고 발표했습니다. 반면 지멘스는 유럽의 발전소에서, MHI(Mitsubishi Heavy Industries Limited)는 도쿄 전기 발전소에서 64%를 주장하고 있습니다.
https://www.powermag.com/efficiency-improvements-mark-advances-in-gas-turbines
초기의 단순 사이클 모델은 열효율이 18%였습니다. 터빈 입구 온도는 540‘C 미만이었고 배기 온도는 260’C를 약간 넘었습니다. 오늘날엔 터빈 입구 온도(TIT-Turbine Inlet Temperature)가 1,500’C이고 배기가스가 최대 630’C입니다. 1990년대 증기 및 가스 터빈 기술의 발전과 항공 분야와의 기술 Migration으로 고효율 터빈 시대를 열 수 있었습니다. 이것은 더 나은 합금, 코팅, 연소기, 압축기 비율, 더 높은 터빈 입구 온도, 더 나은 냉각, 열전달 기술 등의 조합에 의해 달성되었습니다.
참고로 구글을 통해 확인해보니 두산은 60%를 달성하였다고 합니다. 첫 타구에 이정도면 3루타는 된다고 봅니다.
간단히 설명해서 터빈은 그냥 쇳덩어리입니다. 바람개비를 불어 회전력을 얻는 쇳덩어리 방아. 그 터빈의 외형은 복사가 가능하나 소재는 불가능 합니다.
두산은 국산화를 이루기 위하여 3대 메이저와 협의하였으나 모두 당연하게도 거절당하였습니다. 이 메이저 이외에 이탈리아의 “안살도 에네르기아”라는 네 번째 회사가 매물로 나와서 2013년 즈음 경영진과는 M&A를 합의 하였으나 노조의 반대로 무산되었고 그 후 그 회사는 뒹꾸어로 매각된 역사가 있습니다.
그 사건이 있은 다음에 국내 컨소시엄을 통한 개발을 확정하였습니다. 국내개발을 결정한 배경은 정부에서 국내 보유기술을 평가해보니 제작 분야에서는 항공용 엔진, 대형 구조물, MHI사의 가스터빈 면허생산 등으로 이미 기술이 상당한 수준인 TRL-7인 것으로 나타났습니다.
TRL-7은 실용화가 가능한 단계로 상당한 기술수준임. TRL-7 => 구글.
개발중 그 소식을 들은 MHI의 회유, 국산화 안하면 싸게 주게쓰므니다 ... shit ... F.U.
여기에서 중요한 것은 소재 산업입니다. 한국에는 특수강 회사가 없습니다. 특수강은 전량 수입하여 사용하고 있습니다.
지금부터는 소재 이야기를 하겠습니다.
한국이 KF-X의 엔진으로 F-414-GE를 선정했습니다. F-414의 TIT는 아래의 표와 같이 1,500‘C입니다.
표가 위로 올라갔음. 위를 보시오. ⇑
터빈용 Re(Rhenium)/Ru(Ruthenium) - free 단결정 초내열합금
위의 소재로 한국은 1,500’C 소재를 개발 완료하였다 합니다. 다음 연구 목표는 상향 조정 되어 있다고 합니다.
연구중 【터빈입구온도 1,700℃급 가스터빈 블레이드용 세계 최고 수준 열차폐코팅】 한국재료연구원
※ 3% Re 합금을 기준으로 소재 가격의 약 65%를 차지, 원소가격을 합금 조성에 대입하여 소재 가격 계산 (원소 가격 : 2015년 Metalprice.com 기준)
그런데 이것이 너무 너무 비싸. 그래도 1,500‘C 달성이 어디여~ 아직은 괜찮혀~
이정도의 설명이면 한국의 가스터빈과 제트엔진 기술의 현주소를 약간이나마 이해할 수 있을 것 같습니다.
더 구체적으로 들어갈 수 있으나 글이 길어 삼가겠습니다.
KF-X Block2가 2030년 경에 실전배치 될 계획이라 합니다. 한 10년 남았지요.
그래서 선조는 삼도통제사로 이순신을 임명하고 KF-X와 Jet Engine개발을 독려하려 좌수영으로 보냈다.
이순신이 단신부임으로 내려간지 몇 년이 지나도 소식이 없자...
선조왈 그런데 뭘 하길래 뭔... 소식도 없어...... 쯧.
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어느날 선조는 빨리 만들어 오라는 하교를 내려 보냈다.
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몇일 후 삼도통제사로부터 장계가 올라왔다.
“전하 신에게는 아직 십년이라는 시간이 있아옵니다“
첨부 : 재료연구원 1,650'C 연구 포닥 제안서