인공지능 기술을 이용한 가스터빈 압축기 성능저하 예측 기술 개발
석탄화력발전 대비 미세먼지 배출 1/8에 불과해 친환경 에너지로 주목
한국전력(대표이사 사장 김종갑)은 2020년 10월 독일 지멘스와 공동연구를 통해 ‘인공지능 기술을 이용한 가스터빈 압축기 성능저하 예측 기술’을 개발했다.
가스터빈 발전은 석탄화력발전 대비 황산화물과 질소산화물 같은 미세먼지 배출이 1/8에 불과해 친환경 에너지로 주목받고 있으며, 가스터빈은 복합화력발전소 건설비용의 30~50%를 차지하는 핵심 설비다.
가스터빈은 압축된 공기를 연료와 함께 고압 조건에서 연소시킨 가스로 터빈을 회전시키고 전기를 생산하는 설비다. 가스터빈을 오랜 기간 운전하면 공기를 압축시키는 압축기가 미세먼지 등으로 오염돼 가스터빈 성능이 저하된다. 이를 방지하기 위해 발전소에서는 압축기 블레이드에 부착된 오염물질을 제거하기 위한 세정을 주기적으로 실시하고 있다.
하지만 압축기 오염은 구조가 복잡하고 육안 확인이 어려워 발전소는 일정 주기를 정하고 압축기를 세정하고, 이에 다른 불필요한 세정으로 인한 추가비용이 지속해서 발생하는 문제가 있다.
한전은 가스터빈 발전소 효율 향상과 외국 가스터빈 제작사에 지급하는 유지보수 비용 절감을 위해 2020년 2월 가스터빈 성능 향상을 위한 한전-지멘스 협력 국제공동연구에 착수하고 ‘가스터빈 압축기 성능 저하 예측 소프트웨어’를 개발했다.
이번에 개발한 소프트웨어는 발전소 계측설비에서 실시간으로 얻어진 온도, 습도, 운전상태 데이터를 인공지능 기술에 입력하여 가스터빈 압축기의 성능 저하와 압축기 오염도를 예측하는 기술이다. 이를 통해 발전소 운전자는 압축기 세정 필요 유무를 판단해 불필요한 비용을 줄일 수 있다.
이 소프트웨어를 사용해 압축기를 세정하면 연 3회 세정 횟수가 줄어들 것으로 예측하고 있다. 향후 국내 발전사가 보유한 가스터빈 74기에 시스템을 적용할 경우 연간 44억의 비용을 절감할 수 있는 것으로 파악했다. 향후 한전은 자체 연구를 통해 공기필터 교체 주기 최적화 프로그램도 개발할 예정이다.
한전 관계자는 “이번 소프트웨어 개발을 통해 가스터빈 해외시장 진출을 위한 발판을 마련했다”고 언급했다. 지멘스는 독일 소재의 유럽 최대 엔지니어링 회사로 에너지 발전, 송/변전, 인프라, 산업 솔루션, 의료 등의 사업부문을 가진 복합기업이다. 최근에는 전력화, 자동화, 디지털화 등에서 핵심 역량을 집중하고 있다. 관계자는 또한 “앞으로도 지멘스 등 해외기업과의 협력체계를 구축해 가스터빈 핵심 기술을 선도하겠다”고 밝혔다.