러시아-우크라이나 전쟁은 글로벌 에너지 공급망에 충격을 안겼다. 예기치 않은 에너지 안보 위기를 맞이한 각국은 대응책을 세우는 동시에 미래 에너지 산업의 방향성을 설정하는 등 분주한 움직임을 이어가고 있다. 인류가 직면한 기후위기 또한 에너지 패러다임 전환의 당위성에 힘을 싣는다. 탄소중립을 위한 재생에너지 비중 확대에 기여하는 것은 물론 에너지의 안정적 공급을 위한 기술력과 연료 확보의 용이성 및 에너지의 품질을 충족시키는 원자력 발전은 에너지 안보 확보에 가장 최적화된 대안으로 떠오르고 있다. 최근 유럽연합이 원자력을 친환경에너지로 분류하는 녹색분류체계(텍소노미)를 확정한데 이어 대한민국 또한 2030년까지 원전발전 비중을 30%까지 확대하는 등 실현 가능하며 합리적인 에너지믹스 정책을 펼쳐가는 세계와 함께 원전 산업이 다시 뛰고 있다. 발전, 담수, 주단조, 건설 등 다양한 산업플랜트의 국산화 및 해외 수출을 통해 경제발전에 이바지하고 있는 두산에너빌리티는 이러한 변화에 적극 대응하며 세계의 에너지 패러다임 전환을 이끌고 있다. 전 세계 40여 개국에 빛과 물을 제공하며 지구의 가치를 높이는 에너지 기업으로 성장한 두산에너빌리티는 지난 2020년 친환경 에너지 기업으로의 체제 전환을 선언하며 해상풍력, 소형모듈원전(이하 SMR), 가스터빈, 수소 등 친환경에너지 사업을 선도해가고 있다.

 

독보적 원전 기술력으로 차세대 에너지원으로 주목받는 SMR 시장 선점에 나선 두산에너빌리티

기존 대용량 발전 원자로에 대비되는 개념인 SMR은 300MWe 이하의 전기 출력을 가진 소형 원자로를 의미한다. 가압기, 펌프, 증기발생기 등 주요 설비를 하나의 용기에 담아 일체형으로 만든 SMR은 기존 원전보다 안전성이 강화된 것은 물론 입지와 출력에 대한 유연성을 갖추었기에 탄소 감축을 실현하는 에너지원으로 전 세계적 관심을 받고 있다. 대형 원전 대비 상대적으로 짧은 건설 기간으로 에너지 업계에서는 수년 내 상용화가 이루어질 것이라 내다보며 시장 선점을 위한 선제적 대응에 나서는 모습이다.

각국 정부 또한 SMR 도입을 위한 채비를 갖추고 있다. 미국 바이든 행정부는 미국의 원자력 에너지 경쟁력 확보를 위해 ‘Strategy to Restore American Nuclear Energy Leadership’을 발표했으며, 미국 국무부는 FIRST 정책에 따라 정부, 산업체, 연구소 등의 참여를 이끌어내며 SMR 도입을 앞당기고 있다. 캐나다 주정부는 SMR 도입을 위한 세부 로드맵을 확정하며 대규모 투자를 예고했으며, 폴란드에서는 대기업을 중심으로 SMR건설에 대한 활발한 논의가 이어지고 있다. 영국 국립원자력연구소는 2035년까지 전 세계에서 SMR 650~850기 건설이 추진되어 관련 시장이 약 379조~632조 원 규모로 성장할 것이라 내다봤다.

국내에서는 지난 6월 차세대 원전으로 주목받는 SMR 기술개발 사업이 예비타당성조사를 통과했다. 본 사업은 세계 SMR 시장을 겨냥한 170MW의 원자로 노형 개발을 목표로 하며, 내년부터 2028년까지 3,9992억 원의 사업비가 투입된다. 두산에너빌리티는 SMR 사업을 미래 먹거리로 낙점하고 발빠른 행보를 보이고 있다. 두산에너빌리티는 2019년 국내 투자사들과 함께 뉴스케일파워에 4,400만 달러의 지분 투자를 한데 이어 지난해 7월 국내 투자사들과 추가로 6,000만 달러를 투자를 했다. 이를 통해 두산에너빌리티는 SMR 공급 물량을 추가로 확보하면서 SMR 기자재 제작사업 확대를 위한 초석을 다졌다.

또한 지난 4월 두산에너빌리티는 미국 뉴스케일파워와 함께 SMR의 본격적인 제작 착수를 위한 협약을 체결했다. 이번 협약으로, 2029년 준공을 목표로 뉴스케일파워가 미국 아이다호주에 추진 중인 UAMPS(Utah Associated Municipal Power Systems) 프로젝트에 공급할 SMR 본제품 제작에 착수할 예정이다. 두산에너빌리티는 올해 말부터 SMR 제작에 사용되는 대형 주단 소재 제작을 시작하고, 2023년 하반기 중 본격적으로 SMR 본제품 제작에 돌입할 예정이다.

두산에너빌리티의 대형원전 관련 사업도 활기를 띠고 있다. 한국수력원자력이 수주한 3조원 규모의 이집트 엘다바 원전 2차 건설사업에 두산에너빌리티는 주시공사로 참여한다. 1200MW급 원전 VVER-1200 4기를 구축하는 본 사업은 총 사업비 300억 달러(약 40조 원) 규모로 2028년 1호기 상업 운전을 목표로 한다. 우리나라는 이중 터빈 건물 건설, 원전 기자재 공급 등 3조 원 규모의 사업에 2023년 8월부터 2030년까지 참여한다. 우리나라가 국외에서 조 단위 일감을 수주한 것은 2009년 UAE 바라카 원전 수주 이후 13년 만이다. 당시 두산에너빌리티는 원자로·증기발생기 등 원전 주기기를 제작했다. 연말에 예정된 체코 원전 프로젝트 우선 협상 대상자 선정과 관련한 체코 원전 수출 여부에도 이목이 쏠린다.

또한, 두산에너빌리티는 사용후핵연료 운반·저장 용기인 캐스크(Cask) 사업 경쟁력을 강화하고 있다. 지난 2017년 사용후핵연료를 21다발까지 안전하게 운반/저장할 수 있는 한국형 건식저장시스템인 ‘Doosan-DSS21’을 개발했고 이후 저장 용량을 증대시킨 DSS24, DSS32 모델과 운반/저장 겸용 캐스크인 DPC-24 개발에 성공하는 등 국내외 환경에 맞는 다양한 캐스크 라인업을 구축했으며, 지난 해 국내 기업 최초로 미국에 캐스크를 수출했다. 지난 8월에는 두산에너빌리티는 국내 원자력 발전설비 8개 협력사와 ‘국내기술 기반의 캐스크 제작기술 발전을 위한 업무협약(MOU)’을 체결했다. 이번 협약으로 두산에너빌리티는 다년간 축적한 캐스크 설계·제작 역량과 노하우를 8개 협력사에 전수하고, 각 사는 제작 경쟁력을 강화해 국내외 캐스크 사업화에 힘을 보탤 전망이다.

 

친환경 에너지 분야 선도하는 글로벌 에너지 기업 두산에너빌리티

두산에너빌리티는 해상풍력 사업을 중심으로 친환경 에너지 기업으로 빠르게 자리매김하고 있다. 국내 해상풍력시장은 본격적인 성장을 눈앞에 두고 있다. 최근 주요 글로벌 기업들이 RE100을 도입하고 협력사들에게도 이를 요구하는 추세여서 수출 중심의 우리 산업계도 재생에너지 수요가 빠르게 증가할 것으로 예상되고 있다. 해상풍력 시장 확대가 예상되는 또 다른 이유다.

2021년 말 기준으로 국내에는 총 142.1MW(두산:96MW (탐라-30, 서남해-60, 군산R&D-3, 월정R&D-3), 유니슨:34.5MW)의 해상풍력이 설치되어 있다. R&D 목적과 연안에 설치된 것을 제외하면 30MW 규모 탐라해상풍력단지와 60MW 규모 서남해 해상풍력 실증단지 두 곳이 있는데, 모두 두산에너빌리티가 풍력발전기를 공급했다. 아울러 두산에너빌리티는 국내 최대 해상풍력 발전단지인 100MW 규모 제주 한림해상풍력 발전단지에 기자재 공급과 장기유지보수 계약을 체결했다. 두산에너빌리티는 2011년 아시아 최초로 3MW급 해상풍력발전기를 개발해 국제인증을 받았고, 2019년에는 5.5MW 해상풍력발전시스템 국제기술인증을 획득했다. 2018년엔 국책과제로 8MW급 대용량 해상풍력발전기 개발에 착수해, 올해 실증에 들어갔으며 상용화를 앞두고 있다.

글로벌 풍력시장에서 상대적으로 후발주자인 두산에너빌리티는 대한민국 풍속환경에 적합한 모델 개발로 경쟁력을 확보하고 있다. 국내 해상 평균풍속은 약 7.0m/s으로 평균풍속 10m/s 해외 고풍속 지역에 비해 상대적으로 바람이 약하다. 두산에너빌리티는 국내 저풍속 환경에 맞춰 블레이드 길이를 늘려 높은 이용률을 달성하는 해상풍력 모델을 개발해오고 있다. 현재 실증 중인 8MW 제품 역시 국내와 같은 저풍속 환경에서도 타사보다 높은 최소 30% 이상의 이용률을 유지할 수 있도록 설계됐다.

또한, 두산에너빌리티는 사업초기 30% 수준이었던 풍력발전기 국산 부품 사용율을 현재 70%대로 끌어 올렸다. 두산에너빌리티가 수주를 시작하면서 풍력산업이 본격화 되고 국내 풍력발전 생태계도 점차 활성화 되고 있다. 현재 블레이드, 타워 등 풍력발전기 부품 생산에 130여 개 국내 중소기업들이 참여하고 있다. 일자리는 물론 낙후된 지역경제 활성화가 기대된다. 2030년 해상풍력 12GW 보급 계획을 이행한다면 단지조성에 약 60조 원, 준공 후 20년간의 단지 운영에 약 40조 원의 시장이 형성될 전망이다. 국내 해상풍력 시장 확대의 과실이 국내 산업계로 전해지면 관련 산업 생태계는 더욱 빠르게 성장할 것으로 예상된다. 국내 풍력 발전 대표주자인 두산에너빌리티도 세계 풍력시장에서 당당하게 경쟁할 날이 머지않았다. 미국, 유럽 등 풍력발전기 선진사들도 자국 풍력시장을 발판으로 글로벌 풍력 시장을 선도하는 것처럼 정부와 기업, 지자체 등이 힘을 모은다면 세계 시장에서 K-풍력의 활약을 기대해 볼만 하다.

두산에너빌리티는 수소사업 다각화에도 속도를 내고 있다. 블루수소, 그린수소 등 청정수소 생산을 위한 기술력 구축과 실적 확보에 박차를 가하고 있으며 수소가스터빈 개발, 수소 기자재 사업 강화 등을 통해 수소시장 선도업체로 자리매김한다는 계획이다. 두산에너빌리티 창원 공장에 건설 중인 수소액화플랜트에서는 블루수소를 생산, 활용할 예정이다. 블루수소는 수소 추출 때 발생하는 탄소를 포집·저장함으로써 탄소 배출을 최대한 줄인 공정을 통해 생산된 수소를 말한다. 두산에너빌리티는 고효율 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술을 적용해 블루수소를 생산할 예정이다.

풍력 발전을 이용한 그린수소 생산도 제주도에서 진행 중이다. 이와 함께 차세대 원전인 SMR(Small Modular Reactor)을 활용한 청정수소 생산도 검토 중이다. 풍력, 태양광 등 재생에너지와 원자력 발전은 전력 생산 시 탄소 배출이 없어 청정수소 생산을 위한 전력 공급원으로 국내외에서 주목받고 있다. 세계 5번째로 발전용 대형 가스터빈 개발에 성공한 두산에너빌리티는 수소가스터빈 개발 쪽으로 사업 영역을 확장하고 있다. 수소가스터빈은 천연가스 대신 수소를 사용하며 기존 복합화력발전소의 인프라를 그대로 활용하면서 노후 가스터빈을 대체할 경우 적은 비용으로 친환경 발전소 전환이 가능하다는 장점이 있다.

아직 전 세계적으로 청정 수소 생산이 제한적인 상황에서 100% 연소 기술이 개발되고 있다. 한국기계연구원에 따르면, 수소를 30% 혼소할 경우 LNG발전소에 비해 이산화탄소 배출을 10.4% 감축할 수 있고, 50% 혼소 시에는 21.4%까지 줄일 수 있다. 수소 전소 발전소는 탄소배출이 전혀 없다.

두산에너빌리티는 독자기술로 5MW급 수소가스터빈용 수소 전소 연소기 개발을 진행 중이며, 이와 병행해 한국기계연구원과는 300MW급 수소가스터빈용 수소 혼소 연소기를 개발하고 있다. 최근엔 울산광역시, 한국동서발전 등과 업무협약을 맺고 25년 이상 운영해 온 울산복합화력 발전소의 가스터빈을 2027년까지 270MW 규모 수소가스터빈으로 전환하는 실증사업에 참여하고 있다. 또한, 수소의 양을 1.5배까지 저장할 수 있는 암모니아를 연료로 사용하는 수소터빈 개발을 진행하고 있다.

 

친환경 에너지 중심의 사업 포트폴리오 전환과 비즈니스 모델 다변화로 친환경 에너지 선도기업으로 도약하는 두산에너빌리티

에너지산업의 판도가 뒤바뀌며 전 세계에 변화의 바람이 불고 있다. 화석연료 중심의 에너지 산업은 재생에너지와 가스에너지, 수소, 원자력 등 친환경 에너지 산업으로 빠르게 재편되고 있다. 에너지 안보위기 대응을 위한 안정적인 에너지 공급 체계의 필요성이 커지자 EU집행위원회는 녹색분류체계(그린 택소노미)에 원자력발전과 가스터빈을 포함시키며 원전을 재조명했다. 원전의 중요성이 커지며 원자력 생태계의 움직임이 활성화되자 기존 원전은 물론 차세대 원전인 SMR에 대한 관심이 증대되는 지금이다. 또한, 2021년 주요 선진국의 탄소 중립을 위한 국가 온실가스 감축 목표인 NDC의 상향 조정과 함께 재생에너지 및 수소에 대한 투자는 더욱 확대될 것으로 보인다. 국내에서는 한국형 택소노미 보완을 추진 중이며, 글로벌 에너지 시장 동향에 따라 신재생에너지와 함께 원전 활용도를 높이는 방안을 고려하고 있다. 정부는 수소 경제 이행 기본계획을 발표하며 청정수소 공급체계 전환, 인프라 구축, 청정수소발전의무화제도(CHPS) 등 본격적으로 수소경제를 활성화하기 위한 움직임을 보이고 있다. 이와 함께 국내 발전 및 산업 전반에서 수소연료전지와 수소 가스터빈 등 수소의 활용도가 높아질 전망이다.

이러한 변화의 흐름 속 두산에너빌리티는 친환경 에너지로의 사업 포트폴리오 전환과 비즈니스 모델 다변화를 추진하며 글로벌 시장에서의 리더십 확보에 적극 나서고 있다. 해상풍력, SMR, 가스터빈, 수소 등 4대 성장사업과 이를 직간접적으로 강화 및 보완할 수 있는 제조혁신, 자원 재순환 등 미래 신산업을 바탕으로 급변하는 글로벌 에너지 시장에 대응한다는 전략이다. 대한민국 원자력 생태계의 활성화와 더불어 인류에게 가장 중요한 산업인 에너지에 진심을 다하며 차세대 에너지 시장의 게임체인저로 등극한 두산에너빌리티가 지속가능한 에너지 산업을 위한 기술과 인프라 구축을 위해 오늘도 최선을 다하고 있다.