중소형 스팀 터빈 개발로
소부장 기술 자립화 달성하다

한국산업기술시험원은 유망 중소기업이 기술혁신형 글로벌 기업으로 발전하는 과정에서 겪는 기술적 애로 해결을 지원하기 위해 2016년부터 중소기업 상생협력 프로그램인 ‘K-STAR 기업 육성사업’을 운영하고 있다. 올해로 5기를 맞은 K-STAR 기업 육성사업은 유망 중소기업 10개사와 기술지원 협약을 맺고 맞춤형 기술지원에 착수했다. 특히 이번 지원대상으로 선정된 기업 중에는 ‘일본수출규제관련기업’인 월드파워텍이 있다. 월드파워텍 하종근 회장과 전담 코디네이터인 기계소재기술센터 백일천 주임연구원을 만나 K-STAR 기업 육성사업 프로그램에 대해 물었다.

소부장 100대 핵심 전략품목인 스팀 터빈을 개발하다

스팀 터빈*은 정부에서 추진하고 있는 소재·부품·장비(이하 소부장) 100대 핵심 전략품목 중 하나다. 실제로 국내 중소형 스팀 터빈 시장은 100% 수입에 의존하고, 60% 이상을 일본에서 수입하는 실정이라 스팀터빈 분야의 시급한 기술자립이 필요한 상황이다. 이에 월드파워텍은 2019년 국내 최초로 3㎿급 중소형 발전용 스팀 터빈을 개발했고, K-STAR 기업 육성사업 프로그램을 통해 ‘다단형 3㎿ 스팀 터빈’을 개발할 계획이다. 월드파워텍 하종근 회장은 중소형 발전용 스팀 터빈에 대해 먼저 설명했다.
“중소형 발전용 스팀 터빈은 쉽게 말해 스팀을 전기 에너지로 바꾸는 설비입니다. 쓰레기 소각장이나 열병합 발전소, 제철소, 석유화학, 제지, 시멘트, 섬유, 식품, 사료 회사 등 스팀을 사용하는 모든 분야에 적용이 가능합니다. 월드파워텍이 개발한 3㎿ 중소형 발전용 스팀터빈은 시간당 3㎿의 전기를 생산할 수 있는 설비를 말하죠. 외산에 비해 설치비가 70% 수준으로 같은 효율 대비 높은 가격경쟁률을 가졌을 뿐만 아니라 설계·제작·설치·시운전·정비까지 구축한 원스톱 시스템을 갖추고 있습니다. 외산의 경우, 수리에 대한 비용과 기간이 많이 소요되기 때문에 문제 발생 시 가동률이 떨어지고 유지 보수 비용이 많이 들어갑니다. 이는 곧 매출과 직결되는 중요한 부분이죠. 월드파워텍은 자체 부품을 100% 보유하고 있어 부품 교체 및 수리를 빠르게 처리할 수 있고, 외산보다 50% 이상 저렴한 가격으로 고객사에 부품을 제공하고 있습니다.”
스팀 터빈은 보통 15년 이상 사용하는 장비로, 구입 뿐만 아니라 유지 보수에도 많은 비용이 소요된다. 이에 월드파워텍의 중소형 스팀 터빈 개발은 국부 유출을 막는 역할을 하고 있다.

* 스팀 터빈 : 높은 온도와 압력의 증기를 노즐로 날개바퀴에 뿜어내어 회전력을 얻는 원동기

KTL의 기술자문을 통해 제품개발의 애로사항을 해결하다

KTL과 협업해 제작 중인 다단형 스팀 터빈은 가스 또는 증기의 팽창을 여러 단으로 나누어 팽창시키는 터빈을 말한다. 노즐 또는 고정 날개와 회전 날개로 이루어지는 단을 여러 단 조합한 것이다. 단이 많으면 많을수록 많은 양의 전기가 발생한다. KTL 담당 코디네이터인 기계소재기술센터 백일천 주임은 월드파워텍이 다단형 스팀 터빈을 성공적으로 개발할 수 있도록 지원하고 있다.
“월드파워텍은 수년간의 노하우를 바탕으로 우수한 품질의 스팀터빈을 제작해 왔습니다. KTL은 월드파워텍이 국내 최고를 넘어 세계 최고의 스팀터빈을 제작할 수 있도록 구조해석 시뮬레이션을 지원해오고 있습니다. 모든 설계는 검증이 되어야 합니다. 설계했다고 되는 것이 아니라 이 설계가 제대로 된 것인지 검증이 필요하죠. 더 좋은 아이디어는 없는지, 현재 설계안보다 더 높은 효율을 낼 순 없는지 고민하고, 시뮬레이션을 통해 사업체에 피드백을 주는 것이죠.”
하종근 회장은 이와 같은 KTL의 피드백이 굉장히 중요하다고 말했다.
“중소기업의 경쟁력이자 약점은 빠른 일 처리입니다. 너무 성급하다 보니까 놓치는 게 있죠. 이번 다단형 스팀 터빈 설계에서도 효율성은 맞췄지만, 조립의 문제가 있다는 것을 KTL에서 찾아냈죠. 만약에 그 설계안을 우리가 제작해서 조립에 들어갔다면 손실이 엄청났을 겁니다. KTL 덕분에 설계의 오류를 찾아내서 손실을 막을 수 있었고, 연구원들 역시 KTL의 조언이 큰 도움이 되었다고 좋아합니다.”

감독이자 중간 소통 창구, KTL 담당 코디네이터

경남 진주에 위치한 KTL 본원과 창원에 위치한 월드파워텍은 차로 약 1시간 거리로 가깝다. 이와 같은 지리적 이점은 K-STAR 프로그램 수행에 도움이 된다고 하종근 회장은 설명을 덧붙였다.
“시험인증기관과 기업이 함께 대화를 나누기는 쉽지 않습니다. K-STAR 기업 육성사업 프로그램은 KTL 직원 중 박사급 전문인력을 '전담 코디네이터'로 지정해 최대 3년간 맞춤형 기술자문서비스 제공하죠. 담당 코디네이터는 감독이자 중간 창구 역할을 수행하고 있기 때문에 과제 수행의 효율성이 높습니다. 메일이나 자료를 보내서 KTL에서 검토할 수 있지만, 직접 대면하면 더욱 속도감이 생기고 중간 과정에서 발생하는 문제점이나 오류를 빠르게 잡아내 해결할 수 있죠.”
제품 개발에 함께 참여하는 백일천 주임 역시 사명감을 갖고 프로그램에 참여하고 있다.
“과제는 항상 목표가 있습니다. 실무자인 전성득 상무님과 함께 전체 일정과 계획을 세워서 운용하고 있죠. 그러나 중소기업의 특성상 이 일만 하는 것이 아니라 다른 일들도 많이 진행하고 있기 때문에 제가 일정 관리를 하고 있습니다. 단계마다 공정이 진행되고 있는지 확인하고, 가까우니 직접 와서 제대로 만들었는지 확인도 하죠. 일정을 놓칠 수 있기 때문에 가끔 독촉하기도 합니다.(웃음) 전체 개발 일정이 차질 없게 진행될 수 있게끔 계속해서 관심을 갖고 지원하고 있죠.”
월드파워텍은 올해 3㎿급을 개발 완료를 목표로 열심히 경주하고 있다. 이후 4㎿, 5㎿급 스팀터빈도 개발할 계획이다. 용량이 커질수록 로터와 블레이드의 설계가 어려운 스팀터빈의 특성상 최적화된 설계에 대한 검토와 지원이 필요하다. 이에 차년도에도 K-STAR 프로그램을 통해 KTL이 월드파워텍을 지속해 지원할 수 있도록 계획하고 있다.