수소경제 첨병 ‘수소 가스터빈’ 특허출원 ‘기지개’

수소경제를 주도할 '수소 가스터빈'에 대한 특허출원이 활기를 띠고 있다. LNG(천연액화가스) 대신 수소 연소를 통해 가스터빈을 구동, 전력을 생산하는 '수소 가스터빈'에 대한 관심과 인프라 확충에 따른 영향으로 분석된다.

21일 특허청에 따르면 최근 9년간(2011∼2019년) 발전용 수소 가스터빈 관련 특허출원은 총 36건으로 집계됐다. 매년 2건 정도에 그쳤던 출원량이 2015년 이후 매년 6∼7건으로 늘고 있는 추세다.

수소는 LNG에 비해 6배의 화염 확산속도와 3배의 발열량을 가지고 있으며, 연소된 후 부산물로 깨끗한 물만 남아 이산화탄소 가스 배출이 전혀 없는 친환경 미래 에너지원으로 각광받고 있다.

출원인을 보면 한전 등 발전사가 7건을 차지해 특허출원을 주도하고 있다. 그 뒤를 대우조선해양(5건), 일본 미츠비시(3건), 독일 지멘스·이탈리아 알스톰·두산중공업(각 1건) 등이었다.

출원 기술로는 석탄 등 화석연료에서 추출한 수소를 활용하는 기술, 연료전지와 수소 가스터빈을 통합해 발전하는 기술, LNG와 수소의 혼합비를 결정하는 기술, 수소 연료 분사노즐 설계 기술, 연소실 배치 및 형상 설계 기술 등이 주류를 이루고 있다.

앞으로 생산된 수소를 생산·운반·저장하는 기술과 공해물질(질소산화물)을 줄이기 위한 LNG와 혼합비율, 연료분사 노즐 및 연소실 구조 개선 등에 대한 특허출원이 점차 늘어날 것으로 전망된다.

조지훈 특허청 동력기술심사과장은 "수소 가스터빈 관련 연간 특허출원은 10건 미만에 불과하지만, 기술발전의 초기 단계이기 때문에 향후 특허출원은 점점 증가할 것"이라며 "지속적인 기술개발 투자를 통해 독자적인 원천기술 선점에 나서야 한다"고 말했다.

한편, LNG 가스터빈의 효율을 높이기 위해 연료로 사용되는 LNG에 수소를 최대 60%까지 혼합한 사례가 보고되고 있어 향후 대다수의 LNG 발전소가 수소를 발전연료로 사용하게 될 것으로 예상한다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr