HRSG, 열교환기 | LNG 플랜트에도 들어갑니다

화석연료에서 신재생에너지로 전환 시 발전의 간헐성에 대한 보완책이 요구됩니다. 이에 따라 백업 발전으로 LNG 발전 수요가 증가하고 있는데, 중동발 수주 소식과 함께 네옴시티 수주 기대감이 형성되면서 SNT에너지, 비에이치아이 등 관련주들의 변동성이 커지고 있습니다. 테마성이 아니라 방향성이 좋아보여 "LNG플랜트 발주가 늘어나면? 복합화력발전!"(현대차증권 / 2022-10-05 곽민정 연구원)를 정리해봅니다.

 

| 화석연료 > 신재생에너지로 가는 가교 역할 : 천연가스

 

ㅁ 전세계 발전량의 40%는 석탄발전이므로 단번에 신재생에너지로 가는 건 불가능

  ㅇ 천연가스는 화석연료지만 석탄 대비 탄소 배출량은 절반 수준
     - 신재생에너지로 가는 과정에서 안정적인 전력 수급을 위한 가교 역할 가능
     - 석탄화력발전 단계적 폐지와 함께 LNG 복합화력발전 이용 시 CO2 최대 67% 감축 가능

  ㅇ 국내 9차 전력수급계획 : 노후 석탄화력(이하 "석화")발전소는 LNG 복합화력(이하 "복화")발전소로 대체 계획
     - 노후 석화발전소 24기 단계적 폐지 또는 LNG 로 전환 예정
     - LNG 복화발전소의 건설기간은 24개월로 다른 발전소 대비 빨리 지을 수 있음
     - '34년에는 전력설비 용량의 30.6%를 LNG 발전이 차지할 것으로 전망

 

 

| 확대되는 중동, 동남아 시장

 

ㅁ 전세계 LNG 복화발전 시장은 '21년 190억달러 > '28년 320억달러로 CAGR 8.1% 성장 전망
    > 중동, 동남아 중심으로 크게 성장할 듯

 

ㅁ 중동 시장

 

  ㅇ '22년 8월 사우디 자푸라 천연가스전 열병합 발전소 개발에 한국전력이 8천억원 규모 우선협상대상자 선정됨
     - 현재는 사우디 타이바 LNG 발전 수주 추진 중 (5.5조원)
     - 사우디 1카심 LNG 복화발전소 입찰 참여 준비 중 (발전 용량 3,500MW, 5.5조원)
     - 중동 인프라 투자는 막대한 전력 수요로 연결됨 > LNG 복화발전 필요
     - 사우디, 카타르는 대규모 태양광 발전 단지를 조성하고 있는데, 태양광 발전의 간헐성 보완을 위한 백업 발전 필요

 

 

 

 

 

 

 

ㅁ 동남아 시장

 

  ㅇ 베트남은 전력부족으로 석탄을 LNG 복화발전으로 전환 중
     - 전력수요는 '30년까지 CAGR 8% 증가 전망
     - '20년까지 베트남 발전량은 석탄 50%, 수력 30%, 천연가스 14%, 기타 5%
       > 러-우 전쟁으로 석탄 가격 급등하여 LNG 복화발전으로 전환 중

 

 

 

  ㅇ 말레이시아는 신재생에너지 발전 비중을 '22년 23%에서 '35년 40%로 높일 예정
     - 신재생에너지 발전의 간헐성 보완을 위한 백업 발전으로 LNG 복화 발전소 건설 예정

 

 

 

| LNG 복화발전 설비

 

ㅁ HRSG (Heat Recovery Steam Generator)

     >> 비에이치아이('21년 HRSG 시장점유율 25.6%로 글로벌 1위, 매출 비중 50% 가량)

  ㅇ 가스터빈의 고온 배기가스 열을 이용하여 물을 가열, 증기를 생성한 후 이를 배관을 통해 스팀터빈으로 보내는 설비
     - 높은 압력의 증기로 스팀터빈 날개를 회전시켜 전기 생산
     - 600도 고온과 대기압의 100배에 이르는 고압 환경에서 가동되며, 발전소 효율을 높여 대기오염 감축

  ㅇ HRSG 글로벌 시장 규모는 '21년 12억달러에서 '30년 20억달러로 CAGR 5% 성장 전망

  ㅇ 복화발전, 열병합발전소, 담수플랜트, 석탄가스화복합발전소 등에 설치

  ㅇ HRSG 사용 이유 : 고온 배기가스를 그냥 버리면 에너지 손실이 크나 HRSG 이용 시 자원 재사용으로 원가절감 가능
     - 기존 LNG 발전 효율은 40~50% > 복합발전(GT+HRSG+ST)은 최대 80%
     - 일반적인 복합화력발전의 경우 GT:HRSG:ST 비중은 1:1:1 또는 3:3:1


ㅁ 열교환기

     >> SNT에너지 (글로벌 시장점유율 20%로 매출 비중 60% 수준. 사우디 법인 있음. HRSG도 하며 매출 비중은 30%)

  ㅇ 플랜트에서 활용되는 여러 물질의 온도를 조절하는 장치
     - 정유공장, LNG발전, 석유화학공장 등에 필수 & 중요하고 자주 활용

  ㅇ LNG 플랜트의 경우 가스전에서 생산되는 가스 온도가 높을 때 가스에 있는 액체를 응축시켜 분리하고자 온도를 낮추기 위해 열교환기 활용

  ㅇ 열교환기 종류 : 쉘-튜브(수냉식), 판형, 공랭식

    1) 쉘-튜브(수냉식) : 고온고압에서 버틸 수 있고 성능 우수. 그러나 비싸고 냉각수로 인한 부식 문제 있음
    2) 판형 : 단순하고 작고 저렴. 그러나 30bar 이상 고압에서는 활용 어려워 사용제한 있음
    3) 공랭식

        냉각수 공급 어려운 지역에서 선택 가능 & 수냉식 대비 수처리 시설 등 비용 절감 가능

        & 부식성 적음 & 셧다운 시간 거의 없음 & 공기로 청소 가능하여 수냉식 대비 환경오염 적음

        & 조업 및 유지비용이 수냉식의 1/4
        > 선진국 많이 사용, 최근 중동 LNG 액화터미널에서도 적용
        > 중동 석유화학플랜트, 정제 설비 고도화 투자 시 공랭식 열교환기 수요 증가 기대