국내 발전기 업계가 최근 전기업계로부터 비상한 관심을 받고 있다. 특히 판도변화를 몰고 올 대형 변수들이 속속 부각됨에 따라 발전기기업들도 대응책 마련에 한층 고심하고 있다.
업계에 따르면 발전기업계는 지난해 단체수의계약이 사라지면서 변화의 움직임이 본격화됐으며 기존 업체들의 도산과 신규업체들의 시장진입으로 새로운 구도가 짜여지고 있다. 급속한 판도변화의 주도권을 확보하기 위해 신기술 개발과 차별화된 마케팅에 적극 나섬으로써 새로운 경쟁에 활기를 불어넣고 있는 것이다.
한편, 현재 발전기업계는 연간 시장규모가 2,000~3,000억 원으로 추산되고 있다. 이 시장은 지금까지 비상용 디젤발전기부문에 안주하면서 보수적으로 운영되어 왔다. 하지만 최근 들어 새로운 판도변화의 변수들이 부각되면서 기술개발과 신제품 경쟁에 가속도가 붙고 있다. 이에 따라 발전기업계가 한층 긍정적인 방향으로의 경쟁으로 변해가고 있는 것으로 판단된다.

글 이명규 기자(press6@engnews.co.kr)

1. 안정적인 전압을 공급하는 발전기

발전기는 전동기나 엔진, 가스 터빈, 증기 터빈, 풍차 등의 원동기에서 발생하는 기계적 에너지를 직류나 교류의 전기적 에너지로 변화시키며, 속도의 변화나 부하의 특성을 고려해 독립적이고 안정적인 전압을 공급하는 장치이다.

(1) 발전기의 형상

발전기는 크게 엔진, 발전기 조립체, 운전반, 라디에이터 등으로 구성되며, 출력전원의 형태에 따라 직류(DC)발전기(충전기)와 교류(AC)발전기로 구성된다.

(2) 발전기의 구조

일반적인 발전기는 회전계자형 브러시리스 자여자 방식으로 주발전기와 여자기로 구성돼있고, 주발전기 및 여자기는 다시 고정자와 회전자로 구분된다. 고정자에는 주전기자 코어와 코일, 여자기계자 코어와 코일, 배기커버 세트로 구성되고, 추가적으로 터미널 박스조립체, 단자박스, 자동전압조정기(AVR) 등이 고정자 프레임 조립체에 결합되기도 한다.
회전자에는 주계자 코어와 코일, 여자기전기자 코어와 코일, 냉각 FAN, 정류기가 공통 축상에 회전축을 중심으로 결합돼 있으며, 발전기 축단의 베어링에 의해 회전자를 지탱하고 발전기 축의 끝단에는 엔진과 직결할 수 있도록 커플링이 결합돼 있다. 베어링의 경우는 양 베어링 형식을 채택하는 경우도 많다.
교류 발전기 회전자에 주 자속을 발생하는 자극을 만들기 위해 감아 놓은 계자 권선에 전류를 흘려주는 것을 여자라고 하며, 이 계자권선을 여자시켜주기 위해 직류전원을 공급하는 보조 발전기를 여자기라고 한다.
엔진 플라이휠과 발전기와의 연결은 커플링에 의하고, 공동 베이스 상에 엔진과 발전기가 장착돼 있다. 엔진에 의해서 발전기의 회전자가 정격속도로 회전하면 각부 철심에 존재하는 잔류자기에 의해 미소한 잔류전압이 발생하는데, 이 잔류전압은 자동전압조정기를 거쳐 여자기계자 코일에 직류전압이 공급되고 여자기계자 코어가 여자된다. 여자기계자 코어에서 발생된 자속에 의해 여자기전기자 코일에서 교류전압이 발생되고, 정류기를 거쳐서 주계자 코일에 직류가 공급되면 주계자 코어가 여자된다. 이로 인해 주전기자 코일에는 보다 큰 전압이 유기되며 반복과정을 거쳐 전기자 코일에 정격전압이 형성된다.
자동전압조정기(AVR)는 일반적으로 자동전압조정기 내부에 트랜지스터를 사용하고, 정전압 회로에 따라 비교전압을 부여해 회로를 차단, 접속시키는 스위칭의 역할을 한다. 따라서 자동전압조정기에는 자동전압조정기에 전원을 공급하기 위한 전원입력단자, 비교전압을 감지하기 위한 전원감지단자, 여자기계자에 직류전원을 공급하기 위한 전원출력단자를 기본적으로 구성하고 있다.

▼ 발전기 내부구조(디젤 발전기)

출처. 국방기술품질원

▼ 발전기 전기회로의 구성

출처. 국방기술품질원

(3) 발전기의 종류

① 가솔린 엔진 구동형 발전기
가솔린을 연료로 사용하는 엔진을 원동기로 적용한 것을 가솔린 발전기라 하고, 군수용 및 민수용으로 사용되는 10㎾미만의 발전기는 소형화, 경량화, 저온 시동성, 제작단가가 저렴해 가솔린 엔진을 주로 사용하고 있으나, 내구성이 짧고 약 3,600RPM의 고속회전에 의한 고장율이 높으며, 전자기 발생 가능성이 많은 발전기이다.

▼ 가솔린 발전기 형상(kW)

② 디젤 엔진 구동형 발전기
디젤 연료를 사용하는 엔진을 원동기로 적용한 것을 디젤 발전기라고 하고, 군수용 및 민수용을 10㎾ 이상의 발전기에 주로 사용되고 있으나, 최근 기술의 발달로 인해 10㎾ 미만의 발전기에도 디젤엔진을 사용하고 있는 추세이며, 가솔린 발전기처럼 소형, 경량화가 가능하고 저온 시동성 또한 유사한 기능을 발휘하고 있다.

▼ 디젤 발전기 형상(15kW)

출처. 국방기술품질원

③ 가스터빈발전기
가솔린 및 디젤발전기 이외에 주로 해군 함정에 적용되고 있는 가스터빈 발전기가 있으며, 공군의 항공기 시동용 발전기(GTG)도 가스터빈발전기를 사용하고 있다.

▼ 가스터빌 발전기(항공기 시동용)

출처. 국방기술품질원

④ 차량 전원장치(VIPER)
기존의 휴대용 및 트레일러 부착 이동형 발전기의 기동성 제한을 향상시키는 역할을 한다.

2. 국내 발전기 시장, 갈수록 위축되고 있어…

급변하는 시장 환경의 변화 속에서 최근 국내 발전기업계는 기업의 존속 및 생존을 위해 새로운 사업 아이템을 찾거나 아예 업종 변경을 고려하고 있는 것으로 나타나 정부 및 업계 차원의 종합대책이 필요한 것으로 판단된다.
특히, 중소 발전기 기업들은 시장 환경의 변화에 맞서 기술개발 및 원가절감 등 기업 경쟁력 확보를 위해 다각도로 노력해오고 있으나, 향상된 전력공급망, 선?후진국 등 해외 기업의 진입 등으로 급속도로 국내 시장을 잠식당하고 있는 것으로 보인다.
현재 신규수요는 거의 끊긴 거나 마찬가지인 상태로, 민수용 발전기의 경우에는 과거 거래처에서의 간헐적인 구입 주문 및 기존 판매제품에 대한 유지보수 등의 수입 등에 의지해 기업 명맥을 잇고 있는 것으로 파악되고 있다. 하지만 농어촌 발전기의 경우, 고장, 망실 등에 대한 A/S처리 필요함에도 인력?비용상의 이유 때문에 지원이 사실상 힘든 것으로 나타났다.
주로 전시상황시 사용하는 군수용도 이미 충분한 구입이 이뤄진 상태이며, 드물게 신무기 개발시에만 납품의뢰가 들어오고 있는 현실이다.
일반 행정부처와 달리, 국방부 조달본부, 국방과학연구소, 품질검사소 등이 관여하는 군수용 발전기 납품의 경우, 개발·시험·생산 등에서 매우 엄격한 기준을 요구받고 있다.
여기에 해외제품들의 시장잠식도 거세지고 있어 업계의 시름이 깊다. 기술과 품질은 무장한 선진국들의 경우, 배기가스 등 환경규제로 무장해 자국시장의 진입을 높임은 물론 국제규격을 주도하며 한국은 물론 아시아, 중동시장에서 맹위를 떨치고 있다. 더불어 개도국들의 도전도 거세지고 있다. 그동안 경쟁우위 상대였던 중국제, 대만제 제품들의 경우, 국내가의 1/3, 1/2 수준 가격으로 시장을 빼앗고 있다.
국내 수요처들이 발전기를 소모품 정도로 인식함에 따라 눈에 띄는 차별성이 없는 한 가격이 싼 중국산 등을 구입하고 있다. 그러나 국내 발전기 기업들은 새로운 사업에 대한 불확실성, 설비 등 그동안의 투자비용 때문에 새로운 사업 분야에 대한 진출은 엄두를 내지 못하고 있으며, 새로운 사업에 대해 정확한 수요예측을 하기 힘들다는 것도 사업전환을 막고 있는 실정이다.

3. 2015년 발전기 및 국내 전기산업의 전망은?

생산은 2.0%(44조 원)로 소폭 상승이 예상되며, 수출비중이 지속적으로 확대(생산의 37%)괘 수출 9.3%(155억 불), 수입 5.0%(120억 불) 증가로 무역수지가 개선될 전망이다.
또한, 한전 수요가 증가할 것으로 기대되고 건설경기와 설비투자가 소폭 상승할 것으로 전망되나, 조선업, 화학, 철강 등 연관산업의 부진이 부정적인 영향으로 작용해 전년대비 2.0% 증가한 44조 원이 점쳐지고 있다. 한전 및 6개 발전사의 설비투자 계획에 의하면 2015년에는 18조 4,790억 원으로 2014년에 비해 소폭 감소할 것으로 보이나, 송배전 설비는 2,000억 원가량 증가할 것으로 전망된다.
한편, 건설업은 부동산 시장 활성화 정책 등에 의한 민간·건축 부문 경기 회복, SOC 예산의 확대에 따른 공공·토목 부문 발주 확대 등으로 3%대의 회복가능성이 높아 보이며, 설비투자도 5%대로 증가할 것으로 예상되나, 반면에 자동차산업과 IT산업(반도체 부문을 제외한 스마트 기기와 가전을 중심으로)은 후퇴 국면에 진입할 것으로 추정된다.
또한 철강산업, 화학산업, 조선업 등은 중국을 중심으로 한 공급과잉, 글로벌 시장 수요 부진 등으로 불황국면이 예상돼 이에 따른 설비투자 감소로 전기산업에 악영향을 줄 것으로 전망되고 있다.
2015년 수출은 중동 및 신흥국의 신규 발전설비 및 전력망 건설, 북미의 노후설비 교체수요를 바탕으로 꾸준한 증가를 이어갈 것으로 전망되며, 전년의 수출감소 기저효과가 반영되어 9.3% 증가한 155억 불로 예상되고 있다.
주 수출지역은 전년과 마찬가지로 중국, 미국, 사우디, 베트남, 일본순으로 이어질 것이나, 베트남 수출은 감소세를, 경기 회복이 기대되는 북미 지역 및 인도에 대한 수출이 증가할 전망이며, 중동지역은 저유가로 인한 재정악화로 수출 증가에 부정적인 영향이 있다. 주요 수출품목으로는 전선, 변압기, 차단기, 발전기 등 전력용 기기의 강세가 예상된다.
수입은 조선업, 철강, 화학 등의 연관산업 부진으로 전년과 비슷한 수준이 될 것이나, 기저효과로 인해 전년대비 5.0% 증가한 120억 불 전망되고 있다. 주요 수입지역은 전년과 동일하게 중국, 일본, 미국, 독일 등이 될 것이며, 대중 전기부품 수입감소, 엔저 지속으로 인해 일본과 중국의 수입 비중은 지속적으로 감소할 것으로 점쳐지고 있다.
한편, 2014년 타결된 중국과의 FTA가 가서명, 정식서명, 국회비준 등의 절차가 남아있어 2015년 내에는 발효되기 어려울 것이며, 양국간 상품양허 유예기간이 장기간이므로 2015년에는 큰 영향이 없을 것으로 판단된다.

▼ 한전 및 6개 발전사의 설비투자 계획

출처. 한국전력공사

4. 채산성 악화, 국내 발전기 업계는 어떠한 방도를 모색해야 하나

국내 중전기기산업의 생산은 제품의 초고압, 대용량화가 꾸준히 추진되고 있으며, 개별기기의 공급방식에서 시스템 단위공급으로 전환되고 있는 점을 고려할 때, 2015년 약 40조 원, 2020년에는 약 65조 원 규모에 달할 것으로 전망된다. 중장기적으로 남북협력사업의 진척과 동북아 전력 연계 등 특수 수요의 증가로 생산 증가 가능성이 더욱 높다. 또한 산업 특성상 신규시설 및 교체수요 등 꾸준한 국내 수요에 대응하는 생산시설도 계속 유지될 것으로 예상된다. 최근 국내업계는 신규시장의 진입을 위하여 적극적인 투자 의지를 보이고 있으나, 실제 투자 의사 결정에는 대전력시험설비 구축 여부가 중요한 요인 으로 작용할 전망이다.
세계 시장 변화에 산업계의 적극적인 대응투자를 유도하기 위해서는 중전기기산업계 수요증대에 따른 시험적체 해소를 위한 시험설비의 보강이 매우 시급하다. 수출은 우리나라가 아직까지 중저가의 범용제품에서 가격 및 품질경쟁력을 유지하고 있어 중국을 비롯한 신흥개발도상국을 중심으로 호조세를 지속할 것으로 예상되는 바, 2015년 약 200억 달러, 2020년에는 약 400억 달러에 달할 것으로 전망된다. 그러나 아직 우리나라의 중전기기산업은 유럽, 일본 등의 선진국에 기술적인 열세에 있으며, 인도 및 중국 등에 가격경쟁에 열세로 매우 불리한 위치에 있으므로 과감한 기술 투자로 선진국의 기술을 극복하는 것만이 우리나라 중전기기산업의 활로라고 판단된다.
특히, 우리나라가 강점이 있는 IT기술과 융합한 전력 IT사업의 활성화 및 망 운용기술에의 과감한 연구개발 투자는 새로운 중전기기의 시장 확대와 수출 산업으로 성장시킬 수 있는 기회가 될 것으로 사료된다. 정부의 지능형 전력망 구축 시책에 부응한 Fusion IT 중전기기 신제품·신시장이 출현할 것으로 예상되며, 국제기후변화 협약 이행에 따라 친환경 중전기기의 수요가 급증할 것으로 전망된다. 그에 따라 만일 신재생에너지 분야에 대한 수요가 확대된다면 중전기기 제품에 대한 수요도 동반 증가할 것으로 추정된다.