해상풍력기 설치, 육상에서 조립 후 리프팅해 한번에 끝낸다
해상풍력기 설치, 육상에서 조립 후 리프팅해 한번에 끝낸다
  • 이재용 기자
  • 승인 2017.06.07 18:32
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한전 전력연구원, 일괄설치시스템 개발 착수
설치비용 및 설치기간 대폭적으로 단축 가능
▲ 한전 전력연구원이 군산에 설치한 실규모 3MW급 해상풍력기

[일렉트릭파워 이재용 기자] 새 정부의 신재생에너지 정책에 힘입어 최근 풍력 및 태양광 산업에 훈풍이 부는 가운데, 지지부진하던 해상풍력 산업도 본격적으로 기지개를 켜고 있어 주목된다.

특히 6월 착공식을 시작으로 서남해 해상풍력발전소 실증사업이 본격적으로 시작된다. 지난 2010년 서남해 해상풍력 발전단지 건설 로드맵이 발표된 지 7년동안 표류했던 사업이라는 점에서 풍력산업 관계자들의 주목을 받고 있다.

한전 전력연구원(원장 배성환)은 군산 앞바다에 3MW급 실규모 해상풍력시스템 1기를 설치하고 계통연결 마무리 작업이 한창이다. 2014년부터 시작된 실규모 해상풍력 터빈을 탑재한 해양풍력시스템 실증연구 과제물이 완성된 셈이다.

최근 한전 전력연구원은 새로운 개념의 해상풍력 관련 시스템 개발에 나섰다.

해상풍력 일괄설치시스템은 신개념 해상풍력터빈 설치 선박으로서 잭업바지를 이용한 기존 설치방법과 달리 항구에서 터빈 전체를 조립한 후 이를 리프팅 해 설치위치에 한번에 이동·설치하는 특수목적선(MMB, Multi-purpose Moblile Base)다.

해상풍력 일괄설치시스템 개발사업 스타트
해상풍력사업은 육지로부터 멀리 떨어진 외해에서 공사가 이뤄지므로 기상에 의한 영향이 매우 크다. 때문에 해상 공사일수를 최소화하는 설치방법론이 필요하다. 또 단지규모 확대에 맞춘 깊은 수심에도 적용성이 높은 경제성 있는 하부기초의 개발 또한 산업계가 당면한 문제라는 지적이다.

이를 해결하기 위해 한전 전력연구원에서는 2014년부터 신개념 석션버켓 하부기초 개발을 추진해 지난해 10월 군산항에 성공적으로 해상풍력 터빈을 설치해 깊은 수심 적용성이 높고 급속설치가 가능한 해상풍력 기초개발을 완료했다.

전력연구원에서는 이를 기반으로 한 단계 업그레이드 해 추가적으로 설치비 절감을 위한 해상풍력 일괄설치시스템 개발 추진에 나섰다.

해상풍력 일괄설치시스템의 경우, 유럽에서는 해상풍력 전용 대규모 설치선박을 제작·운용 중이지만 선박 대당 가격은 3,000억원 가량으로 매우 고가에 해당한다.

전력연구원에서는 고가의 대형 설치선박이 아닌 기술집약형 설치시스템을 구현해 터빈설치 및 운영·유지보수에 활용한다는 계획이다.

해상풍력 터빈은 높이가 약 130m 이상이며 무게 또한 약 1,000톤(3MW 기준, 기초중량 포함)으로 해상 리프팅 및 운송시 무게중심을 정확히 파악해야 시스템 안정을 확보할 수 있다. 또 해상풍력 일괄설치선은 일종의 부유체로서 운송설치 시의 계류해석의 정확도 확보가 필수적이며 가 조립시 시스템 안정성 확보방안, 이동을 위한 터빈 시스템의 인양안정해석, 일괄설치시스템과 터빈 시스템의 상호작용해석 등이 필요하다.

한전 전력연구원 에너지신사업연구단 관계자는  “기술적 안정성이 담보되고 경제성을 확보할 수 있는 일괄설치시스템의 독자개발 및 이를 통해 국내 해상풍력 사업성 확보에 기여하고자 한다”며 개발에 대한 의의를 말했다.

이어 “현재 잭업바지를 이용해 시행되고 있는 해상풍력 터빈시스템 설치방법론 대비 설치비용의 50%이상을 절감하게 되고 특히 해상 설치기간도 획기적으로 단축이 가능할 것으로 기대된다”며 사업에 대한 기대효과에 대해 설명했다.

설치비 50%절감 효과 예상
한전 전력연구원에서 추진하는 일괄설치시스템 개발사업은 국내 중소업체들과의 동반해 진행된다.

▲ 해상풍력 일괄설치시스템 개념도.

부유체와 터빈 시스템 인터페이스 해석부분은 정부출연연구기관인 한국기계연구원과 공동으로 연구가 진행될 예정이며, 하부기초는 군산 앞바다에 3MW 해상풍력기를 설치시공을 보유한 에드벡트에서 설계와 제작을 담당할 예정이다.

핵심적인 일괄설치시스템(MMB)는 티엔지중공업과 지노스컨소시엄이 경쟁입찰을 통해 설계·제작사로 선정됐다.

전력연구원 사업 개발 관계자는 “일찰과정의 기술평가 시 가장 주안점을 뒀던 부분은 해상풍력에 대한 기술이해도와 MMB의 설계 및 기능구현 타당성 그리고 제작 및 운용 시의 기술적 리스크 분석 및 이에 대한 대응방안 등”이라며 “향후 시스템 본체 설계·제작과정에서 한국선급의 기술지도와 선박분야 전문가들이 기술자문 등이 진행될 예정”이라고 설명했다.

특히 주요 단계별로 참여기관 전체 공정회의를 통해 예상문제점에 사전 대응함으로써 품질확보에 만전을 기할 것이라고 밝혔다.

우선 7월중으로 공유수면 점사용 등 설치위치에 대한 사업인허가를 추진하고 이후 MMB의 실시설계가 완료되면 제작에 착수해 내년 4월경에 시작품 제작을 완료한다는 계획이다.

이후 시스템 성능에 대한 기술적 평가가 완료되면 해상풍력 터빈 1기를 개발 시스템을 이용해 군산항 인근에 설치할 예정이다.

연구원 관계자는 “선행 사업경험을 비춰볼 때, 무엇보다 사업인허가의 적기취득이 사업성공의 핵심이기 때문에 군산지역 유관기관 및 지역주민의 적극적인 협조가 필요한 상황”이라고 설명했다.

전력연구원에서 개발하는 시스템은 고가의 해상풍력 전용 설치선박을 대체할 수 있어 설치비용 절감 뿐 아니라 설치기간도 대폭적으로 단축이 가능하다. 또 향후 진행될 해상풍력 시범단지 및 확산단지에 적용하면 설치비 50%절감 효과를 가져올 것이란 예상이다.

전력연구원 사업추진 관계자는 연구 참여기관간 전체회의를 격월로 개최해 기술교류 및 정보공유와 함께 연구목적 정합성 확보를 추진할 예정이며, 지역 유관기관 및 인근 주민과의 소통의 장을 마련해 사업추진현황 등을 설명하고 지역경제 활성화 효과 등을 홍보할 예정이라고 밝혔다.


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