고효율의 초전도 기술을 적용한 풍력발전기가 상용화를 앞두고 있어 풍력에너지 보급·확대를 위한 관련 기업들의 전략이 탄력을 받을 전망이다. 글로벌 에너지기업인 AMSC(아메리칸 수퍼컨덕터)는 차별화된 초전도 선재 개발 기술력을 바탕으로 대용량 풍력설비에 적합한 초전도 발전기 씨타이탄(SeaTitan™)의 기본 설계를 마무리를 짓고 양산체제 구축에 필요한 생산시스템 도입을 검토 중이라고 밝혔다. AMSC가 개발한 씨타이탄은 기존 구리선 대비 100배 이상의 통전 용량을 발휘할 수 있는 고온 초전도체(HTS) 선재를 이용함으로써 풍력설비의 발전효율을 극대화시켰다. 또한 기어박스가 필요 없는 다이렉트 드라이브 방식을 적용, 나셀의 크기와 무게를 현저하게 줄였다. 전 세계적으로 해상풍력에 대한 관심이 높아지면서 바다위에 풍력단지를 조성하기 위한 다양한 방법들이 제시되고 있지만 최대 관건은 제한된 면적에서 얼마만큼의 전력을 효율적으로 생산하느냐에 달려있다. 특히 해상풍력의 경우 육상풍력보다 설치비용이 1.5배 이상 높을 뿐만 아니라 유지보수에 따른 추가 부담이 크기 때문에 대규모 발전단지 조성이 쉽지 않은 상황이다. 결국 해상풍력단지의 성공 여부는 신뢰성이 보장된 풍력설비와 풍력설비 당 전력 생산량이 좌우한다고 해도 과언이 아니다. 이에 따라 다양한 산업분야에 초전도 선재를 공급하며 이미 기술력을 검증받은 AMSC가 효율성을 높인 풍력발전용 초전도 발전기 개발을 앞세워 세계 풍력시장 공략에 나설 채비를 하고 있어 풍력발전기 시장의 판도 변화가 예상된다. 초전도 분야 기술력을 풍력사업에 접목시켜 풍력발전기 효율화를 가져온 AMSC가 국내는 물론 해외 풍력시장 개척을 위해 어떤 전략을 펼치고 있는지 안권 AMSC 코리아 상무에게 들어봤다.

프로젝트 비용 부담 대폭 줄여
“해상풍력발전의 경우 해양 플랫폼 설치비용이 전체 사업비에서 차지하는 비중이 상당히 높습니다. 그래서 풍력터빈 한 기를 꽂을 때 기왕이면 효율성이 좋은 발전기를 선호합니다. 높은 출력이 보장되는 풍력설비를 설치해야만 풍력단지 조성 후 안정적인 수익을 보장받을 수 있을 뿐 아니라 신뢰성이 확보된 발전기를 사용함으로써 유지보수에 따른 추가 비용 부담을 줄일 수 있기 때문이죠.”

AMSC가 기본 설계를 마치고 상용화를 준비 중인 초전도 발전기 씨타이탄은 대용량풍력설비의 문제점으로 지적돼온 중량과 크기를 획기적으로 줄여 프로젝트 비용을 절감시킬 수 있다는 게 안권 상무의 설명이다.

“일반적인 5MW 풍력설비의 경우 나셀의 폭만 15m에 달하고, 400톤 내외의 무게가 나갑니다. 초전도 다이렉트 드라이브를 적용한 씨타이탄은 기어박스를 사용하지 않기 때문에 10MW급 풍력설비 제작 시 나셀의 폭을 10m 수준으로, 무게는 500톤 이하로 줄일 수 있습니다. 5MW 풍력시스템과 비슷한 크기와 무게를 유지하면서도 출력은 2배로 늘려 엔드유저의 비용부담을 현저하게 줄였습니다.”

또한 여러 가지 베어링을 사용하고 있는 기존 풍력시스템과 비교해 단 하나의 주 베어링만을 사용해 고장 발생률을 낮춘 것도 씨타이탄의 장점이라고 안 상무는 덧붙였다.

2016년 양산체제 구축 목표
AMSC의 초전도 응용 기술력은 대용량 전력 케이블과 대형 선박의 추진 모터와 같은 회전기기류 등 다양한 분야에서 검증을 마쳤다. 실제 AMSC사가 미국 해군에서 사용하기 위해 설계·제작한 36.5MW 초전도 선박 추진 모터는 2009년 1월 풀로드(full load)테스트를 성공적으로 마치고 현재 적용 대기 중이다.

AMSC는 빠른 시일 내에 씨타이탄을 적용할 풍력발전시스템 업체를 선정할 계획이며, 제품 생산에 필요한 파트너 또한 물색할 예정이다. 2016년 이전에 양산체제를 구축할 방침이다.

안 상무는 “AMSC의 근간인 초전도사업을 중심으로 풍력사업은 물론 양질의 전력을 공급 가능케 하는 파워퀄리티사업에 이르기까지 에너지 분야 토털솔루션 제공을 목표로 전사적 노력을 기울이고 있다”며 “국내 에너지산업이 한 차원 성장할 수 있도록 AMSC의 기술력을 알리는 데 힘쓰겠다”고 밝혔다.