[김석태 한전 전력연구원 해상풍력분야 선임연구원]한 단계 진일보 이룬 ‘해상풍력 지지구조물 기술력’
[김석태 한전 전력연구원 해상풍력분야 선임연구원]한 단계 진일보 이룬 ‘해상풍력 지지구조물 기술력’
  • 이재용 기자
  • 승인 2015.12.24 14:21
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부유이송식 지지구조물 시작품 성능시험 성공
자중조절기능 가진 하부구조와 석션기초 결합
산·학·연 협조체제로 이뤄낸 성공사례로 평가

해상풍력 터빈의 설치비는 육상풍력 터빈의 2배가 넘는 게 일반적이다. 같은 터빈이라 할지라도 육상에 설치하는 것과 달리 해상에 설치하는 지지구조물과 설치 시공비가 훨씬 비싸기 때문이다.

해상설치는 해상항타장비, 해상크레인, 대형바지 등 고가의 해상장비들이 사용되는데, 설치기간이 오래 걸리고, 그에 따라 해상장비의 대여기간이 늘어나다보면 해상풍력 터빈의 설치비용이 기하급수적으로 늘어나는 것이 현실이다.

한전 전력연구원(원장 김동섭)은 고가의 해상대형장비를 사용하지 않고 해상에 바로 띄워 이송하는 방식의 ‘해상풍력발전기 중수심용 지지구조물’ 개발을 완료하고 실제 해상에서 자체 부유 기능을 평가하기 위한 해상 부유이송 성능시험을 완료했다.

기존 해상풍력 지지구조물은 대부분 자켓 또는 모노파일 형식으로 부품들을 대형바지에 선적해 해상에서 말뚝을 항타해 기초를 설치하고 해상크레인을 이용해 조립한다.

▲ 김석태 한전 전력연구원 해상풍력분야 선임연구원
최초 하부구조·석션기초 결합된 해상풍력 지지구조물

전력연구원에서 고안한 신개념 지지구조는 해상운송 시 자중조절기능을 이용함으로써 자체부유해 이송하고 가라앉는다. 이후 석션기초로 석션압에 의해 관입 설치하므로 약 6시간 정도로 빨리 설치할 수 있어 설치시공비를 획기적으로 줄일 수 있다.

김석태 전력연구원 해상풍력분야 선임연구원은 “자중조절기능 구조를 가진 하부구조와 석션기초가 결합된 해상풍력 지지구조는 이번이 처음이다. 자중조절기능과 유사한 방식의 중력식 기초의 경우 이번 성능시험과 비슷하게 부유이송하기도 한다”고 설명했다.

전력연구원에서 이뤄낸 부유이송 성능시험 성공은 산·학·연 협조체제로 성사시켰다는 점에서 의미가 크다는 평가다. 부유이송 성능시험을 위해 전력연구원이 주도해 CAE-Korea(경상대 내 벤처기업)와 에드벡트(사장 곽대진)가 참여한 가운데 신개념 지지구조 시작품을 설계했고, 탱크테크에서 제작하면서 지속적인 회의를 통해 성능시험을 준비했다.

김석태 선임연구원은 “원활한 성능시험을 위해 군산항만 청·군산VTS와 사전에 협의를 진행했는데, 매우 협조적이었다. 또 높이 17m에 직경 15m인 시작품의 무게는 약 90톤에 달한다”며 “성능시험 위치까지 이동해 진수하기까지 군산지역 운송업체 또한 많은 도움을 줘 산·학·연 협조체제가 시험성공을 이끈 힘이었다”고 설명했다.

이번에 성능시험을 완료한 신개념 지지구조는 설치 시 파일항타를 하지 않으므로 시공시 발생하는 소음이 없어 해상생물에게 미치는 소음 스트레스 영향이 없다는 게 장점이다.

특히 하부구조물의 형태가 어패류 등이 서식하기에 좋기 때문에 해양환경을 훼손하는 영향을 최소화한다.

서남해 실해역 적용을 위한 기초자료 확보

총 3단계에 걸쳐 진행되는 서남해 2.5GW 해상풍력사업은 당초 100MW 규모 1단계 실증사업이 풍력시스템 제작업체들의 연이은 사업참여 포기로 현재 60MW 규모로 축소됐다. 현재 실증단지를 추진하고 있으며, 두산중공업과 현대건설이 컨소시움을 이뤄 참여하고 있다.

전력연구원에서 개발된 신개념 지지구조는 서남해 해역에 적용하기 적합한 형태라는 평가다.

김석태 선임연구원은 “성능시험은 시작품을 12월 2일 군산항 제7부두 해상에 진수했고, 1,000마력 예인선을 이용해 군산항 밖 약 500m까지 자체부유 이송시험을 수행했다. 시작품의 부유이송은 매우 안정적으로 거동했다”며 “성공적으로 계측데이터가 실시간으로 원격 전송됐고 시작품의 자체부유 안전성도 홍보할 수 있는 계기가 됐다”고 설명했다.

이어 “이번 부유시험은 서남해 실해역 설치시험을 위한 사전 성능시험으로 처음 시도된 해상풍력 신개념 지지구조 이송·설치 공법이기 때문에 실해역 설치시험 전에 시작품의 자체부유 이송의 안전성을 평가하고 시공작업의 위험요소를 사전에 파악해 내년에 예정된 부유이송 및 설치시험을 위한 기초자료로 중요한 의미가 있다”고 강조했다.

한편 과제를 진행하면서 관련 작업을 반대하는 단체와의 마찰로 어려움을 토로하기도 했다.

김석태 선임연구원은 “서남해 해상풍력 실증단지 조성이 추진중인 지자체에서는 연구용 시험임에도 불구하고 관련 작업을 반대하는 단체로 인해 여름에 시행할 수 있었던 시험이 겨울까지 연기되기도 했다. 다행히 군산항 내 시험은 군산항만청의 도움으로 완료할 수 있었다”고 설명하며 “이번 시험을 계기로 내년 설치시험의 작업인허가가 좀 더 쉬워지기를 기대해 본다”고 말했다.

전력연구원은 이번에 개발된 해상풍력 중수심용 지지구조물을 서남해 해상풍력단지 개발에 확대 적용할 계획이며, 시험평가가 끝난 후에는 지지구조의 일부분을 인공어초 등 유용한 해상시설물로 재활용할 예정이다.


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