해상풍력발전

2011/05/02 20:47

  풍력발전은 바람을 이용하여 풍력발전기에 달린 로터를 회전시켜 전력을 얻는 발전양식이다. 발전기를 설치하는 위치에 따라 구분한다면 육상풍력발전, 해상풍력발전으로 나눌 수 있다. 최근 육상풍력발전보다는 해상풍력발전을 확대하는 추세이며, 규모 또한 대형화 되고 있다.

  육상풍력발전의 경우, 소음이 크고 설치 장소의 자연환경이 훼손될 수 있다. 장소를 바다로 옮긴다면, 이러한 단점들을 발생시키지 않으며 큰 규모의 발전 설비를 설치할 수 있다. 1991년 덴마크에서 최초로 시작한 해상풍력발전은, 이후 꾸준히 성장하여 2009년 EU의 누적 설비용량이 1900MW 정도가 되었다. 현재 가장 활발하게 발전이 이루어지고 있는 곳은 영국이라고 한다(12개 발전단지, 1일 최대 880MW 가량의 전력 생산가능).  EU 27개 회원국은 'Renewable Energy Standard 2020'에 따라 2020년까지 전체 발전량 중 신재생에너지 비율을 20% 이상으로 만들어야 하는데, 유럽풍력에너지협회는 2030년까지 유럽 전체 전력수요의 23%를 풍력으로 해결하겠다고 한다. 우리나라의 경우 육상풍력발전단지는 꽤 많이 있지만, 해상풍력단지는 건설중이다.

  해상풍력단지는, 설치를 위해 해저지반을 조사하고, 적절한 기초를 선정하여 설치하고, 그 위에 타워, 터빈, 블레이드를 올린 후 육상으로 전력을 송전하는 케이블을 연결하는 방식으로 건설된다. 해상풍력발전 요소기술을 부지평가 및 계획기술, 터빈제작 및 시공기술, 계통연계기술, 유지관리기술로 나누어 볼 수 있다. 부지평가 및 계획기술은 해상에서 풍력으로 발전하기 위한 여건을 만족하는 위치를 찾는 기술이다. 각 지점에서 바람에 관한 정보(풍량, 풍속)와 지형 정보를 조사하여 데이터베이스화 한 후 환경영향평가를 실시하여 경쟁력있는 위치를 선정한다. 터빈제작 및 시공기술은 좋은 터빈, 타워를 제작하고 시공하는 기술이다. 다음으로 계통연계기술은 발전단지 내부의 전력망을 잇고, 육상까지 송전이 잘 이루어지도록 전력선을 설계하고 설치하는 기술이다. 유지관리기술은 조성된 발전단지를 모니터링하고, 유지보수하는 기술로 발전량 측정, 고장 수리 및 노후화된 장비 교체 등을 담당한다. 

스웨덴 릴그룬드(Lillgrund) 해상풍력발전단지
사진출저 : icross 뉴스

  해상풍력발전을 위해 해저에 기초(Foundation)을 세우는데, 이 기초는 네 가지 종류로 나누어볼 수 있다. 콘크리트 케이슨 타입, 모노파일 타입, 자켓 타입, 부유식 타입이 그것들인데, 가장 많이 쓰이는 방식은 모노파일 타입이다. 25~30n 수심에 설치 가능하고, 해저면에 대구경의 파일을 고정하는 방식으로 대단위 단지에 사용하는 경우에 경제성이 좋다고 한다. 직경 4.5~5m 인 말뚝을 항타(driving) 및 굴착(drilling)하여 시공하는데, 해저지반을 정리하지 않아도 되며, 제작이 간단하다고 한다. 심해에서 풍력발전을 하기 위해 필요한 부유식 기초는 수심 40~900m에 설치가 가능하도록 많은 연구중이라고 한다. 자켓 타임의 경우 수심 20~80m에 설치가 가능하며, 대수심 해양에 사용하는 구조물이고 사용 예가 많아 신뢰성이 높다. 또한 모노파일 타입과 같이 대단위 조성에 이용하는 경우 경제성이 좋다고 한다.  해상풍력발전에 사용하는 터빈은 육상풍력발전을 위한 터빈과 기술적으로 다르지 않다. 다만, 육상보다 발전량이 큰 3~5MW정도의 터빈을 이용하며, 부품에는 부식을 방지하기 위한 처리가 되어있다.

  우리나라의 경우 2025년까지 20GW를 풍력발전으로 발전할 계획이라고 한다. 해안에서 15km 정도 떨어진 수심 20~30m 해역이 해상풍력발전단지 조성에 적합한데, 우리나라에서는 남서해안에서 고흥반도-진도-조도를 잇는 해역이 발전단지 조성에 가장 유리하다고 한다. 현대중공업과 삼성중공업이 2016년 준공을 목표로 제주 대정읍에 200MW급 대형 해상풍력발전단지를 조성한다고 한다. 두산중공업은 3MW급 발전기를 개발하여 국제인증받는데 성공했다고 한다. 해상풍력발전을 위한 발전기를 생산할 수 있는 회사는 세계에 몇 군데 없다는데, 우리나라의 경우 해상구조물 설치 경험이 있는 회사들이 있고, 발전기 생산회사도 있어 앞으로 많은 발전이 이루어질 것 같아 무척 기대된다.

참고자료
Wikipedia
시사IN - 육상 풍력은 가고 해상 풍력은 오라
코리아경제 - 제주 대정읍에 대형 해상풍력 발전단지
한국일보 - 100% 토종 기술로 만든 풍력 발전기, 세계의 바람을 잡는다

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