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ⓒ픽사베이

 

 

재생 에너지 중 하나인 풍력발전. 발전기 설치 장소에 따라 그 방식을 육상풍력과 해상풍력으로 구분할 수 있는데요. 그중, 바다 위에 풍력발전기를 설치하는 해상풍력발전 방식은 육상풍력발전 방식보다 더 풍부한 바람을 확보할 수 있고, 소음이나 자연훼손 등의 문제로부터 비교적 자유롭답니다. 

 

해상풍력의 또 다른 장점으로는 육상풍력 대비 입지제약에서 자유롭고, 기초구조물의 인공어초 역할이 가능하여 어족자원이 확대될 수 있다는 거예요. 그렇기 때문에 해상 발전소 주변 지역에서 수산업(바다목장, 양식장 등) 개발이 용이하다고 해요.

 

그렇기 때문에 높은 비용과 설치의 어려움에도 불구하고 전 세계로부터 많은 주목을 받고 있죠. 국제에너지기구(IEA)는 앞으로 해상풍력발전이 에너지 시스템의 '게임 체인저'가 될 수 있으리라 예상하고 있어요. 해상풍력발전만으로도 전 세계 전력 수요를 충족하는 게 가능해질거란 거죠. 

 

그런데 여기서 드는 궁금증이 하나 있습니다. 바다 위에 풍력발전기를 어떻게 세우는 걸까요? 바다 위에 둥둥 떠 있기라도 한 걸까요? 궁금증을 해결하고 싶으시다면 글을 끝까지 읽어주세요.

 


 

 

바다 위에 풍력발전기를 어떻게 세울까?

 

ⓒwww.lovepik.com

 

해상풍력의 종류는 설치 방식에 따라 두 가지로 나뉩니다. 수심이 얕은 물 속에 기초 구조물을 박아 설치하는 고정식 해상풍력발전기와 수심이 깊은 바다 위에 떠 있는 상태로 만드는 부유식 해상풍력발전기로 구분되는데요. 부유식 해상풍력발전기는 부유체를 덧붙여서 바다에 띄워서 사용할 거라고 쉽게 상상할 수 있죠. 그런데 고정식 해상풍력발전기는 어떻게 그 깊은 해저에 설치할 수 있을까요?

 

 

풍력발전기 하부 기초의 종류 ⓒ이기운

 

 

수심 70m 이하의 해상풍력발전기를 세울 때는 보통 해저에 직접 기초를 둔 하부지지 구조를 활용한답니다. 하부 기초의 종류는 대표적으로 중력식 기초, 모노파일 기초, 재킷 기초, 석션 기초로 구분할 수 있는데요. 하부지지 구조물에 미치는 풍력하중, 파랑하중, 피로하중 및 지진하중을 분석하고 해상풍력 단지에 적합한 공법을 선택하여 설치 후 조립한다고 해요.

 

하부 기초의 종류 중 석션 기초(석션버켓 기초)한국전력에서 자체 개발한 기술이랍니다. 현재 세계로부터 많은 인정을 받는 신기술이기도 합니다.

 


신개념 해상풍력기초인 석션버켓 기초

 

해상풍력발전기의 하부 기초를 해상으로 운송하는 장면 ⓒ전력연구원

 

우리나라의 재생에너지 3020 이행계획을 달성하기 위해서는 12GW의 해상풍력을 개발해야 하는데요. 이 목표를 충족하려면 매년 평균 1GW 규모의 해상풍력 신규단지를 만들어야 해요. 따라서 해상풍력발전기를 신속하게 건설할 수 있는 기술이 필요했는데요. 이런 필요성에 의해 전력연구원이 석션버켓 하부기초 기술 연구에 착수했답니다.

 

석션 버켓이란 단어를 들으면 무엇이 떠오르나요? 맞습니다. 양동이가 가장 먼저 떠오르는데요. 양동이 모양의 구조물을 거꾸로 뒤집어 놓은 모양새로 인해 이런 이름이 붙었다고 해요. 원래 해상풍력 발전기를 세우려면 말뚝을 박는 방식을 사용했는데요. 이와 달리 석션버켓 방식은 구조물 내부의 물이나 공기와 같은 유체를 외부로 강제 배출함으로써 발생 된 구조물 내부와 외부의 압력 차를 이용해 기초를 설치한답니다.

 

 

석션버킷 하부구조 설치 장면. 양동이 모양 기초 구조에서 공기가 빠져나가는 게 보이시나요? ⓒ전력연구원

 

석션버켓 하부기초는 기존에 필요했던 항타 장비가 필요 없고 쉽게 구할 수 있는 해상 장비를 이용하는데요. 설치 기간도 단축되어 단 하루 만에 설치가 가능합니다. 더불어 시공과정 중 해저 면의 준설, 파일 항타, 굴착, 시멘트 그라우팅 공정이 없음으로 소음, 진동, 부유사 발생이 없어 친환경적이라고 해요. 또한 기존 공법보다 시공비가 30% 이상 절감되고, 사용 연한이 완료된 경우 해저면에 잔존물이 남지 않는 완전 철거가 가능하답니다. 여러모로 기특한 기술이죠?

 


해상풍력산업에 한걸음 앞서가다

 

전력연구원은 2014년 말 해당 연구 개발에 착수한 뒤, 2016년 10월 군산 앞바다에 석션 버켓 기초 해상풍력발전기 지지구조물 설치를 완료했답니다. 이후 미국의 지반공학학회인 DFI(Deep Foundations Institute)로부터 학문적 성취와 기술적 성과를 인정받아 최우수 프로젝트 상을 수상했어요.

 

 

산업부 장관상을 받는 장면과 석션버켓 지지구조 설명 그래픽 ⓒ전력연구원

 

작년 12월 13일 서울 코엑스에서 열린 2019 대한민국 기술대상에서 해상풍력 석션버켓 하부기초 기술은 산업통상자원부 장관상을 받는 쾌거까지 이뤘어요. 이 상은 국내 산업 발전에 기여한 R&D 기술을 선정해 시상하는 자리였는데요. 정부 R&D 또는 기업 자체 R&D로 우수한 성과를 창출한 제품과 지술 중 가장 유망하다고 평가되어 상을 받았죠.

 


 

국내·외로부터 기술력을 인정받은 한국전력의 해상풍력 석션버켓 기초 설치 기술. 한국전력은 앞으로 석션버켓 기술의 사업화를 추진해 해외 풍력시장에 진출할 계획인데요. 한국전력이 전 세계 에너지 시장의 '게임 체인저'가 될 수 있을지 앞으로 지켜보시기 바랍니다.

 

 

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