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2019년 9월호

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발상의 전환 해상풍력발전

송근욱 웹진 SEA& 대학생 기자

2019-08-30 09:51:37

요즘 떠오르는 해상풍력에너지, 그 이유는 장점들이 많이 있기 때문입니다.

우선 풍력발전을 간단히 설명하면 풍력발전은 바람이 가진 에너지를 풍력터빈 등의 장치를 이용해 기계적 에너지로 변환시키고, 이를 이용해 발전기를 돌려서 전기를 생산하는 발전입니다. 육상풍력발전 같은 경우에는 소음과 저주파 등으로 주민들의 반대가 심해 입지를 찾기 어렵고 또한 산을 깎아서 풍력발전 단지를 설치해야 하므로 자연훼손이라는 부담도 가지게 됩니다. 이러한 문제점을 보완해줄 수 있는 것이 바로 해상풍력발전입니다. 해상풍력은 육상풍력보다 자연 파괴가 적고, 해양생태계와의 공존이 가능합니다. 발전기의 지지대 역할을 하는 자켓이 인공어초 역할을 하기 때문에 이전보다 더 많은 해양생물이 서식하는 터전이 되기 때문입니다. 또한 육지보다 해상이 평균풍속이 우수해 이용률이 높습니다. 다만 발전기를 바다로 옮겨야 하고 육상보다 작업이 어렵기 때문에 육상보다 설치비가 3배 이상 비쌉니다. 예를 들어 탐라해상풍력발전소는 3MW 1기당 약 165억 원 정도가 들었습니다. 10기를 지었으니 대략 1650억 정도입니다. 물론 여기에는 지역주민을 위해 보상비와 민원비가 들어있지만 육상에 비하면 비싼 편입니다.

 

그림1. 해상풍력발전

 

다음으로는 해상풍력발전의 설치 방식입니다.

해상풍력발전의 기초는 대표적인 4가지 타입으로 설명할 수 있습니다.

-콘크리트 케이슨 타입(Concrete caisson type)

콘크리트 케이슨 타입은 제작 및 설치가 용이하고 초기 해상풍력발전 단지에 사용된 타입이고 비교적 얕은 6~10m 수심에서 사용 가능하며 자중과 해저면의 마찰력으로 위치를 유지합니다. 기초 직경은 12~15m입니다.

-모노파일 타입(Monopile type)

모노파일 타입은 25~30m 수심에 설치가 가능하고 해저면에 대구경의 파일(pile)을 항타(Driving) 또는 드릴링(Drilling) 하여 고정하는 방식으로 대단위 단지에 이용하는 경우 경제성이 좋습니다. 기초 직경은 3~3.5m이며 부재에 대한 피로 하중이나 부식 문제가 있습니다.

-Tripod pile : 수심이 다소 깊은 곳인 30m 이상 가능하며 큰 용량의 터빈 사용 가능하지만 선박 접근이 용이치 않고, 제작 및 설치비가 상대적으로 고가인 단점이 있습니다.

-부유식 풍력발전 시스템(Floating system)

부유식 풍력발전 시스템이라고 불리는 이 시스템은 해상에 떠있는 부유 체위에 타워를 고정시키고 부유체의 운동을 계류 시스템으로 제어하는 시스템, 해안에서 멀리 떨어져서 설치할 수 있기 때문에 주변 환경에 미치는 소음과 전자기 등의 영향이 적은 장점을 가지고 있습니다. 부유식은 해상에 더 있어 파도, 바람 등의 주위 한경의 영향을 많이 받아 고정식에 비해 움직임이 큽니다. 이 움직임이 최대한 작도록 부유 시스템을 설계하는 것이 최대 관건이라고 할 수 있습니다. 부유식 구조물의 형식은 방법에 따라 폰툰형, 주상형, 이장 계류형으로 분류됩니다.

그림2. 해상구조물 설치 방식(출처 : Wind Power Engineering)

 

 

현재 우리나라의 해상풍력발전의 동향

탐라해상풍력 단지 사업은 2006년 개발사업 시행 승인을 얻었지만, 인근 주민들의 반대로 10년이 지난 2015년에 남동발전이 주민과 합의를 이끌어내 착공을 시작하였고, 현재는 정상적으로 운행되고 있습니다. 사업 시작 전 주민들은 소음과 해양생태계 파괴로 반대를 했지만 현재 두모리 해녀 김언조 씨는 걱정이 많았는데 해삼 소라가 잘 잡힌다. 동료 해녀들도 소음이 전혀 없어서 신기해한다라고 말했고, 김동명 탐라해상풍력발전 본부장은 인근 주민의 보상비로만 공사비의 10%가량이 들었고, 매년 발생하는 수익에서 일정 비율을 주민에게 돌려주고 있고 지금은 인근 주민들이 되레 사업 확장을 해달라고 하는 분위기라고 전했습니다. 이와 같이 탐라해상풍력발전이 성공적임에도 불구하고 현재 울산은 현재 반발이 심합니다. 현재 울산은 부유식 해상풍력발전으로 5MW 풍력기이고 무게는 1t에 달하며 날개 길이 126m를 포함하면 높이는 258m입니다. 63빌딩 높이가 249m이니 약 9m가 더 높고, 현재 2기가 설치되어있고 13기가 남아 있습니다. 조선·해양 강국의 기술력이 총동원되어 한국형 부유식 해상풍력 기본설계가 만들어지고 있습니다. 해양플랜트 분야 기본설계를 확보하는 것은 사상 처음 있는 일입니다. 지금까지 한국은 조선·해양산업 역사상 기본설계를 확보하지 못해 다른 나라의 라이선스(기본설계)를 가져와 실시설계와 상세설계로 배와 해양구조물을 만들었습니다. 지금 한국형 부유식 해상풍력은 세계와 경쟁하는 출발점에 서 있습니다.
하지만 아직 울산 어민들은 풍력 단지 발전 과정에서 발생하는 소음, 진동 그리고 라이다를 해상에 설치하면 물속에 흐르는 전파나 전류도 어업에 영향을 미치게 될 것, 또한 어장이 변화하고 파괴되어 어획량이 감소하고 생계를 포기하게 될 것이라고 주장하고 있습니다. 이에 울산시장은 어민들과 함께 피해를 최소화하고 같이 살아갈 수 있는 방법을 찾고 일방적으로 어민들의 희생을 요구하지 않을 것이라고 말했습니다. 어민들의 설득이 쉽지는 않겠지만 성공한다면 엄청난 발전량이 기대가 됩니다.

 

출처 : https://blog.naver.com/huheun05/221211005457

출처 : https://www.sedaily.com/NewsView/1S20840G46

 

 

 

 

송근욱

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