바닷속 말뚝에 케이블로 고정⋯부유식 해상풍력 발전 시스템 국내 첫 개발

한국선급(KR) AIP(개념승인) 획득

▲15MW급 TLP(인장각형) 방식 부유식 해상풍력 발전 시스템 3차원 도면. (선박해양플랜트연구소)

바닷속 앵커(말뚝)에 텐던(강하고 팽팽한 줄 또는 케이블)을 연결해 경량화된 플랫폼을 수직 방향으로 고정하는 인장각형(Tension Leg Platform, TLP) 부유식 해상풍력 발전 시스템이 국내 최초로 개발됐다.

선박해양플랜트연구소(KRISO)는 15MW급 TLP 방식 부유식 해상풍력 발전 시스템을 국내 최초 개발하고 한국선급(KR)으로부터 개념승인(Approval in Principle, AIP)을 획득했다고 26일 밝혔다.

TLP 방식은 파도나 해류에 의한 흔들림이 적고 안정성이 높다. AIP는 개념설계 또는 기본설계 단계에서 설계안의 기술적 안정성과 타당성을 공인기관이 공식적으로 검토‧인증하는 절차를 말한다.

해상풍력은 현재 세계적으로 가장 빠르게 성장 중인 신재생에너지 분야로 국내에서도 해상풍력 특별법 제정을 계기로 발전단지 및 관련 산업 확대가 본격화되고 있다.

KRISO 연구진은 풍력발전기의 대형화(15MW 이상) 추세와 수심이 깊고 태풍 등의 영향을 자주 받는 국내 해양환경의 특수성을 고려해, 여러 부유식 구조 방식 중 구조물 거동이 작고 안정적인 TLP 방식을 채택했다.

KRISO는 TLP 방식 하부구조물을 자체 개발 및 설계하고, 한국에너지기술연구원이 개발한 15MW급 풍력터빈, 고려제강의 N2 Spiral 와이어로프 텐던 등을 적용해 국내 기술로만 시스템의 전 요소를 구성했다. KRISO의 이번 성과는 우리나라 해양환경에 최적화된 대형 부유식 해상풍력 시스템 개발을 온전히 국내 기술로만 완성해 우리나라의 기술 자립 가능성과 산업 경쟁력을 증명했다는 평가다.

KRISO는 풍력 분야의 최신 모형시험 기술인 실시간 수치해석 연동 모형시험(Real-Time Hybrid Method)을 통해 시스템의 성능과 안정성을 성공적으로 검증했으며 이를 바탕으로 KR로부터 기술적 안정성과 타당성을 인정받아 AIP를 획득했다.

연구책임자인 김경환 책임연구원은 “국내 조선·해양 및 풍력시스템 분야 전문 기관들과 적극적으로 협업한 결과, 터빈, 구조물, 계류, 설치 등 전체 시스템을 국산 기술로 개발할 수 있었다”며 “특히, 하부구조물에 적용된 TLP 방식은 구조물의 운동이 작아 풍력터빈의 손상 위험이 적고, 수심이 깊은 해양환경에 최적”이라고 밝혔다.

이번 사업은 산업통상자원부의 지원을 받아 진행됐으며 KRISO는 주관기관으로 TLP 방식 하부구조물 개발 및 설계, 모형시험, 시스템 통합을 총괄했고 풍력터빈 제어기, 텐던 등 기술 개발 분야는 한국에너지기술연구원, 고려제강, 서울대학교, 한국과학기술원이 운송 및 설치 기술 분야는 젠텍이엔씨가 경제성, 인증 등 사업화 기반 기술 분야는 녹색에너지연구원, 한국선급이 참여했다.