[기고] 부유식 해상풍력, 또 하나의 조선해양산업
[기고] 부유식 해상풍력, 또 하나의 조선해양산업
  • 정준모 인하대학교 조선해양공학과 교수
  • 승인 2021.10.06 08:00
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정준모 인하대학교 조선해양공학과 교수
터빈부터 위치유지까지 조선해양산업 노하우 활용 가능
첨단기술을 부유식 해상풍력에 접목하는 연구 추진해야
▲정준모 인하대학교 조선해양공학과 교수.
▲정준모 인하대학교 조선해양공학과 교수.

[이투뉴스] 부유식 해상풍력은 기존의 고정식 풍력발전기를 선박과 같은 부유체에 고정한 후 부유체를 계류시켜 안정적으로 전기를 생산할 수 있는 해양 구조물로 간주할 수 있다.

육상 또는 해상에 설치되는 고정식 풍력 발전기는 단지화를 하기 위한 부지 확보, 거주민 및 어민의 민원, 생태계 훼손이라는 면에서 큰 어려움을 겪어 왔다. 반면 부유식 해상풍력 발전은 건조비에서 불리하지만, 이러한 단점으로부터 비교적 자유롭고, 원해에서 매우 우수한 풍질을 이용해 안정적으로 전기를 생산할 수 있는 장점이 있는 것으로 알려져 있다.

전세계 부유식 풍력발전의 첫 번째 실증 프로젝트는 하이윈드 데모(Hywind Demo)이며, 이를 주도한 것이 에퀴노르(Equinor)사다. 이 회사의 본명은 스타토일(Statoil)로 노르웨이 국영석유회사다. 에퀴노르는 노르웨이 해역의 석유자원 플랫폼을 다수 건조 및 운영하던 경험을 바탕으로 부유식 풍력기술을 선도하고 있다.

전세계 부유식 풍력발전의 두 번째 실증 프로젝트인 윈드플롯(WindFloat)은 PPI(Principle Power Inc)사가 주도하고 있다. 이 회사도 부유식 해양플랜트 엔지니어링 업체였다. 즉 고정식 풍력발전이 터빈 위주의 기계 부품 산업의 범주에 속하였다면, 부유식 풍력발전은 터빈, 부유체, 위치유지 등이 동시에 요구되는 복합시스템이며 조선해양산업의 범주임을 방증하는 것이다.

▲PPI사에서 실증 프로젝트로 운영하고 있는 윈드플롯 부유식 해상풍력단지.
▲PPI사에서 실증 프로젝트로 운영하고 있는 윈드플롯 부유식 해상풍력단지.

국내 대형 조선소는 2000년대 고유가 시절을 겪으면서 많은 석유자원 플랫폼을 수주하고, 다양한 엔지니어링 및 건조 경험을 축적해왔다. FPSO(부유식 원유생산저장 하역설비), FSRU(부유식 천연가스 저장 재액화설비) 등과 같은 부유식 석유자원 플랫폼에 적용된 대부분 엔지니어링 기술이 부유식 풍력발전 관련 기술 개발에 즉시 응용 가능하다는 것이다. 이는 우리나라가 부유식 풍력발전을 하기에 기술 및 고급 인력과 같은 소프트웨어 인프라를 잘 갖추고 있다는 것을 의미한다.

부유식 해상풍력은 육상에서 완전 건조가 가능하다. 이를 위해 조선소 건조 야드 및 배후 물류 인프라가 필수 요건이다. 다행히도 국내는 대형 조선소 뿐만 아니라 중형급 조선소도 건재해 부유식 해상풍력을 위한 하드웨어 인프라도 충분히 갖추고 있다고 볼 수 있다. 

부유식 해상풍력발전기의 육상 건조는 운송 및 설치 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 엄청난 경제성을 제공한다. 즉, 부유식 해상풍력발전기는 조선소에서 완전 건조된 상태로 진수된 후 예인되고 설치 해역에 계류되기 때문에 기상상태의 영향을 많이 받는 해상 크레인의 도움 없이 단시간에 고가의 해양공사를 마무리 지을 수 있다.

고정식 해상풍력은 소위 수송 및 설치비용(Transportation & Installation)이 전체 자본지출(CAPEX)의 20-25%를 차지하는데 반해, 부유식 해상풍력은 불과 5-10% 정도다. 

국내 조선소는 조선산업의 사업 다각화를 위하여 부유식 해상풍력에 많은 관심을 기울이고 있다. 삼강엠앤티와 삼강에스앤씨와 같은 국내 중형급 조선소에서 대만이 발주만 해상풍력 하부 구조물을 대규모로 수주하여 인도하고 있는 것이 그 단면이라 하겠다.

해상풍력은 여러 가지 발전원 중에서 가장 고용효과가 클 것으로 예측되기도 했다. 현재 울산, 경남 일원에 논의되고 있는 부유식 풍력발전단지 조성이 가시화 되면 부유식 해상풍력을 통한 일자리 창출도 크게 늘어날 것으로 기대된다.

▲▲발전원별 고용인원 비교.
▲발전원별 고용인원 비교.

사실 부유식 해상풍력은 경제성이 좋지 않다는 것이 정설이다. LCOE(균등화발전단가) 측면에서 부유식 해상풍력은 고정식 해상풍력에 비해 경제성 열세가 확실하다.

비록 부유식 풍력발전이 육지로부터 멀리 떨어질수록 균일하고 높은 풍속을 얻을 수 있고 민원과 같은 사회적 문제에서 벗어날 수 있는 장점이 있더라도, 소위 그리드 비용이라 불리는 송전선 비용이 급격하게 증가하기 때문에 부유식 해상풍력의 경제성은 근해에 설치되는 고정식 해상풍력에 비하여 낮을 수 밖에 없다. 

이러한 문제는 풍력단지의 대형화를 통하여 어느 정도 극복이 가능한 것으로 알려져 있다. 그러나 좀 더 근본적인 해결책은 송전선을 아예 설치하지 않고 생산한 전기를 수소를 생산하여 저장 및 운송하는 것이다.

수소는 영하 250도가 기화점이어서 액화하여 저장 및 운송하기에 어려운 단점이 있다. 그러나 최근 LOHC(액상 유기물 수소저장체)라 불리는 석유와 성질이 유사한 액체 유기 화합물에 수소를 녹여서 저장 및 운송한 후 사용 전에 추출하는 기술이 상용화 수준이 이르렀다. 이러한 첨단기술을 부유식 풍력에 접목하려는 연구를 빨리 국가 정책적으로 추진할 필요가 있다.

▲울산에 설치 예정인 에퀴노르의 반딧불 부유식 해상풍력발전단지 조감도.
▲울산에 설치 예정인 에퀴노르의 반딧불 부유식 해상풍력발전단지 조감도.

정준모 인하대학교 조선해양공학과 교수 jmchoung@inha.ac.kr


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