풍력발전에 혁신을 띄우다, ‘부유식 풍력발전기’

풍력발전에 혁신을 띄우다, ‘부유식 풍력발전기’

 요즘 친환경 인식이 증가하면서 자연스럽게 신재생 에너지가 각광받고 있다. 하지만 기존 에너지 발전방식과 비교했을 때 단점이 많아 계속된 기술발전이 필요한 시점이다. 이번 이야기는 신재생에너지, 그중 풍력발전의 기술발전에 대해 말하고자 한다.

[사진 1. 풍력발전기]

출처 : pixabay

 ‘풍력발전’하면 떠오르는 것은 커다란 바람개비 모양으로 드넓은 언덕에서 돌아가는 모습일 것이다. 생각만 하면 영화처럼 로맨틱한 것 같지만 실제는 그렇지 않다. 엄청난 크기에 걸맞게 굉음을 내며 전파 방해 등 여러 문제점이 있다. 

 이로 인해 예전부터 육상 풍력발전보다 해상 풍력발전에 관심을 쏟았다. 해양은 육지보다 바람을 막는 장애물이 적어 바람의 난류와 풍속 변화가 적기 때문에 육상보다 1.5~2배로 발전량이 높다. 하지만 치명적인 단점이 있었으니, 고정식 풍력 발전의 기술로는 수심이 낮은 해안가 근처에만 풍력 발전기를 설치 할 수 밖에 없었다.

[그림 1. 기존 해상 풍력발전기]

출처 : 에너지경제신문

 그러나 육상 풍력발전에 비해 좋았지만 또다른 문제가 있었다. 수심이 깊은 해저 지반에 풍력발전기 기둥을 고정하기에는 막대한 비용이 들며 안정상에도 문제가 있기 때문에 해양 고정식 풍력발전은 수심 50m 이내 지역에만 설치할 수 있었다. 게다가 해안가 가까이 발전소를 건설하면 해안 경관과 주변 양식장을 해치기 때문에 주변 지역사람들의 반발이 만만치 않았다.

 분명 육상보다 해양의 풍력발전기가 효율적이다. 하지만 상용화하기엔 비용과 장소제한이 너무 막강했다. 만약 이 걸림돌을 무너뜨리는 기술이 있다면? 오늘, 여러분께 소개하는 기술이 바로 기존의 문제를 해소시키는 기술이다. 풍력발전에 혁신을 띄운 기술, ‘부유식 풍력발전’을 소개한다.

저렴한 비용과 확장성이 장점인 부유식 풍력발전, 과연 ‘부유식 해상 풍력’이 무엇일까?

 영국 스코틀랜드에서 ‘부유식 풍력 발전 단지’ 가 세계 최초로 풍력발전 상용화의 시작에 발을 내딛었다. 기존 고정식 풍력발전의 고질적인 문제점들을 해결 할 수 있는 방안이 등장 했다는 것이다.

[그림 2. 부유식 풍력발전기 “하이윈드 파일롯 파크”]

출처 : 이투데이

 2017년 스코틀랜드 바다에서 세계 최초로 모습을 들어낸 이 풍력발전기의 이름은 ‘하이윈드 파일롯 파크(Hywind pilot park)’이다. 이 풍력발전은 노르웨이의 정유기업 ‘스탓오일’과 스코틀랜드 정부의 프로젝트로 탄생한 혁신적인 풍력발전이다. 하이윈드 파일롯 파크는 기존 해상 풍력발전기처럼 기둥을 해저 지반에 고정하는 것이 아닌 ‘하이윈드’라는 풍력발전기를 바다 위에 띄워 설치한다.

 “바다 위에 띄운다면 넘어지지 않을까?” 라는 의문이 들 수도 있을 것이다. 하지만 그들의 획기적인 기술은, 바다 위 강한 바람과 파도 속에서도 풍력발전기를 쓰러지지 않게 했다. (최대 40m/s 풍속과 20m의 파고도 견딜 수 있다) 도대체 이를 가능케 한 기술의 정체는 무엇일까? 그 비밀은 하이윈드의 하부에 있다.

 하이윈드(풍력발전기) 하부는 원통형 부표로 이루어져 있다. 그리고 이 부표는 해저 지반에 연결된 3개의 고정장치 및 케이블로 연결되어 있다. 또한 주변의 하이윈드와 연결장치를 같이 공유하기 때문에 서로의 중심을 잡아줄 수 있다. 그렇기 때문에 기존 방식과 달리 깊은 바다에서도 설치가 가능하다.

 최근 ‘에너지 3020정책’을 시작으로 신재생 에너지 비중을 늘리기 위해 노력중인 우리나라도 풍력발전에 상당한 노력을 기울이고 있다. 에너지 발전은 나라의 환경을 따라가는 것이 당연한 만큼 삼면이 바다인 점을 잘 활용한다면 우리나라는 풍력발전 강국으로 성장 할 수 있을 것이다.

 풍속이 강하고 수심이 얕은 지역에서 경제성을 갖는 기존의 풍력발전은 우리나라의 지형적 특성과 맞지 않는다. 비교적 풍속이 강한 동해나 남해는 수심이 깊고 해저가 불균형해 대규모 고정식 해상 풍력 단지를 설치하기에는 어려움이 있고 서해안은 수심이 낮지만 동해에 비해 풍속이 약한 편이다. 수심이 깊고 해안에서 30km 이상 떨어진 동해포항, 남해, 제주 해역 등에서 부유식 풍력 발전으로, 취약한 한국의 해상 풍력사업을 성장시킬 수 있을 것이다.

국내 부유식 풍력 발전 산업은 민간의 사업이 아닌 대형 사업이기 때문에 정부 차원에서 이루어지고 있다. 또한 이제 기술 개발을 막 시작한 단계이지만 세계 최고 수준의 기술력을 자랑하는 조선해양 분야 기술과 흡사한 면이 많기 때문에 그 부분은 걱정하지 않아도 된다. 기술적인 부분이 부족한 것이 아니라 충분한 시장을 확보하지 못했기 때문에 환경만 조성되면 기술 개발 분야에서 외국과의 격차를 충분히 좁힐 수 있고, 상용화에 더 빨리 도달 할 수 있을 것이다.

참고문헌

이투데이, '부표처럼 떠 있는 신개념 풍력발전기 하이윈드' (http://www.etoday.co.kr/issue/newsview.php?idxno=1245582)

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