해상풍력 시범단지 확대 적용 시 약 2,400억원의 투자비 절감
‘재생에너지 3020’ 계획 따라 ‘풍력 에너지 시장’ 확대 전망

▲ 유무성 연구원은 “획기적인 사업기간 단축이 가능하고 비용절감 효과 또한 크기 때문에 정부의 재생에너지 정책에 따라 향후 풍력시장이 열리면 석션버켓 기술은 반드시 확대될 것”이라고 밝혔다.     © 대전=조영관 기자

“2009년부터 진행해온 해상풍력 연구는 국가적 차원에서 꼭 필요한 기술인만큼 전력연구원 해상풍력연구팀에서는 사명감을 갖고 연구에 임했습니다.”

한전 전력연구원은 정부지원과제로 2014년 12월 착수한 ‘실규모 해상풍력 터빈을 탑재한 석션버켓 지지구조 실증연구’를 최근 완료했다.

이번 연구에는 전력연구원을 비롯해 (주)에드벡트(석션버켓 하드웨어 제작·설치), (주)나루이엠에스(구조해석·동해석), (주)네모파트너즈엔이씨(경제성·비용절감 분석) 등의 기관들이 참여했다.

연구 책임자인 한전 전력연구원 에너지신산업연구소 신재생&ESS 그룹 유무성 책임연구원은 “석션버켓 기술은 이전에 해외에서 해양구조물 계류앵커 혹은 부유식 방파제 하부기초 등으로 쓰이던 공법으로, 전력연구원에서 이를 기상탑과 풍력발전 하부기초로 확대 적용한 것”이라고 설명했다.

‘석션버켓 해상풍력시스템’은 석션펌프를 이용해 파일 내외부의 수압(水壓) 차를 발생시켜 해상풍력 발전기의 하부기초를 해저면에 관입하는 신개념 기초설치 공법이다.

즉, 대형 강관(직경 5m~6m)을 해저면에 거치한 후 대형 강관 상부에 달린 석션펌프를 이용해 파일 내부의 물을 배출한다. 이때, 파일 내부의 압력이 낮아지면서 외부의 수압과의 차이가 발생하게 되는데 이러한 수압차를 관입력으로 이용해 기초를 설치하는 기술이다.

유무성 연구원은 “하부 기초 구조물이 500~600톤 정도 되기 때문에 해저면에 내려놓으면 자체 중량에 의해 해저 지중으로 1~2미터 정도 들어가게 되고 이는 파일 내부를 밀폐하는 역할을 해서 이후 석션펌프 가동을 통해 설계심도까지 추가관입을 시행한다”고 설명했다.

유 연구원은 이어 “석션공법은 기존의 말뚝(파일)을 해저지반에 항타해 지지구조물을 설치하는 자켓방식에 비해, 잭업 바지선 및 햄머 등의 대형장비 사용이 불필요하고 수압만으로 설치하기 때문에 소음·진동이 전혀 없는 매우 친환경적인 공법”이라고 설명했다.

따라서, 석션버켓 기술은 기존 자켓파일 공법 대비 제작과 설치비를 30% 이상 절감시킬 수 있다. 특히 해상풍력 시범단지 적용 시 약 2,400억원의 투자비 절감이 가능하고, 기존 자켓파일 공법 대비 공사기간을 30일 이상 단축할 수 있다.

한전 전력연구원에서는 이번 석션버켓 해상풍력터빈을 군산 앞바다에 설치한(2016년) 후, 실 계통에 연결해 지난 3월부터 운전을 시작해 현재까지 약 1.8GWh의 전력을 생산하고 있다. 또한, (주)한국해상풍력이 구축하고 있는 ‘서남해 해상풍력 실증단지’에도 1기를 설치해 외해(外海)에서의 상업 실증도 수행하고 있다.

석션버켓의 기술적 성과와 학문적 성취를 바탕으로 전력연구원에서는 지난해 10월 미국 지반분야 최대학회인 DFI의 올해의 프로젝트상을 수상했고 미 전역에 배포되는 기술저널의 커버스토리에 등재된 바 있다.

정부는 지난해 12월 발표한 ‘재생에너지 3020’ 이행계획을 통해 풍력 등 신재생에너지 비중을 향후 2030년까지 20%로 확대한다는 방침이다. 이에 따라 국내 풍력 시장 또한 점차 확대될 것이라는 전망이 나온다.

유무성 연구원은 “현재 석션버켓에 대한 기술인지도가 부족하고 전문기술인력 또한 부족한 상태로 단기적인 시장확대는 어려울 전망이지만, 획기적인 사업기간 단축이 가능하고 비용절감 효과 또한 크기 때문에 정부의 재생에너지 정책에 따라 향후 풍력시장이 열리면 석션버켓 기술은 반드시 확대될 것”이라고 밝혔다.

▲ 미국 뉴올리언스에서 개최된 DFI 42차 연례회의 2017 Outstanding Project Award 시상식. 우측부터 사우스다코타 기술대학 방상철교수, Moffatt & Nicole의 Gerald Houlahan 부사장, (주)에드벡트 이태환 회장, 한국전력공사 전력연구원 배성환 원장, 유무성 연구원, 정민욱 연구원     © 매일건설신문

/조영관 기자