해상풍력발전

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해상풍력발전(Offshore wind power)은 풍력터빈을 호수, 피오르드(fjord) 지형, 연안과 같은 수역에 설치하여 그 곳에서 부는 바람의 운동에너지를 회전날개에 의한 기계에너지로 변환하여 전기를 얻는 발전방식을 말한다.

2008년 말까지 해상풍력발전 총 누적용량은 총 풍력발전 누적용량의 1%가 약간 넘는 수치인 1,473MW이며 2008년에는 30% 증가율과 같은 수치인 350MW가 추가되었다.[1]

해상풍력발전의 필요성[편집]

육상풍력발전의 발달로 인하여 풍력터빈이 대형화 되었다. 이에 따라 설치 장소의 한계가 드러나게 되었고 터빈의 대형화로 인한 소음문제, 설치 및 운반문제, 시각적인 위압감 등이 문제로 야기되었다. 따라서 이러한 육상풍력발전의 문제점을 해소하기 위한 해결책으로 해상풍력발전이 고안되었다.

해상풍력발전 주요 기술[편집]

기초(Foundation)[편집]

대표적인 4가지 타입으로 나누어 설명할 수 있다.

콘크리트 케이슨 타입(Concrete caisson type)[편집]

제작 및 설치가 용이하여 초기 해상풍력발전단지에 사용된 타입으로 Vindeby, Middelgrunden, Nysted 해상풍력발전단지 등에 적용되었다. 비교적 얕은 6~10m의 수심에서 사용가능하며 자중과 해저면의 마찰력으로 위치를 유지한다. 기초 직경은 12~15m이며 불량지반에서는 편심경사로 안정성 문제를 유발할 가능성이 있다.[2]

모노파일 타입(Monopile type)[편집]

현재 가장 많이 쓰이고 있는 해상풍력발전단지 기초 방식이며 25~30m의 수심에 설치가 가능하다. Horns Rev, North Hoyle, Scroby Sands 해상풍력발전단지 등에 적용되었으며 해저면에 대구경의 파일(pile)을 항타(Driving) 또는 드릴링(Drilling)하여 고정하는 방식으로 대단위 단지에 이용하는 경우 경제성이 좋다. 기초 직경은 3~3.5m이며 부재에 대한 피로 하중이나 부식 문제가 있다.[2]

자켓 타입(Jacket type)[편집]

현재 해상풍력발전단지 보유국에서 많은 관심을 보이고 실증 중에 있는 타입으로 수심 20~80m에 설치가 가능하다. 영국의 "The Talisman Beatrice Wind Farm Demonstrator" 프로젝트에서 적용된 이 타입은 자켓식 구조물로 지지하고 말뚝 또는 파일(pile)로 해저에 고정하는 방식이다. 대수심 해양의 구조물이고 실적이 많아 신뢰도가 높은 편이며 모노파일 타입과 마찬가지로 대단위 단지 조성에 이용하는 경우 경제성이 좋다.[2]

부유식 타입(Floating type)[편집]

미래 심해상 풍력발전의 필수 과제라고 할 수 있는 부유식 타입은 수심 40~900m에 설치가 가능하도록 많은 풍력회사에서 연구 중이다.[2]

송전망 연결[편집]

인디비주얼 커넥션(Individual connection)[편집]

다른 프로젝트에 영향을 주지 않으며 케이블 길이가 가장 짧은 것이 특징이다. 문제점이 발생했을때 발생위치를 명확하게 알 수 있지만 케이블 연계를 위한 필요면적이 넓으며 운영 유연성이 부족하고 환경적으로 영향을 많이 준다는 단점을 가지고 있다.[2]

메쉬 그리드(Mesh Grid)[편집]

중개 송전로 사용으로 부분 부하시 효율 저하를 최소화 할 수 있으나 기술 및 상업성을 고려한 설계가 요구되며 투자 비용이 크다. 전체 부하 시 다른 방식에 비해 장점이 없다.[2]

레디얼 컨피겨레이션(Radial Configuration)[편집]

케이블 연계를 위한 필요면적이 적어 인허가를 받기 쉬우며 환경적 영향이 적다. 하지만 케이블의 길이가 길어지고 운영 유연성이 부족하다는 단점이 있다.[2]

주석[편집]

  1. http://www.wwindea.org/home/images/stories/worldwindenergyreport2008_s.pdf
  2. 한경섭, 해상풍력 현황 및 전망, 2009 해상풍력 세미나, 2009년 6월 3일