스스로 조립하는 해상 풍력 발전기 설치 시스템…윈드 스파이더 [고든 정의 TECH+]

해상 풍력 발전은 여러 가지 장점이 있습니다. 바람은 장애물이 없는 바다에서 더 일정하고 강해 같은 크기의 풍력 발전기도 바다에서 발전 효율이 더 우수합니다. 또 한정된 자원인 토지를 사용하지 않고 보존할 수 있습니다. 해변에서 적당한 거리만 두면 소음 및 시각 공해에서도 자유롭습니다.

이런 이유로 바람이 강한 바다에 인접한 선진국들은 해상 풍력 발전에 상당한 공을 들이고 있습니다. 예를 들어 영국 해안에서 120km 떨어진 혼시 풍력 발전소(Hornsea Wind Farm)는 6GW급 대규모 풍력 발전소로 2030년대에 건설이 완성되면 수백만 가구가 필요한 전력을 공급할 수 있습니다. 우리나라 역시 대규모 해상 풍력 발전소 건설을 위한 준비가 한창 진행 중입니다.

하지만 해상 풍력 발전소 건설 단가는 육지보다 비쌉니다. 바다에 풍력 발전기를 건설하기 위해서는 풍력 발전기의 날개인 블레이드와 발전기 본체 등을 바다 높이 솟아 있는 타워 위로 올릴 거대한 크레인 선박이 필요합니다. 최근 등장하는 대형 풍력 발전기 가운데는 풍차의 지름이 수백m에 달하는 것도 있어 크레인 선박 역시 커지고 있습니다.

문제는 대형 크레인 선박을 이용해도 풍력 발전기 조립이 쉽지 않다는 것입니다. 풍력 발전기는 기본적으로 바람이 강한 곳에 건설합니다. 하지만 바람이 센 바다에서 대형 항공기 날개 너비와 맞먹는 길이의 블레이드를 설치하는 일은 쉽지 않습니다. 해상 풍력 발전기 건설을 위해 값비싼 특수 대형 크레인 선박을 임대하지만, 사실 바람이 잠잠해질 때까지 기다리면서 대기할 때가 많고 이는 설치 비용 증가로 이어집니다.

역시 해상 풍력 발전에 공을 들이고 있는 노르웨이 정부는 해상 풍력 발전기 개발 스타트업인 윈드 스파이더(Wind Spider)에 1500만 유로의 자금을 지원한다고 발표했습니다. 이들 개발하는 자체 조립형 해상 풍력 발전 설치 크레인이 앞으로 해상 풍력 발전기의 설치 비용을 크게 절감할 수 있기 때문입니다. 예상대로만 된다면 설치 비용(풍력 발전기 자체 비용은 제외)을 절반까지 줄일 수 있을 것으로 기대됩니다.

윈드 스파이더의 자가 조립식 해상 풍력 발전기 조립 시스템은 이미 지상에서 시도한 모듈식 자체 조립용 크레인과 비슷합니다. 거대한 풍차 같은 풍력 발전기를 건설하기 위해서 우선 타워를 건설하는데, 이 과정에서 타워를 타고 올라가는 크레인을 이용해 스스로 조립하면서 점점 더 높여 나가다가 최종적으로 발전기 본체와 여기에 연결된 거대한 날개인 블레이드를 하나씩 조립하는 것입니다.

다만 바다에서 지상용 크레인을 그대로 사용할 순 없기 때문에 윈드 스파이더는 알루미늄으로 무게를 줄이고 파도와 바람에 흔들리는 환경을 고려한 특수 크레인을 개발했습니다. 그리고 블레이드를 쉽게 조립하기 위한 특수 고정 장치도 개발했습니다. (사진 참조)

물론 이 경우에도 부품을 운반하기 위한 선박은 필요하지만, 타워에 고정된 크레인에 부품을 넘겨주기만 하면 되기 때문에 시간과 비용이 크게 절감됩니다. 윈드 스파이더 측은 설치 비용은 물론 수리 및 유지 보수를 위해서도 이 크레인 시스템을 사용해 전체 비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 보고 있습니다.

해상 풍력 발전은 설치 비용이 비싸기는 해도 앞으로 고정식이든 부유식이든 간에 상당한 발전 잠재력을 지닌 신재생 에너지로 주목받고 있습니다. 신기술을 통해 설치 비용을 절감할 수 있다면 해상 풍력 발전의 미래는 더 밝아질 것입니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com