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넓은 바다에서 불어오는 바람을 에너지로 바꿔주는 해상풍력!

다른 재생에너지 발전에 비해 지리적 영향이 적고, 대단지 조성도 가능한 해상풍력은
전 세계에서 가장 핫한 재생에너지로 주목받고 있는데요.

해상풍력은 육지와 가까운 해안가, 깊은 심해 등
설치되는 위치에 따라 발전기를 지지하는 하부구조물의 종류가 달라진답니다.

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해상풍력의 종류는 크게 ‘고정식’과 ‘부유식’으로 구분됩니다.
먼저, 고정식 해상풍력은 해저 지반에 구조물을 설치하여 발전기를 고정하는 방식으로,
일반적으로 수심이 60m 이하인 경우에 사용되는데요.

그중 30m 이내의 얕은 수심에서 주로 사용되는 모노파일(Monopile)은
그리스어로 ‘단 하나의’라는 의미를 가진 ‘mono’와 땅 속에 박아 고정하는 기둥을 지칭하는 ‘pile’의 합성어로,
단일한 기둥 형태로 되어 있는 하부구조물을 가리킵니다.
제작과 설치가 용이하고, 비교적 낮은 비용으로 유지가 가능해
전 세계 해상풍력 하부구조물 중 무려 76%가 모노파일 형태로 되어 있죠.(GWEC Market Intelligence, 2022)

모노파일은 외부는 강철로, 내부는 콘크리트 등의 재료로 보강해 만들어지는데요.
때문에 안정성은 높지만 부식에는 다소 약하고,
수심이 깊어질수록 경제성이 떨어지고 설치에도 기술적인 한계가 많아
먼 바다에서 사용하기에는 어렵다는 단점이 있습니다.

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그래서 비교적 깊은 수심인 30~60m에서는 재킷(Jacket) 타입의 하부구조물이 주로 사용됩니다.
재킷은 모노파일과 달리 3~4개의 기둥을 여러 개의 파이프가 감싸고 있는 형태로, 안정성이 더욱 높은 것이 특징이죠.

복잡한 구조를 지닌 재킷을 제작하기 위해서는 2백여 개의 크고 작은 강철 파이프가 필요한데요.
깊은 바다의 높은 압력과, 수십에서 수백 톤에 이르는 발전기 무게를 견뎌야 함은 물론,
바닷물에 의한 부식도 최소화해야 하기 때문에 제작이 매우 까다롭습니다.

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지반에 구조물을 설치하기 어려울 만큼 수심 깊은 바다에는 발전기를 물 위에 띄우는 부유식 해상풍력이 적합합니다.

부유식 해상풍력은 바다 위에 떠 있는 상태에서 막대한 발전기의 하중을 버텨야 하고,
거칠고 불규칙한 파도나 조류에도 안정을 유지해야 하기 때문에 하부구조물의 역할이 더욱 중요하죠.

부유식 해상풍력의 하부구조물은 공통적으로 발전기를 지탱하는 ‘부유체’와
이를 고정하기 위해 해저에 설치되는 ‘앵커’ 및 ‘케이블’로 구성되어 있는데요.
부유체의 형태에 따라 그 종류가 달라집니다.

대표적인 부유식 해상풍력 하부구조물 중 먼저 원통형 하부구조물은
말 그대로 하나의 원통 구조로만 이뤄져 있어 제작이 간단합니다.
하지만 길쭉한 형태이기 때문에 80~100m 이상의 깊은 수심에서만 설치가 가능하고
*크레인 선박으로 원통 부유체를 수상으로 옮긴 후,
구조물을 바다에 세우며 설치해야 하기 때문에 설치 비용이 높다는 단점이 있습니다.

*크레인 : 하물(荷物)을 들어올려서 상하·좌우·전후로 운반하는 기계 장치.

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그에 비해 넓은 수평 형태인 반잠수식 하부구조물은 크레인 없이 *예인선만으로도 설치가 가능해 비용이 낮고,
물과 접촉하는 면적이 넓어 상하 운동이 적기 때문에 안정성 역시 매우 높죠.

이러한 장점들로 최근 시행되는 부유식 해상풍력 프로젝트들은 대부분 반잠수식 하부구조물을 채택하고 있는데요.
실제로 2022년 기준, 설치 완료 및 예정인 부유식 해상풍력 하부구조물 중 반잠수식은 14,265MW 규모로,
1,937MW 규모인 원통형에 비해 10배에 가까운 점유율을 가지고 있습니다.(DOE, 2022)

*예인선 : 다른 배나 플랫폼 등을 끌거나 밀어서 움직이는 것을 주 목적으로 하는 선박.

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SK에코플랜트는 해상풍력 전문 자회사 SK오션플랜트와 함께
글로벌 해상풍력 하부구조물 시장을 선도하고 있습니다.

SK오션플랜트는 대만 해상풍력 하부구조물 시장의 44%를 점유하고 있을 만큼
아시아에서 그 경쟁력을 인정받은 No.1 기업인데요.
특히, 재킷 중심의 고정식 하부구조물과 반잠수형 부유식 하부구조물 기술로 큰 주목을 받고 있죠.

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SK오션플랜트에서 제작하는 재킷은 최대 높이 94m, 최고 무게 2,200t에 이릅니다.
이는 아파트 30층 높이, 일반 여객기의 약 8배 무게와 비슷한 어마어마한 규모죠.
이러한 세계 최대 수준의 고정식 해상풍력기 제작이 가능한 비결은 바로
SK오션플랜트의 ‘후육강관’ 기술력!

후육강관은 두꺼운 철판을 구부려 만든 초대형 산업용 파이프로,
최대 지름 10m, 철판 두께만 최대 150mm에 이르기 때문에 제작 과정이 매우 까다로운데요.
SK오션플랜트는 지난 2000년 전량 수입에 의존하던 후육강관을 국내 최초로 국산화에 성공,
이후 끊임없는 기술 개발을 거듭하며 해상풍력 하부구조물 분야를 선도하고 있답니다.

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부유식 해상풍력 하부구조물 분야에서는 SK에코플랜트-SK오션플랜트 간의 시너지가 돋보이는데요.
SK오션플랜트는 현재 8MW급 부유식 해상풍력 시스템 개발 국책과제에 참여해 부유체의 기본설계와 제작을 진행하고 있고요.

SK에코플랜트는 순수 국내 기술로 10MW급 반잠수식 하부구조물 ‘K-부유체(K-Floater)’를 개발!
*DNV(노르웨이 선급협회)로부터 기본설계 인증을 획득하기도 했죠.

K-부유체는 기상 통계상 50년에 한 번꼴로 발생하는 초속 약 40m/s의 태풍은 물론,
2m/s의 조류, 10m 높이의 파도 등 극한의 바다 환경에서도
구조적, 기능적으로 매우 높은 안정성을 유지하며 그 기술력을 인정받고 있답니다.

*DNV(노르웨이 선급협회) : 해양, 석유 및 가스, 에너지 분야의 인증 및 평가기관.

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K-부유체는 경남 고성에 2026년 준공될 160만m² 규모의 SK오션플랜트 신야드에서 본격 생산될 예정인데요.
93만m² 크기의 기존 야드에 신야드까지 준공되면
SK오션플랜트는 연간 약 65만t에 달하는 세계 최고 수준의 해상풍력 하부구조물 생산능력을 갖추게 된다고 합니다.

뛰어난 기술력과 독보적 생산 능력을 기반으로
글로벌 해상풍력 시장을 이끌고 있는 SK에코플랜트와 SK오션플랜트의 활약을 앞으로도 기대해 주세요!