기초구조물 설계기법 개선 · 지지구조 자체평가 프로세스 개발
한전 전력연구원(원장 이중호)은 재생에너지 중심의 에너지전환 정책에 따른 해상풍력 단지개발 확대를 위해 ‘해상풍력 지지구조 최적화 설계기술 개발’에 착수했다고 12일 밝혔다.
정부는 ‘재생에너지 3020이행계획(안)’ 발표 이후 에너지전환을 지속적으로 추진하고 있다.
또한 제10차 전력수급 기본계획에 따르면 신재생에너지 설비는 꾸준하게 증가해 2036년에는 107.4GW 수준에 이르러 전체 발전설비의 45.3%가 신재생에너지 설비로 구성될 전망이다.
이에 한전에서는 2030년까지 전북 서남권 1.26GW, 전남 신안권 1.5GW, 제주 한림 0.1GW 등 약 2.86GW 규모의 해상풍력단지 개발을 계획해 진행하고 있다.
이에 발맞추어 전력연구원은 ‘국내 해역의 중형 해상풍력발전 플랜트 타당성 조사’를 시작으로 단지개발, 단지 통합 운영 및 수산업 공존 관리 등 전주기 해상풍력기술을 연구해 왔다.
최근에는 한전 주도의 해상풍력단지 개발이 진행됨에 따라 사업화에 직접적으로 활용하는 지지구조 설계·시공 및 해상터빈 운송·설치 기술에 대한 개발전략을 수립하한 바 있다.
전력연구원에서 착수한 ‘해상풍력 지지구조 최적화 설계기술 개발’은 전북 서남권 및 전남 신안권 해상풍력 지지구조의 기본 및 상세설계에 활용하기 위한 설계기술을 개발하는 것이다.
이 연구는 기존의 기초구조물 설계기법을 개선해 지지구조 선정·평가 프로세스를 개발하고 한전의 해상풍력 지지구조 설계기준을 수립할 계획이다.
기존의 기초구조물 설계기법은 암반에 기초의 선단부를 거치하는 선단지지말뚝을 기반으로 설계·시공해왔으나, 암반이 깊은 심도에서 도출될 경우 기초 길이가 과도하게 늘어나 공사비용이 증가하는 단점이 있다.
이에 전력연구원은 기초의 표면과 토양 사이에 작용하는 마찰력인 주면마찰력을 충분히 활용하여 기초의 암반거치가 필요하지 않은 합리적·경제적 설계를 통해 문제를 개선할 방침이다.
이를 위해 정확도가 높은 지반조사 방법인 해저 콘관입시험(CPT, Cone Penetration test) 바탕의 설계 프로세스를 정착시켜 최적 설계를 유도할 계획이다.
또한 지지구조 선정·평가 프로세스 개발을 위해 국내 15종 이상의 해양조건을 기반으로 모노파일, 자켓파일, 트라이포드 석션 버켓 등 대표적인 지지구조 형식에 대한 설계 데이터베이스를 구축할 예정이다.
이를 통해 수심, 지반 등의 해상별 조건에 따라 다양한 지지구조의 활용체계를 확립할 방침이다.
이와 더불어 국내 터빈, 해양, 강구조 등 각 분야의 전문가들과 협업하여 국내·외 관련 설계기준을 검토하여 국내 실정에 맞는 한전의 설계기준을 개발할 계획할 예정이다.
한전 전력연구원 관계자는 “해상풍력 지지구조 설계기술 개발을 시작으로 지지구조 설치기간 및 비용 절감을 위한 연구를 지속적으로 수행할 계획이다”라며, “전력연구원은 해상풍력 설계·설치 기술을 확보하고 국내 해상풍력 기술을 선도하여 에너지전환에 기여할 것이다”라고 말했다.