2021.12.02
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편집자 주:

대한민국은 전력공급의 그리드로서 고립된 섬이며, 부동산 가격이 높고 육상의 풍질이 좋지 않아 신재생 에너지원으로 육상풍력을 확대하기 어렵고 근해의 해상풍력은 어업에 커다란 악영향을 끼치기 때문에 현실적이지 못한 지리적 여건을 지녔지만 다행히 잠재적 해법으로 심해 바다에 부유식 터빈설치라는 가능성으로 열려 있다. 아래의 기사는 부유식 터빈기술의 미래전망을 이야기한다.  


스코틀랜드의 Aberdeenshire 해안에서 15마일 떨어진 북해의 폭풍우 치는 바다에서 5개의 떠있는 해상풍력 터빈이 수면 위로 574피트(175미터) 뻗어 있습니다. 노르웨이 회사 Equinor가 운영하는 30 MW 규모의 세계최초 수상풍력 발전소는 2017년부터 가동을 시작했지만 이미 영국의 에너지 발전분야에 새로운 기록을 세우고 있습니다.

대부분의 해상풍력 터빈은 고정된 기초 위에 해저에 고정되며 깊이가 약 165피트로 제한되지만, 부유식 터빈은 계류선으로 해저에 묶여 있습니다. 이 거대한 구조물은 육지에서 조립되고 보트로 바다로 수송됩니다.

바람이 강한 깊은 바다에 터빈을 설치하는 능력은 신재생 풍력을 생성하는 에너지원으로 바다의 엄청난 가능성을 열어 줍니다. 잠재적인 해상풍력의 80%가 깊은 바다에 의존합니다. 또한 부유식 터빈을 해안에서 훨씬 멀리 배치하면 해안주변의 영향때문에 반대하는 사람들과의 충돌을 피하는데 도움이 됩니다.

부유식 해상풍력은 아직 초기 단계로, 설치된 해상풍력의 약 32 GW 중 약 80MW(0.25%)만이 운용 중에 있습니다. 그러나 일부 전문가들은 상대적으로 부유식 새로운 기술이 비용과 설계의 어려움 및 어업의 반대를 포함한 장애물을 극복할 수 있다면 재생가능 에너지 믹스로서 중요한 부분이 될 수 있다고 말합니다.

미국은 전통적으로 해상풍력 발전에 있어 유럽에 뒤쳐져 있지만, 상황이 바뀔 수 있습니다. Biden대통령은 2030년까지 30 GW이상의 해상 풍력을 건설하겠다고 약속했습니다. 에너지 부처는 이 분야의 리더로 자리매김하기 위해 부유식 해상풍력 기술연구 및 개발에 1억 달러 이상을 투자하겠다고 밝혔습니다.

미국 동부해안의 안정적인 바람과 상대적으로 얕은 수심이 Martha’s Vineyard 해안에서 최근 승인된 대규모 플랫홈 Vineyard Wind 와 같은 해상풍력 프로젝트가 선호 대상이 되었지만, 서부해안의 경우에는 바닷물이 매우 깊습니다. 고정플랫폼 터빈 대신에 부유식의 터빈이 실용화되기를 희망하는 이유가 여기에 있습니다.

지난 5월, 바이든 행정부와 캘리포니아 주지사 Gavin Newsom은 부유식 해상풍력을 캘리포니아로 가져올 계획을 발표했습니다. 이들은 두 개의 해상지역을 선정하였는데 그 중 한 지역인 Morro 베이의 북서쪽 400 평방 마일의 면적으로 380대의 부유식 풍력터빈을 설치할 수 있으며, 다른 곳은 Humbolt 베이에서 멀리 떨어진 북쪽지역입니다. 두 지역의 프로젝트를 합치면 160만 가구에 전력을 공급할 수 있는 최대 4.6GW의 청정 에너지를 그리드에 공급할 수 있습니다.

Offshore Wind의 California협회의 전무이사인 Adam Stern은 “상기 발표는 진정한 변화의 이정표입니다”라고 선언합니다. 그는 “기후위기의 영향으로 캘리포니아 지역이 매일 산불과 가뭄에 시달리는 시기에 해상풍력은 수백만 명의 캘리포니아 주민들에게 깨끗하고 안정적인 전기를 제공할 수 있습니다.”라고 말했습니다.

국제에너지기구( International Energy Agency)는 세계가 2050년까지 탄소중립으로 가는 길을 실현하려면 2030년에서 2050년 사이에 매년 390 GW의 풍력발전(80GW는 해상발전)을 추가해야 한다고 추정합니다.

특히 2020년에 겨우 6GW를 약간 넘는 신규용량을 설치한 해상풍력 산업에게 특히 상기의 수치(80GW)는 엄청나게 과장된 수치입니다. 그러나 풍력발전의 비용이 감소하고 국가가 기후목표를 달성하기 위해 화석연료를 중지하기 바란다면, 이는 실현이 가능한 성장의 수치입니다.

해상의 떠다니는 바람이 얼마나 영향을 줄지는 불분명합니다. 노르웨이, 포르투갈 , 한국, 일본을 포함한 국가들은 26 GW 이상의 용량이 실현 가능한 것으로 추정하면서 부유식 해상풍력 프로젝트를 설치하거나 계획하고 있습니다.

“의심할 여지없이 바람은 탄소중립으로 가는 해법의 주요 영역입니다.”라고 텍사스 오스틴 대학의 엔지니어링 교수이자 에너지 전문가인 Michael Webber가 말했습니다. 그러면서도 그는 고정식 해상풍력이 향후 10년 동안은 지배적일 것이라고 예측하면서, 부유식 해상풍력의 발전규모가 커지는 데는 시간이 걸릴 것이라고 전망합니다.

확실히 극복해야할 장애물은 있습니다. 우선 비용이 중요합니다. 부유식 해상풍력 발전비용은 고정식 해상풍력 발전 비용의 약 2배이지만 기술이 발전하고 공급망이 개선됨에 따라 감소할 것으로 예상됩니다. 연구기관인 NREL(National Renewable Energy Laboratory)의 추정에 따르면 부유식 터빈 프로젝트는 2030년 경에 고정식 터빈 프로젝트와 동일한 비용으로 달성될 것입니다.

추가적인 문제는 부유식 터빈을 고정하기 위한 설계가 여러 가지의 방식으로 제안되고 있다는 점입니다. 일부 전문가들은 이렇듯 방식의 많은 가짓수가 비용절감을 더욱 어렵게 만들 것이라고 믿습니다.

세 가지 주요 부유식 풍력 터빈 설계에는 스파-부표(왼쪽), 반잠수식(중앙) 및 인장-다리 플랫폼(오른쪽)이 포함됩니다.

축약하면 세 가지의 주요 디자인이 있습니다. 스코틀랜드의 Hywind 부유식 터빈의 설계인 스파- 부표에는 터빈에서 아래로 그리고 균형을 잡기 위해 해수면 아래로 뻗어 있는 길고 무게가 있는 실린더 튜브가 있습니다. 설치 및 계획중인 프로젝트에 가장 일반적으로 사용되는 반잠수식-플랫폼은 모듈식이며 계류라인으로 고정된 부유식 원통형 구조물로 구성됩니다. 인장-다리 구조는 팽팽한 계류선으로 해저에 고정된 작은 플랫폼을 가지고 있습니다.

독일 슈투트가르트 대학의 풍력에너지 학과장인 Po Wen Cheng은 “실제로 세상에 얼마나 많은 설계개념이 있는지 다 세어보지 못했다”고 말합니다. “자동차 회사인 포드는 30가지 여러 유형의 자동차를 설계했지만 대중에게 경제적인 가격의 차를 만들 수 없었습니다. 결국 이들은 단지 T모델 하나만을 생산하였습니다. 우리가 정말로 비용을 낮추고 싶다면 그렇게 많은 다른 여러 개념을 수용할 수는 없습니다.”라고 그는 말했습니다.

일부 어업계에서는 해상풍력이 어업활동을 방해하고 어장을 훼손시키며 생계에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 우려를 표명했습니다.

미국 최초의 수상풍력 발전소는 Maine 대학교와 RWE Renewables 및 Mitsubishi 자회사인 Diamond Offshore Wind가 12MW의 에너지를 생성할 소규모 시범 프로젝트를 개발 중인 메인 지역의 사업으로 한정될 가능성이 있습니다.

해상터빈이 자신들의 어업을 방해한다고 말하는 랍스터 어부들의 엄청난 반대에 직면했습니다. 그들은 다행히 7월에 타협할 수 있었습니다. 이 시범 프로젝트는 계속될 것이지만 주 의회는 2031년 3월까지 주의 수역에서 새로운 산업용 풍력 프로젝트에 대한 금지를 결정했습니다.

어부들도 캘리포니아의 프로젝트에 대해 경종을 울렸습니다. 태평양 연안어부 연합회 사무총장인 Mike Conroy는 5월 성명에서 해상에서 떠다니는 바람을 이용한 풍력발전의 계획에 대한 성명에서 “수중생물에 대한 잠재적 영향과 관련하여 답변을 얻지 못한 질문들이 너무 많습니다”라고 주장합니다.

NREL의 해상풍력 연구책임자인 Walt Musial은 미국의 동해안이나 서해안을 따라 대규모로 해상 풍력을 배치하더라도 바다의 아주 작은 지역만을 차지할 것이며, 터빈의 설치는 신중하게 선택하여 배치될 것이라고 말했습니다. 그러나 그는 “최적의 공존을 보장하고 어업 공동체가 어업을 위해 터빈사업과 타협하고 설치지역의 내부를 접근할 수 있도록 돕기 위해” 원활한 의사소통이 계속 필요하다고 강조했습니다.

캘리포니아 정부는 내년에 Morro Bay와 Humboldt Bay지역을 상업용 임대로 제공할 것을 구상하고 있습니다. Stern은 부유식 해상풍력이 캘리포니아 주에서 보수가 좋은 수천 개의 청정에너지 일자리를 창출할 뿐만 아니라 천연가스 발전소의 은퇴를 가속화하여 환경영향의 부담을 과도하게 부담하는 지역사회의 오염을 감소시킬 수 있기를 희망합니다.

Po Wen Cheng 교수는 “미국해역에서 부유식 풍력터빈을 가동하는 데는 많은 어려움이 있지만 그 가능성에 대해서는 의심의 여지가 없습니다”라고 말합니다.

 

출처 : The Guardians(영국 가디언) on 2021-08-29.


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