바다도 육지도 OK! 풍력발전기 어디까지 설치할 수 있을까?

바람의 힘으로 에너지를 얻는 풍력발전은 무공해 청정발전 방식이라는 점에서 전 세계인들의 환영을 받고 있습니다. 풍력 발전기는 육지뿐만 아니라 바다에서도 다양한 형태로 설치되어 있습니다. 오늘은 풍력발전기의 다양한 설치 방식과 각각 가진 특성 및 장점에 대해 이야기해 볼까요?

육상 풍력과 해상 풍력, 설치 지역마다 다를까?일반적으로 풍력 발전기는 땅바닥에 설치된 모습을 떠올리기 쉽습니다.그러나 바다에서 풍력 발전기를 설치하는 방식도 각광을 받고 있습니다.풍력 발전기는 설치 지역마다 큰 육상 풍력과 해상 풍력으로 나누어지는 것이지만.육상 풍력은 바람이 강한 지속적으로 불 것으로 기대되는 능선의 같은 지형에 발전기를 설치하는 방식입니다.바닥에 설치 할 분, 공사 기간이 짧은 설치비와 운영비가 적다고 하는 장점이 있습니다.평소의 관리에도 용이합니다.그러나 풍력 발전기가 회전하는 과정에서 소음이 발생하는 만큼 주위에 거주하는 주민으로부터 다양한 민원이 발생할 점이 문제입니다.또 육상 생태계가 훼손될 가능성이 있어 발전이 경제적일 만큼 풍력 자원이 풍부하게 위치하며 입지가 제한적으로 풍력 발전기를 대단지에 조성하기는 어렵습니다.

해상풍력발전기를 설치하는 두 가지 방법! 바다에 풍력발전기를 설치할 경우 사람의 거주지역에서 멀리 떨어져 있기 때문에 소음은 문제 없습니다. 뿐만 아니라 바다는 매우 광대하기 때문에 풍력 발전기를 고밀도로 집적하여 대단지를 건설할 수 있어 발전 효율이 커지는 장점도 있습니다. 그래서 최근에는 해상풍력이 많은 관심을 끌고 있습니다. 해상 풍력 발전기의 설치 방법은 고정식과 부유식의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 고정식은 풍력 발전기 터빈을 지탱하는 수직 기둥이 해저에 고정되어 있는 방식입니다. 이와 달리 부유식은 풍력발전기의 수직기둥이 해저에 고정되지 않고 수중에 떠 있는 방식으로 해저에 설치된 케이블로 일정 위치 범위에 있도록 하는 방식입니다.

윤종길, 풍력발전현황 및 산업동향 – 해상풍력 및 부유식 해상풍력을 중심으로 KDB산업은행 미래전략연구소 (원 이미지출처 : 울산시)

고정식 설치, 어민들의 활동을 방해할 수 있는가?고정식 설치는 육상풍력발전기보다는 설치가 어렵지만 부유식에 비해 설치가 용이하고 운영관리비가 낮다는 장점이 있습니다. 또한 대단지를 조성하기에도 좋습니다. 그러나 통상 수심이 낮아 해저에 접근하기 쉬운 연안 지역에 주로 이용되는 설치 방식인 만큼 연안 생태계를 훼손할 가능성이 높습니다. 또한 주변 해역에서 어업 활동을 하는 어민의 어업권이 침해되는 등의 민원이 발생하는 것이 문제점입니다.

수심이 깊은 곳에 설치할 수 있는 풍력 발전기는 무엇일까?부유식 설치는 크게 3타입의 구조물이 있습니다.우선 반잠수식(Semi-submersible)구조물은 수심 약 40~50m해역에 통상 설치되는 구조물에서 얕은 수심에 설치할 수 있습니다.육지에서 조립할 수가 설치하고 계류하는 데 필요한 비용이 낮습니다.그래도 구조가 상대적으로 복잡하고 생산 비용이 높은 바다의 파도에 따른 움직임이 큰 것이 단점입니다.다음에 TLP(Tension Leg Platform)방식은 수심 약 50~60m해역에서 이용되는 방식입니다.구조물의 질량이 작고 생산 비용이 낮습니다.육지에서 조립할 수 있고 구조적으로 안정성이 높습니다.그러나 아직 실제로 운용된 경험이 적은 것이 위험 요인이며 설치하고 관리하는 과정이 복잡하다는 단점이 있습니다.또 구조물과 해저 지면을 케이블로 연결하는 앵커 링 시스템의 하중이 높고 운용이 어렵다는 문제도 있습니다.스파 방식은 수심 약 80~100m의 깊은 해역에서 이용되는 방식으로 간단한 구조로 되어 있는 특징이 있습니다. 설치 비용이 낮고 구조적으로 안정되어 파동을 적게 일으킵니다. 그러나 해안에서 조립하여 유지보수하는 것이 제한적으로만 가능하다는 단점이 있어 일정 깊이 이상의 수심에서만 설치할 수 있으며 인근 바다에는 설치할 수 없습니다. 또한 설치하는 과정에서 대형 리프트 크레인이 필요한 방식입니다.자연의 힘으로 에너지를 창출하는 재생 에너지.그 중에도 풍력 발전은 재생 가능 에너지 중에서도 최초에 입지를 굳혔어요.풍력 발전기의 위치에 의해서 설치가 다른 것이 매우 흥미 있고 즐겁게 느껴집니다.아직 육상 풍력과 해상 풍력은 각각의 장단점을 갖고는 있지만 기술 발전으로 보다 효율적이고 친환경 풍력 발전기의 새 버전이 태어나지 않을까요?[참고 문헌]윤·김종길, 풍력 발전 현황 및 산업 동향-해상 풍력 및 부유식 해상 풍력을 중심으로 KDB산업 은행 미래 전략 연구소 전·지훈, 이·존슨, 해상 풍력 발전, KISTEP브리프 53[사진 출처]pixabay윤·김종길, 풍력 발전 현황 및 산업 동향-해상 풍력 및 부유식 해상 풍력을 중심으로 KDB산업 은행 미래 전략 연구소