포스코-SK에코플랜트, 해상풍력구조물 ‘K-부유체’ 공동개발 성공

포스코와 SK에코플랜트가 순수 국내 기술력으로 부유식 해상풍력 부유체를 공동 개발하는 데 성공했다. 친환경 해상풍력시장에서 성장 발판을 마련했다는 평가다. 양사는 7일 세계적으로 권위있는 전문 인증기관인 DNV사(社)로부터 기본설계 인증(AIP)을 받았다고 밝혔다. 2021년부터 ‘K-부유체(K-Floater)’의 공동개발에 착수한 지 2년 만의 성과다. AIP(Approval In Principle)는 조선해양 및 산업플랜트 분야에서 새로운 기술·설계에 대해 공학적 분석 및 위험도 평가 등을 통해 해당 기술이 선박 또는 해양구조물에 적합한 신뢰 수준과 타당성을 갖추고 있음을 승인하는 것이다. 

부유체는 부유식 해상풍력의 핵심 구조물이다. 부유식 해상풍력은 바다 지면에 고정하는 고정식 해상풍력과 달리 풍력발전기를 바다 위에 부표처럼 띄워 전기를 생산하는 방식이다. 바람이 더 강한 먼 바다에 설치해 전기생산 효율이 높고 수심이 깊은 곳에도 조성이 가능해 입지 제약을 덜 받는다는 장점이 있다.

이번에 인증을 받은 부유체는 KAIST, 제주대학교, 마린테크인 등 국내의 산학 기술로만 설계된 최초의 ‘K(한국형)-부유체’다. 도크의 수심이 얕은 국내 제작사들의 여건을 고려해 운송과 설치가 용이하도록 부유력을 증가시키는 기둥형으로 디자인했다는 게 특징이다.

또 10MW이상 대형 터빈 설치가 가능한 반잠수 부유식 모델로 약 40m/s 태풍을 버틸 수 있고, 2m/s 조류, 10m 파고 등 극한의 자연환경에서도 구조적·기능적 안정성을 유지할 수 있다. 선박해양플랜트연구소는 또 2022년 9월 3주간의 부유체 성능 수조실험을 성공적으로 마쳤다. 해당 실험에서 유럽에서 제작하는 부유체와 동일한 기술 성숙도도 확인됐다.

보통 부유체 1기에는 MW당 200~300톤의 강재가 사용된다. 포스코는 K-부유체에 포스코의 풍력용 성능향상 특화강재인 균일 항복강도(Yield Point) 제품, 내피로강, 고연성강 등을 적용해 부유체의 전체 중량을 감소시키면서 구조 안정성을 향상시킬 계획이다.

풍력 구조물은 최근 대형화되고 육상에서 해상으로 시장이 확대되는 추세다. 피로수명에 대한 중요성이 높아졌기 때문이다. 피로하중을 지탱하기 위해 판 두께를 증가시키는 것이 일반적이다. 포스코가 개발한 내피로 후판제품을 10MW 이상급 부유식 해상풍력에 적용 시 강재 사용을 약 5% 이상 절감하면서 피로수명을 10% 이상 증가시킬 수 있다. 이를 통해 전력 단위당 생산비용(LCOE, Levelized Cost Of Electricity) 절감에도 부응할 수 있을 것으로 기대된다. 

인증수여식에 참석한 포스코 김성연 철강솔루션연구소장은 “해상풍력 기술독립을 위한 한국형 부유식 해상풍력 Supply Chain을 구축하는 것은 매우 의미 있는 일”이라며,“동남해안 부유식 해상풍력 발전사업의 성공을 위해 포스코의 우수한 그린어블(Greenable)* Wind 강재 공급 및 부유식 해상풍력 관련 솔루션 제공으로 고객사인 SK에코플랜트를 적극 지원하겠다”고 말했다.

향후 포스코는 SK에코플랜트와 긴밀히 협력해 상세설계 및 제작·시운전 단계를 거쳐 국내 부유식 해상풍력 기술을 완성할 계획이다. 최초 모델은 SK에코플랜트가 참여하고 있는 동남해안 해상풍력 프로젝트에 우선 적용할 방침이다. 상용 운전은 2027년 1분기에 개시할 예정이다. 

한편 해상 풍력발전을 포함한 친환경 풍력 에너지 시장은 고속 성장할 전망이다. 정부가 최근 발표한 10차 전력수급기본계획에 따르면 2036년 기준 육·해상 풍력발전 목표치는 2021년 대비 20배 이상 증가한 34GW에 이를 전망이다. 세계풍력에너지협의회(GWEC)는 전체 해상 부유식 해상풍력 시장이 2030년까지 18.9GW에 달할 것으로 보고 있다. 관련 업계는 10MW급 부유식 해상풍력에 들어가는 부유체 단가를 90억원 내외로 추산한다. 세계풍력에너지협회의 전망을 기준으로 하면 부유체 시장만 최대 약 17조 원 수준으로 성장할 것으로 기대된다. 

포스코와 SK에코플랜트는 이같은 전망을 토대로 2021년 4월 ‘부유식 해상풍력 고유 부유체 개발과 및 실증기술 공동개발’에 대한 업무협약을 맺었다. 협약에 따라 포스코는 부유체의 기본설계 및 성능향상강재를 적용한 경제성 향상 기술개발을 맡고, SK에코플랜트는 해저터널, 시추선 등 해상 엔지니어링 경험을 기반으로 상세설계를 포함한 실증기술 개발을 진행하고 있다.