에너지신산업의 토대, 10대 전력기술④
[에너지신문] 한전은 에너지신산업의 상용화와 수출사업화를 적극 추진하고 있다. 이를 위해 한전 산하 연구기관인 전력연구원은 에너지신산업에 적용되는 10대 전력기술 개발에 주력하고 있으며, 그 성과물이 속속 모습을 드러내고 있다. 본지는 한전 전력연구원과 공동으로 10주간 10대 전력기술을 소개하는 코너를 마련했다.
①에너지저장기술 ②마이크로그리드기술 ③초전도기술 ④해상풍력기술 ⑤신송전기술(HVDC) ⑥스마트그리드기술 ⑦CO2 회수, 이용, 저장(CCUS)기술 ⑧청정화력기술 ⑨전력신소재기술 ⑩ICT융복합기술
해상풍력은 바람에너지가 풍부하고 인간의 거주지에서 멀리 떨어진 지역에 대규모로 개발, 대량의 전력을 얻고자 시작됐다.
이는 인간의 활동에 직접적으로 장애가 되지 않아 환경적 측면에서 유리하지만 파랑, 조류 등 가혹한 해양물리조건에 노출돼 안전한 건설, 운영에 문제가 되고 있다. 또 전력의 수요처와 떨어진 지역에 건설되기 때문에 계통연계에 있어 불리한 측면이 있다.
◆환경친화형 해상풍력기술
해상풍력 단지는 기존의 해역 사용자의 권리와 중첩될 수 있으며 지역 고유 생태계에 변화를 초래할 수 있다. 하지만 생태계 변화라는 것은 절대적으로 긍정 혹은 부정적일 수는 없다.
해상풍력은 근본적으로 폐기물과 같은 유해물질을 만들지 않아 환경영향이 상대적으로 매우 적고 2000년대 초반부터 설치된 외국의 해상풍력단지에서는 해상풍력 지지구조물 및 세굴방지공이 어초의 역할을 해 수산자원의 량이 증가한 사례를 공통적으로 보고하고 있다.
또한 영국 등은 해상풍력단지 내에서 어업활동을 허용, 주민들과 상생하고 있으며 최근에는 해상풍력단지 내 공간을 양식장으로 개발하는 연구를 진행하는 나라가 약 15개국에 달하고 있다.
다만 해양 생태계는 지역적으로 매우 다양하므로 풍력터빈에 의한 수중소음, 해저케이블의 전자기파에 의한 어류영향, 해저지반의 기질 변화에 따른 생물종의 변화 등 해양환경에 미치는 영향은 운영 중에도 투명하게 지속적으로 조사를 실시할 필요가 있다.
◆한전의 해상풍력기술 현황
해상풍력은 풍력터빈 1, 2기가 아닌 100MW 이상의 대규모 개발이기 때문에 우리나라의 경우 한전이 서남해 2.5GW 해상풍력 개발을 주도하며 기술개발에 나서고 있다.
한전은 단지의 입지선정 및 단지설계 기술을 확보하고 있으며 해상풍력 개발단가가 그리드패리티(grid parity)에 도달할 수 있도록 개발단가(Cost Of Energy)를 절감하기 위한 연구로 신개념 지지구조물, 일괄설치기술을 개발하고 있다.
해상풍력단지는 바람이 강해 풍력발전이 왕성하게 이뤄지고 있을 때 접근이 가장 어려운 특성이 있다. 따라서 원격에서 해상풍력시스템을 감시하고 제어하는 기술이 중요하다. 한전은 풍력단지 원격감시제어시스템(풍력단지SCADA)으로서 풍력단지운영시스템을 개발했으며 서남해 해상풍력 실증 및 시범단지에 활용될 예정이다.
해상풍력단지는 해양에 대규모로 개발되기 때문에 어업, 통항 등 해상활동과 간섭이 발생하며 이 부분의 사회적 수용성 여부가 향후 해상풍력 개발의 성패를 좌우할 가능성이 크다.
이에 따라 한전은 해상풍력과 수산업의 공존기술을 개발 중이며 향후 장기환경모니터링을 통해 환경에의 영향정도를 실제로 측정 평가하고 대응기술을 개발하며 측정한 자료는 일반에게 공개, 해상풍력의 환경영향에 대한 이해와 수용성을 향상시킬 계획이다.
◆해상풍력 기술개발의 방향
해상풍력은 재생에너지 가운데 가장 대규모로 개발이 가능해 미래의 전력산업이 재생에너지 중심으로 재편될 때 화력 및 원자력 등 기존의 대규모 전원을 대체할 유력한 수단으로 활용될 전망이다.
현재는 개발단가가 기존 전원에 비해 월등히 비싸지만 터빈 및 단지의 대형화, 시스템 대량생산 공급 및 산업공급망의 구축이 이뤄진다면 경제성 측면에서도 기존 전원 수준으로 하락할 것으로 예상된다. 따라서 향후 연구는 해상풍력의 개발 확대, 사회수용성 확보, 경제성 확보를 위한 신기술 개발에 집중될 전망이다.