2. 기술 동향
2.5. 해양복합발전 기술 현황
☐ 한국해양과학기술원에서는 500㎾급 진동수주형 파력발전장치의 설계를 완료하고, 2011년에 제주해역에 실증플랜트가 설치되었음.
[그림 2.36] 주전 A호
[그림 2.37] 500㎾급 진동수주형 파력발전장치
☐ 조력, 조류, 파력, 해수온도차는 해수의 운동에너지와 온도차에너지를 이용하는 직접적인 해양에너지원이라고 할 수 있으며, 부가적으로 태양광, 풍력, 바이오 에 너지를 적용할 수 있음.
[그림 2.39] 해양복합 에너지의 구성
☐ 해양에너지원은 신재생에너지의 특성상, 시간 및 기상조건에 따라 발전량의 편차 가 크므로 안정적인 발전을 위하여 에너지 저장 시스템을 적용하는 방법 등이 추 진되고 있음.
[그림 2.40] 안정적인 해양복합발전을 위한 구성
☐ 해양에너지 복합발전은 에너지원의 조합(Energy Combination)과 지지구조물 (Platform)의 종류에 따라 분류할 수 있음.
☐ 발전의 목적 이외에도 바다목장, 해수담수화, 수소생산의 개념과 함께 구성될 수 있음.
☐ 지지구조물은 크게 부유식과 고정식 구조물로 구성되나, 다목적을 고려하여 에너 지섬의 개념도 함께 제시됨.
[그림 2.41] 해양에너지원과 플랫폼에 따른 복합발전 구성 종류
☐ 일반적으로 파력발전과 해상풍력발전의 적지가 일치하기 때문에 파력-해상풍력 연계형 발전시스템 기술개발이 경제성 있는 해양복합발전 시스템으로 활발한 연 구가 진행되고 있음.
☐ 유럽을 중심으로 심해역 해상풍력 개발이 급격히 확대될 것으로 전망되어, 복합 발전기술개발에 대한 세계적 경쟁 우위를 점유하기 위한 기술개발 경쟁이 가속화 되고 있으며, 이와 연계한 에너지 저장기술 개발도 동시에 고려되고 있음.
☐ 국내의 선박해양플랜트연구소에서는 10MW급 부유식 파력-해상풍력 복합발전 구 조물에 대한 연구가 진행 중에 있음. 반잠수식 형태의 구조물을 선택하여 4개의 풍력타워를 구조물의 네 모서리에 배치하였으며, 파력발전과 함께 통합적으로
10MW 이상의 전력을 생산하는 것을 목표로 연구가 진행 중임.
☐ KRISO에서 VLFS에 대한 연구가 진행 중임. 폰툰형식의 부유체구조를 타깃으로 구조 및 계류시스템관련 설계기술을 개발 중이며, 제주공항의 확장을 위한 계획 에 VLFS가 제시되기도 하였음.
[그림 2.42] KRISO에서 연구 중인 10MW 복합발전(풍력-파력에너지) 플랫폼
☐ 2012년 12월 초 일본의 후쿠오카 하카다만 해상에 세계 최초로 부유식 복합 해양
발전장비가 설치되어 실증실험에 들어감. 직경 18m의 육각형 부체에 출력 3kW의 윈드렌즈 풍차 2기와 1.5kW의 태양광 패널이 설치되었으며 해안에서 650m 떨어 진 해상에서 1년간 계류함. 규슈대에서 테스트를 진행하며, 2020년까지 최대 120 기를 설치하여 300MW의 전력생산을 예정하고 있음.
[그림 2.43] 규슈대 부유식 복합발전
☐ Wave Treader는 영국의 Green Ocean Energy사가 개발한 풍력-파력 복합발전시스템 이며, 500kW의 발전용량을 갖고 있음. Wave Treader는 길이가 50m 그리고 20m의 빔이 부착되어 풍력터빈의 몸체에 연결되어 파도에 의해 상하운동을 함. 이로 인 해 유압실린더가 내부의 유체에 압력을 가하고 압축된 유체가 저장용 압력용기에 저장되며, 모터가 구동이 되면서 발전기가 돌아감. 2010년 실증모델이 개발되었고 2011년 시제품을 건설하였음 (손정민 등, 2015).
[그림 2.44] 풍력-파력 복합발전 시스템 Wave Teader
☐ 포세이돈 P37은 덴마크에서 개발된 풍력-파력 복합 발전시스템이며, 반잠수식 구 조물임. 11kW의 발전용량을 가진 풍력 3기와 파력발전기를 포함한 터렛 계류방식 이 사용되었음. 2008년 해상설치 후 4번의 실해역시험과 20개월의 계통연계시험 을 완료하였음(손정민 등, 2015).
[그림 2.45] 포세이돈 P37
☐ 미국의 Virginia Tech Advanced Research Institute에서는 부유식 파력발전에 해상풍
력을 도입하여, 해상풍력으로 3.6MW, 파력발전으로 1.5MW 에너지 생산을 계획 함.
[그림 2.46] Virginia Tech Advanced Research Institute 구상도
☐ 노르웨이의 Pelagic Power는 파력과 풍력을 이용한 W2-POWER 구상하여, 파력발 전의 경우 1:3 scale 실증 시험을 마쳤으나 플랫폼 및 풍력발전의 경우 실증 시험 전 단계로 연구 개발 중임.
[그림 2.47] W2-POWER 구상도
☐ 일본 요부코쵸 연안에서 추진 중인 해상풍력-조류 복합 발전 프로젝트는 3개의 긴 기둥이 원통 형태로 회전하는 구조이며, 50kW의 조류 발전 시스템으로 작지만
풍력과 합하면 1MW를 발전할 수 있음. 미쓰이 해양개발이 건조하여 요부코쵸의 근해에 실증실험을 할 예정이며 본래는 2013년 10월에 운전을 시행할 예정이었으 나 운송중의 문제로 연기되었음.
[그림 2.48] 풍력-조류 복합발전기 (일본)
☐ 복합 에너지 이용을 위한 에너지섬 조성 기술은 개념 구상 또는 기획 단계이며, 상부에는 풍력발전과 태양광발전, 하부에는 조류발전 시설이 설치된 부유식 인공 섬 조성 계획으로 모듈화되어 조립하여 하나의 조립식 인공섬을 형성하는 에너지 섬 개념이 제안된 바 있음.
[그림 2.49] 에너지섬 기획 사례-1 (영국)
[그림 2.50] 에너지섬 기획 사례-2 (영국)