3. 시장 동향
3.2. 산업 현황
3.2.4. 현존 부유식 해상 풍력의 콘셉트
◦ 부유식 해상 풍력 콘셉트는 현재 많은 개발 중에 있음.
◦ 한 가지 콘셉트만 적용되는 것이 아니라, 다른 지형 조건, 지역 기반시설 및 생산 공 급 능력에 대하여 알맞은 다양한 콘셉트가 적용됨.
◦ 될 것이다. 이번 장은 시장주도 기업들 중에서 현재 개발 중에 있는 상업화하기 위 한 다양한 디자인 콘셉트에 대한 내용이다.
(1) 반잠수식 플랫폼 (Semi-submersible platforms)
☐ Principle Power사에서 진행 중인 Wind Float 프로젝트는 Vestas에서 제작한 Semi-Submersible 플랫폼으로, 해상 풍력발전기를 위한 단순하면서도 경제적인 장비이며, 파도로 부터의 충격이나 풍력발전기 자체의 움직임으로 인한 영향을 제한할 수 있음.
☐ Wind Float 프로젝트는 포르투갈 해변에 2.0MW 해상 풍력발전기의 Prototype 설치와 시
운전을 포함하고 있으며, 2011년에 설치되었고, 2018년에 5-7MW 급의 해상 풍력발전기를 상업화가 이루어질 것으로 예상하고 있음.
Classification: Semi-sub Primary material: Steel Depth range: 40-1000m Moorings: 3
Catenary Turbine axis: Horizontal No. blades: 3
Industrial partner(s):
EDPR; Repsol;
Pilot Offshore;
Atkins TRL: 4
Full-scale
prototype: 2011 Pre-commercial
array: 2018 [표 3.5] WindFloat
☐ IDEOL사에서 개발한 부유식 플랫폼은 정사각형의 콘크리트 hull로 구성되어있으며 중앙 부가 뚫려 있음.
☐ 이는 물을 갇히게 함으로써 부유체의 운동을 최소화시키며, 강력한 유체 성능을 가짐.
☐ 수심 35m 이상에 적용이 가능하며 수평축의 터빈을 사용.
☐ 6-9개의 Catenary mooring line을 적용.
☐ 2015년 SEM-REV 테스트 지역에 2.0MW 해상 풍력발전기의 Prototype 설치하였으며 상용 화는 아직 미정.
Classification: Caisson/barge Primary material: Concrete or steel Depth range: 35m+ Moorings: 6-9
catenary Turbine axis: Horizontal No. blades: 3
Industrial partner(s):
Hitachi Zosen;
Adwen TRL: 3
Full-scale
prototype: 2015 Pre-commercial
array: Undisclosed [표 3.6] Damping Pool
☐ GustoMSC사에서 개발된 Tri-Floater는 3개의 기둥으로 구성된 반잠수식 형태이며 제작,
설치, 유지보수관리에 수월하게 설계됨.
Classification: Semi-sub Primary material: Steel
Depth range: 50-300m Moorings: 3 catenary
Turbine axis: Horizontal No. blades: 3
Industrial
partner(s): - TRL: 3
Full-scale
prototype: TBD Pre-commercial
array: TBC [표 3.7] Tri-Floater
☐ Technip사와 Nenuphar사가 개발한 부유식 풍력타워.
☐ 풍력발전기의 높이는 90m이며, 수심 50m 이상 200m까지에서 부유기능을 적용가능.
☐ Vertiwind 시제품은 35kW급으로 0.5배 Scale로 제작되었으며, Carrieres du Boulonnais지역 에서 이미 테스트를 완료.
☐ 실제 실험크기의 시제품은 2016년도에 수행되며 2018년 상용화 될 예정.
Classification: Semi-sub Primary material: Steel
Depth range: 50m+ Moorings: 3 catenary
Turbine axis: Vertical No. blades: 3
Industrial
partner(s): EDF Energy;
Areva TRL: 3
Full-scale
prototype: 2016 Pre-commercial
array: 2018 [표 3.8] Vertiwind
(2) 스파 (Spar-Buoys)
☐ 2009년 8월 노르웨이 남서해상에 주상형 플랫폼 형식의 2.3MW급 풍력발전기를 설치한 HYWIND 프로젝트가 계통에 연결된 최초의 부유식 풍력발전기로 기록.
☐ 2009년 9월에는 미국 메인 주(Maine, USA)와 주의 심해개발에 HYWIND기술의 적용 타당 성을 공동으로 연구하기로 합의함에 따라 25MW 규모의 부유식 풍력발전 파일럿 프로젝 트 제안서를 HYWIND에 요청.
☐ 2017년 스코틀랜드는 HYWIND 프로젝트의 상업적 타당성을 확인하기 위하여 5x6 MW급 부유식 풍력발전기를 설치할 예정임.
Classification: Spar Primary material: Steel or concrete Depth range: 100-500m Moorings: 3 catenary Turbine axis: Horizontal No. blades: 3
Industrial
partner(s): Statoil TRL: 4 Full-scale
prototype: 2009 Pre-commercial
array: 2017 [표 3.9] Hywind
☐ SWAY 사는 Karmoy프로젝트를 통해 부유식 풍력발전시스템을 개발하였으며, 하나의 인 장각(Tension Leg)만을 사용하는 대신 와이어(Wire)로써 타워 하중을 제한할 수 있도록 고안됨.
☐ 다운윈드, 공기역학적 타워단면형상, 중력앵커 등의 독특한 구조형식을 적용하였으며, 2013년 노르웨이 해역에 5MW급 발전기 설치를 위하여 1/6 축소실증모델이 건설됨.
Classification: Spar Primary material: Steel Depth range: 55-3000m Moorings: 1 steel pipe Turbine axis: Horizontal No. blades: 3
Industrial
partner(s): - TRL: 3 Full-scale
prototype: TBC Pre-commercial
array: TBC [표 3.10] Sway
☐ 전형적인 Spar-buoy 형태이며 기다란 타워와 깊은 흘수를 가지고 있음.
☐ 풍력타워의 상부는 강재, 하부는 콘크리트로 구성.
☐ 콘크리트의 무게로 인하여 중력의 중심을 낮추고 부력의 중심도 낮아져 구조의 복원성을 향상.
☐ 콘크리트는 또한 재료비용을 감소시킴.
☐ 100kW 시제품을 시작으로 2013년 실제 크기의 2MW 급 시제품이 일본 Kabashima에 설 치.
☐ 현재 설치되어있는 지역에 2-5MW급 풍력타워를 설치하여 522MW급의 발전량을 증가할 계획.
Classification: Spar Primary material: Concrete/
Steel hybrid Depth range: 100m+ Moorings: 3 catenary Turbine axis: Horizontal No. blades: 3
Industrial
partner(s): - TRL: 4
Full-scale
prototype: 2013 Pre-commercial
array: TBC [표 3.11] Hybrid spar
☐ 길이가 짧은 타워 타입의 Spar 설계는 얕은 수심에서 다양하게 적용이 가능하며, Vacillation fin은 sway와 heave운동을 최소화함.
☐ Fukushima에 설치된 최초 부유식 변전소의 콘셉트를 반영하였으며, 2013년에 설치.
☐ 동일한 콘셉트를 이용하여 5MW급 터빈을 적용하여 2016년 Fukushima 해역에 설치.
Classification: Spar Primary material: Steel
Depth range: 80m+ Moorings: 3 catenary
Turbine axis: Horizontal No. blades: 3
Industrial
partner(s): Marubeni
Corporation TRL: 4 Full-scale
prototype: 2013
(sub-station) Pre-commercial
array: TBC [표 3.12] Advanced Spar
(3) 인장계류식 플랫폼 (Tension Leg Platforms)
☐ 미국의 Glosten Associates에서는 PelaStar TLP가 1:50의 모델 테스트가 2011년 완료되었 음.
☐ 터빈에서의 움직임을 최소화하여 효율을 증대시켰으며, 자본비의 감소에 초점을 맞추어 개발함.
☐ 수심 50~200m 조건에서 5~10MW급 터빈을 지지할 수 있도록 설계됨. 2017년까지 프로젝 트가 진행됨.
Classification: TLP Primary material: Steel Depth range: 70-2000m Moorings: 5 taut-leg Turbine axis: Horizontal No. blades: 3
Industrial
partner(s): Alstom TRL: 3
Full-scale
prototype: TBC Pre-commercial
array: TBC [표 3.13] PelaStar
☐ BlueH 프로젝트에서는 이탈리아 남서해안으로부터 2km 떨어져 있음.
☐ 수심 113m인 지역에 80kW 용량의 부유식 풍력발전기 프로토타입을 설치하여 데이터를 수집하고 각종 시험을 수행하여 90MW 규모의 풍력발전 단지의 건설을 계획하였음.
Classification: TLP Primary material: Steel Depth range: 70-2000m Moorings: 5 taut-leg
Turbine axis: Horizontal No. blades: 3
Industrial
partner(s): Alstom TRL: 3
Full-scale
prototype: TBC Pre-commercial
array: TBC [표 3.14] BlueH
☐ GICON사에서 개발한 SOF는 TLP 부유식 구조이며 4개의 기둥이 해저에 4개의 수직 Taut-leg 계류 라인과 4개의 추가적인 계류라인으로 해저에 고정되며, 이는 추가적으로 복원성을 제공.
☐ 설계자는 전형적인 하부 고정식 지지구조를 고려하여 설계하였다. 2015년에 실제 크기의
시제품 테스트가 수행되었으며 향후 최적화를 수행하여 2017년 상용화할 예정.
Classification: TLP Primary material: Steel Depth range: 40-250m Moorings: 8 taut-leg Turbine axis: Horizontal No. blades: 3
Industrial
partner(s): - TRL: 3 Full-scale
prototype: 2015 Pre-commercial
array: 2017 [표 3.15] GICON-SOF
(4) 멀티터빈 및 하이브리드 형태 (Multi-turbine and Hybrid Concepts)
☐ Force Technology사와 NLI사에서 개발 중인 Wind Sea 해양풍력발전기는 3개의 풍력발전 기를 지지하는 하나의 부유체로 구성되어있음.
☐ 부유체는 반잠수식 형태이며, 3개의 Column으로 이루어져있고, 각 Column마다 하나의 풍 력발전기를 지탱함.
☐ 부유체는 Mooring line과 중앙에 있는 turret으로 연결되어있기 때문에 구조물이 풍향에 따라 회전이 가능함.
☐ 현재 3.0MW급 해상풍력 프로토타입이 Rogaland에 설치되어있음.
Classification: Multi-turbine
platform Primary
material: Steel Depth range: 50-120m Moorings: 3 catenary Turbine axis: 3 x
Horizontal No.
blades: 3 Industrial
partner(s): - TRL: 2 Full-scale
prototype: TBC Pre-comm ercial
array: TBC [표 3.16] Wind Sea
☐ 지난 12월 초 일본의 후쿠오카 하카다만 해상에 세계 최초로 부유식 복합 해양발전장비 가 설치되어 실증실험에 들어감.
☐ 직경 18m의 육각형 부체에 출력 3kW의 윈드렌즈 풍차 2기와 1.5kW의 태양광 패널이 설 치되었으며 해안에서 650m 떨어진 해상에서 1년간 계류할 예정.
☐ 규슈대에서 테스트를 진행.
☐ 2013년까지 6기를 설치하고 2020년까지 최대 120기를 설치하여 300MW의 전력생산을 예 정.
Classification: Multi-turbine
platform Primary material: Steel Depth range: Undisclosed Moorings: Undisclosed
Turbine axis: 3 x
Horizontal No. blades: 3 Industrial
partner(s): - TRL: 3
Full-scale
prototype: TBC Pre-commercial
array: TBC [표 3.17] WindLens