자켓 등 하부구조물 사용 후판·강관 등 수요 상당
풍력 비중 늘어나며 사업 중심 육지서 바다로 이동 중
건설비 32% 송·배전 차지 …고전압 케이블 수요 기대
전 세계 해상풍력 발전이 차세대 에너지원으로 집중되고 있다. 해상풍력의 경우 미래 수익성이 커질 사업으로 각광받으면서 국내 철강업체들이 시장을 선점할 수 있을지 주목된다.
세계풍력에너지협의회(GWEC) 자료를 살펴보면 글로벌 육상, 해상 풍력 누적 설치 시장 규모는 2023년 기준 누적 설치 용량은 1,021GW이며, 지난 2019년 이후 두드러진 증가세를 보이고 있는 상황이다. 아울러 전체 시장에서 해상풍력이 차지하는 누적 설치 비율도 점차 증가하고 있어 2015년 2.8%, 2020년 4.8%, 2023년 7.3%까지 올랐다.
미래 신규 설치 규모의 경우 육상과 해상풍력을 합쳐 2028년 182GW까지 성장세를 보일 것으로 예상되고 있다.
여기에 전 세계적 넷제로(NetZero) 시나리오를 적용한 풍력발전 시장 규모는 2025년 160GW, 2030년 280GW까지 성장할 것으로 예측되고 있다. 이와 관련한 철강 시장 규모는 2023년 기준 1,840만톤으로 추정되고 있다. 육상풍력의 철강 사용량은 1,625만톤과 해상풍력 철강 사용량은 215만톤으로 추정된다. 특히 해상 풍력 발전은 잠재성이 무궁무진하다. 바다가 가까이 있다면 어디서나 도입 가능하기 때문이다. 미국과 폴란드, 대만, 일본을 비롯해 최근에는 우리나라가 해상 풍력 개발을 선언했다.
■ 산업부, 해상풍력 보급 1886㎿ 확대
산업통상자원부는 해상풍력 보급을 확대하고 공급망·안보를 강화한다.
산업부에 따르면 ‘2024년 풍력 경쟁입찰’ 결과에서 해상풍력 1,886㎿(5개), 육상풍력 199㎿(6개)가 낙찰됐다.
고정식 해상풍력은 1,000㎿ 공고에 1,664㎿(7개)가 입찰에 참여해 1,136㎿(4개)가 선정됐다. 올해 처음 실시된 부유식 해상풍력은 500㎿ 공고에 750㎿(1개)가 단독 입찰해 최종 선정됐다. 육상풍력은 300㎿ 공고에 199㎿(6개)가 입찰에 참여해 모두 선정됐다. 올해 풍력 경쟁입찰 선정 물량은 지난해 1,583㎿(해상 1,431㎿, 육상 152㎿) 대비 502㎿(32%) 증가한 2,085㎿로 크게 확대됐다.
산업부는 로드맵에 따라 매년 4/4분기에 시행했던 풍력 경쟁입찰을 2025년부터는 상반기로 공고시기를 앞당기고, 입찰 수요 등을 고려하여 필요시 하반기에 추가 공고를 할 계획이다. 2025년 입찰에서는 공공주도형 별도 입찰시장 신설, 안보 지표 개선 등을 추진할 예정이다.
■ 포스코, 종합 솔루션 통해 해상풍력발전용 수요 확보
포스코는 해양플랜트 시장에서 보여준 기술력과 솔루션 마케팅을 바탕으로 전 세계 해상풍력발전용 철강 수요 확보에 나서고 있다.
해상풍력은 바다에 풍력발전기를 설치하고 그곳에서 부는 바람의 운동에너지를 변환해 전기를 얻는 발전 방식이다. 대형 풍력발전기의 경우, 블레이드(날개)가 한 바퀴 회전하는 것으로 일반 가정에서 29시간 동안 사용할 수 있는 전력을 생산 해낸다.
회사는 지난 2015년부터 기술연구원과 마케팅실이 협업을 통해 기술력 및 원가 경쟁력을 확보해 해상풍력 시장에 본격 진입하기 시작했다. 해상풍력발전기 구조용 강재를 개발하기 시작했다. 상대적으로 경쟁이 치열한 타워 시장은 기존 EN 규격 내 성분 및 압연 조건 등의 변경을 통해 필요한 강재 성능은 그대로 유지 하면서 제조원가는 낮춘 강종을 개발해 시장을 적극 공략했다.
또한 모노파일(Monopile) 타입의 하부구조물용 후판은 터빈의 회전운동에 의한 진동, 조류와 파도에 의한 반복적인 외부 압력을 버티는 피로강도와 좌굴강도 확보, 그리고 터빈 대형화에 따른 대단중 후판 필요로 제철소내 후판 단중·길이 확대와 함께 구조물 설계에 대한 솔루션을 고안해 제시하는 등의 활동을 추진했다.
이뿐만 아니라 Orsted, Vestas, Siemens Gamesa 등 Supply Chain 내 글로벌 선도 풍력 개발사 및 터빈사들과 마케팅 협력을 강화해 미주 해상풍력 시장에 판매를 확대하고 있다. 아시아 시장에서도 포스코는 해상 풍력 시장을 공략 중이다.
포스코의 안정적인 강재 품질과 공급 능력 외에도, 각 제작사들의 가려운 부분을 긁어주는 노하우를 패키지로 제공하는 솔루션 마케팅을 펼친 것. 실제 조관 시 시행착오를 최소화하기 위한 조관시 뮬레이션, 항복강도 460MPa 이상 고강 도강에 대한 용접 조건 등 고객마다 필요한 솔루션을 제공하고, 즉각 해결이 어려운 문제는 TFT를 구성해 공동으로 솔루션을 도출해냈다.
■ 포스코 그린어블윈드로 미래 수요 선점 박차
포스코는 해상풍력발전기 풍력 타워와 하부구조물이 거친 환경을 견딜 수 있도록 강한 강도와 내구성을 지닌 ‘그린어블 윈드(Greenable Wind)’ 후판을 생산 및 공급 중이다.
BloombergNEF(BNEF)에 따르면 글로벌 풍력 시장의 규모가 2022년 105GW 수준에서 2030년까지 159GW 수준의 풍력발전이 신규로 설치될 것으로 전망했다. 전 세계적인 기후변화에 대응한 Net Zero 정책 확산으로 각국은 재생에너지 비율을 높여가고 있다.
특히, 바다는 육지보다 풍부한 바람자원과 설치면적의 제약이 없고, 일조권과 소음 문제도 해결할 수 있어 해상풍력발전 비중이 늘어날 전망이다. 우선 유럽을 중심으로 해상풍력발전이 증가하고 있으며, 아시아 지역도 해상풍력을 확대하고 있다. 우리나라에서도 현재 0.1GW 수준의 해상풍력 발전용량을 오는 2030년까지 12GW로 확대할 계획이다.
이와 관련해 포스코와 SK에코플랜트가 순수 국내 기술력으로 부유식 해상풍력 부유체를 공동 개발하며 성장 발판을 마련하고 있다. 양 사는 2021년부터 ‘K-부유체(K-Floater)’의 공동개발에 착수해 2023년 세계적으로 권위있는 전문 인증기관인 DNV社로부터 기본설계 인증(AIP)을 받았다.
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 방식으로, 바람이 더 강한 먼 바다에 설치해 전기생산 효율이 높고 수심이 깊은 곳에도 조성이 가능해 입지 제약을 덜 받는다는 장점이 있다.
최근 들어 풍력구조물이 대형화되고 육상에서 해상으로 시장이 확대되면서 피로수명에 대한 중요성이 높아졌다. 피로하중을 지탱하기 위해 판 두께를 증가시키는 것이 일반적이나, 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.
향후 포스코는 SK에코플랜트와 긴밀히 협력해 상세설계 및 제작·시운전 단계를 거쳐 국내 부유식 해상풍력 기술을 완성하고 그 최초 모델을 SK에코플랜트가 참여하고 있는 동남해안 해상풍력 프로젝트에 우선 적용해 2027년 1분기 상용 운전 개시를 목표로 하고 있다.
아울러 포스코는 해양플랜트 시장에서 보여준 기술력을 바탕으로 글로벌 그린 에너지 확대 기조에 맞춰 신재생에너지용 철강 수요 선점에 적극 나서는 한편, 지속적으로 친환경 맞춤형 강재 개발을 추진할 방침이다.
■ 현대제철, 해상풍력 후판 영업 강화
현대제철이 해상풍력발전용 철강 제품 영업을 강화하며 부진 탈출을 계획하고 있다. 현대제철은 2024년 고성능·고수익 신제품을 양산해 시장 점유율을 확대하겠다는 계획을 밝혔다.
대표적인 상품이 해상풍력발전용 후판이다. 후판은 두께 6㎜ 이상의 두꺼운 강판으로, 선박 제조나 교량 등에 사용된다. 육상보다 대형화된 해상풍력발전 특징에 맞춰 강도를 높이고 강한 진동을 버틸 수 있도록 처리하는 작업이 필요하다.
현재 후판 시장은 중국산 제품이 몰리면서 한국 정부에 반덤핑 제소가 제기됐다. 중국 업체는 한국 철강업체보다 톤당 당 10만원 저렴한 가격을 내세우고 있다. 중국 철강 수출량은 지난 5월 963만톤으로 지난해 대비 15.3% 늘었다.
이에 현대제철은 철강 분야에서 새롭게 진출할 수 있는 시장을 탐색해왔고, 해상풍력발전용 철강 제품 영업을 강화하고 있다. 자동차용 고부가가치 철강을 만들어본 경험을 활용할 수 있는 영역으로도 꼽힌다. 현대제철은 해상풍력발전용 철강 제품 공급을 위해 노르웨이 선급협회(DNV)로부터 울산2공장에 대한 신재생에너지 해상풍력 공장 인증을 받았다. 국내 강관 제조사 중 최초 인증이다.
현대제철은 고객 요구와 시장 트렌드에 맞춰 해상풍력 발전기 하부 구조물용 고강도 후육 강관 등 에너지 관련 강관 제품도 공급 중이다.
제주 한림해상풍력단지에 하부구조물용 강관을 공급했다. 전남 영광군 낙월면 인근 대규모 해상풍력 시설 건설 사업에 참여해 후판 약 4만톤 공급 계약을 수주했다.
이와 관련해 현대제철은 인천 옹진군 덕적도 인근 배타적경제수역에서 오션윈즈가 추진하는 해상풍력 사업에 부품 공급을 추진하고 있다.
양사는 지난 2024년 12월 협약에 따라 한반도해상풍력 사업에 적합한 공급망을 구축하고, 중장기 협력관계를 유지하면서 공급망 안정화를 실현하는 등 시너지를 창출하기로 했다. 현재 인천과 옹진군에서 사업을 운영 중이며, 이번 협약을 통해 향후 지역사회 지속가능한 발전과 경제활성화에 중요한 역할을 할 것으로 기대하고 있다.
■ 세아제강, 해상풍력 생산능력 확장 위해 자산양수 및 설비투자
종합강관 제조업체 세아제강이 순천 OF(OffShore Foundation)공장 옆 씨엘에너지스틸 순천지점의 자산 일체를 양수하며 해상풍력 하부구조물 시장에서 한단계 더 도약할 채비를 마쳤다.
양수 대상인 씨엘에너지스틸 순천지점은 토지 면적 기준 약 1만1,528평으로 세아제강 순천공장은 본 양수 이후 총 면적 약 11만4,767 평을 보유하게 됨으로써, 대규모 부지가 필수적인 해상풍력 하부구조물 시장에서 경쟁력을 높였다.
또한 본 양수 대상은 순천OF공장에 접하여 있어, 기존 공장과의 시너지가 클 뿐만 아니라, 양수 공장 내 신규 설비 투자 및 공장 전반 레이아웃 개선을 통하여 해상풍력 구조물 제작 역량을 한층 강화할 계획이다.
세아제강은 기존 순천공장의 단관 생산능력인 연산 17만 톤에 더해 ‘지난 2020년 신텍 광양공장(현 순천OF공장) 자산양수를 통하여 복관 생산능력을 연산 7만2천톤으로 확대했다. 이어 이번 자산 양수와 추가 설비 투자를 통하여 연산 Profile 4.1천톤, Angle 및 Taper Cutting 7천톤 규모까지 구조물 제작 능력을 강화하게 되었다. 이러한 역량을 바탕으로 그룹 내 해상풍력 하부구조물 모노파일 전문 계열회사인 영국 세아윈드와의 협업을 통하여 글로벌 해상풍력 하부구조물의 토탈 솔루션을 제공한다는 방침이다.
일찍부터 해상풍력 하부구조물 강관 제조기술력을 인정받아 ‘2017년 영국 East Anglia One 프로젝트를 시작으로 프랑스, 대만 등 글로벌 다수의 해상풍력 개발 프로젝트에 공급자로 참여하며 국내 해상풍력 하부구조물 시장에서 선도적인 위치를 차지하고 있는 세아제강은, 본 투자를 통해 글로벌 해상풍력 프로젝트뿐만 아니라 시작 단계인 국내 해상풍력 시장에서도 지속적인 우위를 선점할 수 있을 것으로 전망된다.
■ 유니슨, 해상풍력 전용 10㎿급 직접 구동형 발전기 제작 성공
풍력발전 전문기업 유니슨이 2024년 9월 국내 최대 용량 10㎿급 직접구동형 해상풍력 발전기 제작에 성공했다.
10㎿ 해상풍력 발전기는 이 회사가 지난 2018년부터 개발해 온 제품이다. 유니슨은 지난해 기동(무부하) 운전 이후 10㎿ 제품 2개를 성공적으로 제작해 시험 준비까지 마쳤다.
현재 10㎿급 직접구동형 발전기는 한국에너지공단과 공인인증기관(UL)의 제조 평가와 설계 평가를 완료한 상태다.
백투백 시험은 국제 IEC 기준에 의거해 실제적인 구동으로 발전기의 출력, 효율 및 냉각 성능 등을 측정한다. 시험이 완료되면 국내 최초의 10㎿급 직접구동형 발전기 개발이 완료된다. 개발된 발전기는 10㎿급 풍력발전기 시제품에 탑재한 뒤 실제 환경에서 성능 검증을 거쳐 최종 상품화할 예정이다.
유니슨은 10㎿급 풍력발전기 인증을 진행하면서 시제품 터빈을 조립 중이다. 이에 2025년까지 시제품 조립, 설치 등을 진행하고 2026년 상반기까지 형식 시험, 인증 완료 후 상용화할 계획이다. 특히 10㎿급 풍력발전기는 최신 신재생에너지 국제인증제도(IECRE) 조건과 국내 KS 기준을 만족하도록 개발돼 국내 및 해외 시장의 빠른 진출이 가능한 제품이다.
이 제품은 고장률을 낮추기 위해 기어박스를 제거한 직접구동형 기어리스(gearless) 발전기다. 태풍, 지진 등 국내 환경 조건에 적합하도록 최대 70m/s 풍속 조건에서 견딜 수 있도록 설계했다. 또 연간에너지생산량 극대화한 제품으로 30m/s 풍속과 -15℃ 저온에서도 운전이 가능하다. 주요부품은 다중화 시스템을 적용해 해상에서 정지 시간(Down time)이 최소화되도록 했으며 설계수명은 기존 풍력터빈 보다 길게 10년을 늘린 총 30년이다.
유니슨 관계자는 “이번 제작 성공으로 10㎿제품 상용화까지 속도를 낼 수 있을 것”이라며 “국내산 10㎿ 직접구동형 국산발전기는 국내외 인증 조건을 맞춰 개발해 향후 해외 시장에도 도전하겠다”고 말했다.
■ SK오션플랜트, 경남 고성에 해상풍력 특화기지 조성
SK오션플랜트는 경남 고성 양촌·용정지구에 약 1조원을 투자해 해상풍력 특화 생산기지를 조성하고 있다. SK오션플랜트가 경남 고성군 동해면 일원에 조성 중인 해상풍력 특화 생산기지(고성 양촌·용정일반산업단지)가 경남도 제1호 기회발전특구로 지정된 바 있다.
SK오션플랜트는 경남 고성군 동해면 일원에 2026년 말 준공을 목표로 157만㎡ 규모의 신야드를 조성 중이다. 부지조성과 함께 기계설비 등 상부시설 조성에 총 1조 1530억원이 투입된다. 기존 1야드(내산일반산업단지) 52만㎡, 2야드(장좌일반산업단지) 69만㎡에 신야드까지 더하면 여의도 면적(290만㎡)에 육박하는 278만㎡에 이른다.
신야드는 최근 산업통상자원부로부터 기회발전특구로 지정돼 법인세·취득세 등 각종 세제 감면과 보조금 등 재정 지원은 물론 정주 여건 개선까지 정부의 전방위 지원도 받게 된다.
초대형 부지 확보로 제작 가능 물량 역시 기존 야드의 2배에 달할 것으로 예상된다. SK오션플랜트는 기존 1, 2야드에서 매년 약 50여기의 고정식 하부구조물(재킷)을 연속 생산하고 있다.
신야드가 완성되면 이곳에서만 약 100기의 고정식 하부구조물 또는 40기 이상의 부유식 하부구조물(Floter, 1기 당 약 4,500톤)을 생산할 수 있게 된다. 특히 고정식, 부유식 뿐 아니라 해상변전소(OSS) 등 해상풍력 구조물 전반에 대한 생산능력을 갖추게 될 예정이다.
SK오션플랜트가 이처럼 신야드 조성에 대규모 자금을 투입하는 이유는 해상풍력이 아시아 주요국은 물론 전 세계 국가들이 마주하고 있는 온실가스 감축이라는 과제를 해결하기 위한 핵심 솔루션이기 때문이다.
한국 정부가 계획 중인 해상풍력발전 시설 보급 목표가 14.3GW라는 점을 감안하면 국내 해상풍력 분야에서만 향후 5~6년간 76조~110조원 규모의 시장이 열리는 것이다.
해상풍력발전단지 건설에서 고정식 하부구조물의 비중 보다 부유식 하부구조물의 비중이 훨씬 높다는 점을 감안하면 SK오션플랜트의 미래 시장가치는 더욱 배가될 것으로 점쳐진다.
부유식 해상풍력 하부구조물은 배와 마찬가지로 최종 공정을 바다에 띄운 채 진행하기 때문에 수심이 깊을수록 더 다양한 크기와 형태의 부유식 구조물을 생산할 수 있다.
더욱이 기존의 중대형 조선소들이 선박 건조에 최적화된 야드 배치구조를 갖고 있는 반면 SK오션플랜트의 신야드는 부유식 구조물 특화 일관생산 방식 배치와 터빈 설치 및 시운전까지 가능한 안벽도 갖추게 돼 공정상 이점은 물론 해상풍력 개발사들의 니즈도 충족할 수 있다.
■ 씨에스윈드-군산시, 해상풍력 산업화 기반 조성 업무협약 체결
씨에스윈드는 전북특별자치도 내 군산시 해역에서 친환경 풍력에너지를 생산할 수 있는 인프라 구축에 나선다.
회사는 전북자치도와 2024년 6월 해상풍력 및 신재생에너지 사업 협력을 위한 업무협약을 체결했다. 이 협약은 해상풍력 타워 및 하부구조물 생산공장 구축과 함께 도내에서 생산하는 해상풍력 제품이 도내 해역의 해상풍력단지에 적극 활용되도록 협력한다는 내용을 담고 있다.
협약에 따라 전북자치도와 군산시는 앞으로 건설될 해상풍력단지(서남권 2.4GW, 군산시 1.6GW 등)에 도내 생산 제품이 적용될 수 있도록 노력하고, 생산시설 운영과 관련 인력 고용, 지역경제 활성화에 기여할 수 있는 상생협력 지원, 씨에스윈드의 생산시설 조성에 필요한 행정적 지원 등에 나서기로 했다. 전북자치도는 고창, 부안 해역에 총 14조7,000억 원이 투자되는 2.46GW 규모의 서남권 해상풍력 발전단지와 군산에 1.6GW의 해상풍력 발전단지를 오는 2030년까지 조성할 계획이다.
씨에스윈드는 350억 원 가량의 자금을 투입해 군산 산단 내 10만㎡(약3만평) 규모의 풍력타워 및 하부구조물 등 신재생에너지 기자재를 생산할 수 있는 생산 기반을 구축할 계획이며, 해상풍력 기자재 납품 시기 등을 감안, 오는 2027년부터 공장구축 사업에 착수해 2030년까지는 관련 기자재 생산을 목표로 하고 있다.
또한, 씨에스윈드는 도내 인근 해역·내륙에서 추진하는 신재생에너지 단지 개발에 필요한 기자재를 전북도내에서 생산할 수 있도록 적극 노력할 계획이며, 그 일환으로 씨에스윈드가 100% 출자한 신재생에너지 개발사인 씨에스에너지의 본점 소재지를 전북자치도로 이전했다.
이와 관련해 포스코는 지난 2015년부터 씨에스윈드에 후판을 공급하고 있다. 씨에스윈드는 베트남을 중심으로 말레이시아, 터키, 중국, 대만에서 전세계 육·해상 풍력 프로젝트용 풍력타워를 제작하고 있으며 포르투갈 ASM사를 인수하는 등 글로벌 시장에서 입지를 넓히고 있다.
풍력발전기는 지지대 역할인 ‘타워’와 바람을 맞고 회전하는 ‘블레이드’, 겉으로는 보이지 않지만 에너지를 생성해내는 ‘발전기’와 타워 해저에 단단히 고정하는 역할을 하는 ‘하부구조물’로 구성돼 있다. 이중 타워와 하부구조물은 바다 한가운데서 바람을 맞는 가혹한 환경과 저온 충격에도 20년 이상 변형 없이 버틸 수 있는 소재로 제작돼야 한다. 그래서 구조물용 ‘저온인성보증강’ 은 풍력발전기용 타워와 하부구조물에 가장 많이 쓰이는 소재다.
■ 동국S&C 포스코와 풍력타워 벨류체인 구축
둥국S&C가 친환경 풍력시장 개척에 나서고 있다.
동국S&C는 풍력타워 생산부터 시공 및 발전소 운영까지 하고 있는 신재생에너지 전문기업으로 포스코의 친환경 철강 ‘그린어블 윈드(Greenable Wind)’의 주요 고객사다. 동국S&C는 2001년에 동국산업의 철구사업부가 분사되어 설립되었다. 당시 풍력타워 산업에 뛰어들면서 지금의 친환경 에너지 기업으로 거듭났다.
동국S&C의 풍력타워 제조과정은 먼저 포스코 친환경 철강재인 그린어블 윈드를 입고하면 전처리 과정을 거쳐 표면을 깨끗이 만든 후 페인트를 입힌다.
이러한 전처리 과정은 제품의 품질 확보와 동시에 철강 표면의 불순물을 사전에 제거함으로써 현장 작업자들에게 깨끗한 작업환경을 제공하기 위한 목적도 있다. 이어 전처리가 완료된 철판은 전단공장으로 입고되어 풍력타워 크기에 맞는 규격으로 재단된다. 또 알맞은 크기로 절단된 철판은 용접작업이 용이하도록 철판의 옆면을 깎아 용접각을 만들어주는 배선작업을 거친다.
배선작업이 완료된 철판은 벤딩기로 투입되어 롤벤더로 구부려 원형의 형태로 만든 후에 용접작업을 진행한다. 용접은 풍력타워 제작에 있어 품질의 성패를 결정할 정도로 가장 중요한 공정 중 하나다.
기계가 자동으로 용접을 하지만 용접기마다 작업자가 배치되어 용접이 잘 진행되고 있는지 모니터링하며 보수가 필요할 경우 수동으로 용접을 하는 반자동 방식이다. 철판 하나가 벤딩 및 용접 과정을 통해 원형으로 만들어지면 이를 서브섹션이라고 한다.
완성된 서브섹션 여러 개를 용접으로 이어 붙이면 비로소 풍력타워의 거대한 몸체인 섹션이 된다. 여러 개의 서브섹션을 용접으로 이어 붙여 만들어진 섹션은 도장공정으로 이동해 고객의 요구 사항에 맞는 색상으로 도색된다.
마지막으로 도장이 끝난 제품은 공장 야드로 이동되어 풍력타워 내부에 필요한 세부 부품 등을 설치하는 조립공정을 거친다. 이때 볼트 하나라도 체결이 잘못되면 안전상의 문제가 발생할 수 있어 엄격한 품질과 기술이 요구된다. 까다로운 품질검수를 마친 풍력타워 제품은 포장되어 대형 트레일러로 항만에 이송된다.
회사측 관계자는 “친환경 에너지 사업의 벨류체인을 구축하고 안정적으로 성장하는 기업을 지향하는 비전2030을 세웠다”며 “현재 공장 생산규모에도 한계가 있고 풍력타워가 점차 대형화됨에 따라 포항 신항만에 공장을 건설하고 있으며 연말 가동을 목표로 하고 있다”고 말했다.
■ 해상풍력 케이블 시장도 확대
많은 국가들이 해상풍력 발전소 건설을 확대하고 있으며, 이에 따라 케이블 수요도 증가할 것으로 예상된다. 해상풍력 발전시장의 성장은 기존 전력망에 큰 과제를 안기고 있다. 송전 인프라 및 상호 연결에 관한 장기적인 계획이 필요하고, 대규모 재생 에너지를 통합하기 위한 유연한 시스템이 요구된다. 앞으로 부유식 풍력기술과 더불어 더욱 큰 해상풍력 단지가 더욱 먼 바다에 설치될 것이며, 전체 해상풍력 발전 건설비용의 32%를 송전과 배전 분야가 차지하는 것으로 분석된다.
해상풍력 전력망 연결은 대체로 두 부분으로 구성된다. 우선 해상풍력 터비은 33~66㎸ 인터 어레이(Inter-array) 케이블을 통해 해상 변전소(offshore substration)에 연결되고, 해상 변전소는 132~220㎸급 고압교류(HVAC) 또는 고압직류(HVDC) 해저케이블을 통해 육상 변전소로 연결된다. 이때 육상 주 전력망까지 송전거리가 짧으면 HVAC를, 송전거리가 길면 HVDC 케이블을 사용한다. 해상 AC 변전소에서 HVDC 변환장치를 설치하여 HVDC 해저케이블과 연결할 수도 있다. 현재로선 직류망 보다는 교류망을 위주로 구성된다.
현재 더 높은 전압과 전력 전송 효율성을 가진 케이블 기술이 개발되고 있어, 해상풍력 프로젝트의 경제성을 높이고 있다. 국내에서는 재생에너지 확대 정책에 따라 해상풍력 발전 프로젝트가 활발히 진행되고 있고, 2030년까지 12GW의 해상풍력 발전이 계획되고 있다. 이에 국내외 기업들이 프로젝트 투자를 늘리고 있는데, 이는 케이블 수요 증가로 이어지고 있다.
해상풍력을 포함한 전력케이블은 도체, 절연체, 반도전체로 이루어진다. 이 가운데 도체의 전기전도도가 낮은 경우, 전력손실이 발생하며 손실로 인한 열이 발생한다. 열 발생은 전력케이블의 열화를 가속할 수 있고 방열 특성이 확보되지 않은 경우에는 사고로 이어질 수도 있다. 대표적인 도체의 소재로는 구리와 알루미늄이 있는데, 구리는 전기및 열 전도도가 높고 알루미늄은 가볍고 저렴하다. 이에 따라 전력케이블 도체 소재 선정을 경제적, 환경적, 장기적 측면에서 다각도로 고려해야 한다.
앞서 설명했듯이 해상풍력 발전에서 에너지 전송은 HVAC 또는 HVDC 시스템을 사용할 수 있다. HVAC는 전압 변환기가 필요 없지만 전송거리와 용량에 제한이 있고, HVDC는 전력을 장거리로 효율적으로 전송할 수 있으면서 높은 에너지 용량을 처리할 수 있어 현재 핵심기술로 꼽힌다. 해상풍력 발전소에서 생산된 전력을 육상으로 효과적으로 전송할 수 있기 때문에 대규모 해상풍력 프로젝트의 전력망 통합에 필수적이다.
해상풍력 발전기를 연결하기 위한 해저케이블인 어레이 케이블은 3-core 절연동선을 사용하며, 터빈의 정격용량이 증가함에 따라 33㎸에서 66㎸ 고압 케이블의 사용이 증가하고 있다. 해상풍력 발전소를 육상 계통에 연결하기 위한 시스템은 해상풍력 발전소의 전체 비용 가운데 상당한 부분을 차지하기 때문에 해상풍력 발전 프로젝트가 많아질수록 케이블의 사용되는 구리 수요도 호조를 보이게 된다. 현재 전 세계 해저케이블 시장은 2017년 63.1억 달러 규모에서 2026년에는 255.6억 달러로 성장할 것으로 예상되며, 해상변전소의 경우 무게를 줄여 비용 절감을 하기 위해 모듈형 시스템 개발이 진행되고 있다.
해상풍력 케이블에서 구리는 우수한 전기 전도성, 내구성, 기계적 강도 등의 이유로 선호되는 전도체 소재이다. 그러나 고비용과 무게 등의 단점도 존재하기 때문에 지속적인 연구와 개발이 해상풍력 산업의 발전에 기여할 것이다. 해저 케이블에서 구리 대신 알루미늄을 사용할 수 있지만 해저 케이블의 최대 전송거리가 150㎞ 미만이고 용량은 1.5GW 미만이다. 대부분 220㎸지만 용량 요구가 높아지며 500㎸로 전환되고 있다. 알루미늄은 고전압, 큰 크기, 안전 문제 등에서 리스크가 높다. HVDC 시스템에서 알루미늄이 구리를 대체할 가능성은 낮다. 이 시스템은 전송거리가 150㎞, 용량이 1.5GW를 초과하는 경제적 조건에서 사용된다. 알루미늄의 경제성 효과도 떨어진다. HVAC 시스템에서 알루미늄은 구리보다 약 50% 저렴하지만 HVDC에서는 20% 저렴한 수준에 그친다.
도체로서 구리의 특징은 무엇보다 전기전도성이 뛰어나 전력 손실을 최소화 할 수 있다는 점이다. 이로 인해 해상풍력 발전소에서 생산된 전력을 효율적으로 전송하는 데 필수적이다. 열 전도성이 높아 케이블 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 분산시킬 수 있는데, 이는 케이블의 과열을 방지하고, 전반적인 성능을 향상시키는 데 기여하게 된다. 또한 구리는 부식에 강한 특성을 가지고 있어 해상 환경에서도 오랜 시간 동안 안정성을 유지할 수 있다. 뿐만 아니라 유연성이 뛰어나 복잡한 설치 환경에서도 쉽게 다룰 수 있어 해상풍력 케이블 설치 및 유지보수에서도 유리하다.
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