지지구조물은 해저지반 아래에서부터 해수면 근처까지 설치되는 구조물로, 해상풍력발전의 경우 해상에 설치되는 풍력 터빈 및 타워를 지지하는 구조물을 지칭한다. 이러한 해상풍력 지지구조물은 해상풍력단지 건설에서 전체 비용의 약 40%를 차지할 정도로 중요한 요소다. 또한 바닷물 속에서 설치 작업이 이루어지기 때문에 많은 비용 투입을 필요로 한다.
기존 공법은 해상풍력 특성상 바닷물 위에서는 해상풍력 터빈하중과 바람을 지속적으로 받고, 바닷물 속에서는 파도와 조류를 지속적으로 받기 때문에 안전성 확보와 설계가 까다로운 문제점이 있어 각각의 하중이 분리된(Uncoupled) 해석과 설계가 이루어지고 있었다.
이번에 KICT가 개발한 새로운 ‘해상풍력 하이브리드 지지구조물 공법’은 다수의 강관과 콘크리트 부재를 결합시켜, 바닷물 속에서는 파도와 조류의 영향을 줄일 수 있다. 또한 동시에 바닷물 위에서 작용하는 힘인 터빈 하중과 바람에 의해 지지구조물이 넘어지려는 위험성(전도)을 감소시켰다. 이에 따라 연약지반에서 기초(말뚝) 시공에 소요되는 비용도 절감할 수 있게 되었다.
지지구조물을 해저지반에 설치할 시에는 석션파일을 이용하여 해저면에 급속으로 정착시키고 빠른 시간 내에 수직도 확보가 가능하도록 하는 급속정착 공법을 사용해 해상공사기간 및 공사비를 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
KICT 이태식 원장은 “해상풍력 지지구조물 분야에서 설계적합성평가 인증을 획득한 ‘해상풍력 하이브리드 지지구조물 공법’은 국내에 관련분야 전문가가 부족하고 유럽의 선진국에 기술 종속적인 현 실정에 비추어볼 때 국내 엔지니어링 기술의 자립화와 선진화를 촉진시키는 기폭제가 될 것으로 기대한다”고 전했다.
신에너지 시장이 개발되면서 강관 시장의 저변이 확대되고 있다. 위에서 소개된 해상풍력발전 구조물은 물론, 태양광 패널 지지구조물에도 다양한 강관과 C형강 등이 적용되고 있다. 강관 업계도 이러한 수요를 쫓아 신제품 개발에 박차를 가하고 있는 중이다. 해상풍력발전 시장의 성장과 함께 강관 시장도 확장될 수 있을 것으로 기대된다.
정예찬 기자
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