- 블록 위 구조물에서 작업 가능
- 태풍 등 해상날씨 영향 덜 받아
- 공사 기간 단축·비용 절감 기대

- 천공타이셀 공법 국책과제 선정
- 내년 제주도에 풍력발전기 설치
- 해상풍력 기초 패러다임 전환

‘신방파제와 해상풍력기의 콜라보레이션’.

㈜유주(부산 기장군 기장읍·김상기 대표)의 ‘부산표 방파제 신기술’(국제신문 지난 8일 자 12면 보도)은 별 상관관계가 없어 보이는 해상풍력에도 제대로 통했다. 지난해 12월 13일 산업통상자원부(산자부) 산하 한국에너지기술평가원은 ‘연안지역 대형풍력 발전기 설치를 위한 친환경 수중블록 결속방식 하부구조 개발사업’으로 명명한 연구사업 협약을 ㈜유주를 포함한 6개 기관과 체결했다.

	㈜유주의 방파제 신기술인 ‘천공타이셀 공법’이 산업자원통산부의 국책 연구과제로 뽑혀 제주도 연근해 해상풍력의 기초기술을 제공하게 된다. 천공타이셀 공법으로 해상풍력 발전기의 하부구조를 만들고 그 위에 발전기의 상부 구조를 설치했을 때의 모습. ㈜유주 제공

제주에너지공사가 주관하고 제주대학교, ㈜한국에너지종합기술(KLEM), 제주특별자치도, ㈜유주, ㈜한진산업 등 풍력관련 민·관 기관 6곳이 컨소시엄을 구성해 제주특별자치도의 국가 풍력발전 실증연구단지 중 하나를 제주도 구좌읍 행원리에 설치하는 사업이다.

접근성이 우수하고 경제적 장점이 있지만 태풍 때 고파랑으로 활성화되지 못했던 수심 3ｍ 내외의 연근해에 4.2MW급 대형 해상풍력 발전기를 설치하는 것이다. 이 사업에 ㈜유주의 방파제 신기술인 ‘천공타이셀 공법’이 산자부의 국책 연구과제로 뽑혀 해상풍력의 기초기술을 제공하게 된다. 올해 하반기 풍력기초 설비가 들어서고 내낸 상반기에 풍력발전기가 설치되면 가동에 들어간다. 산자부와 제주시 예산 등 총 연구비 59억5000만 원이 투입될 예정이다.

■해상풍력 구조 방파제 신기술 적용

제주도 연안 해상풍력 하부기초 기술에는 ㈜유주가 개발한 방파제 건설기술인 무(無)들고리(2017년 건설신기술 인증), 타이셀 공법(Tie-cell method·2018년 해양신기술 인증), 회파블럭(Turning Wave-Block·2018년 특허 출원), 천공타이셀 공법( Boring Tie-cell method·2019년 특허 등록) 등 혁신적인 해양 블록 제작·시공 신기술이 총동원 된다. 김상기 대표는 해상풍력 관계기관들의 컨소시엄 구성 제의를 받고 “방파제 건설을 위해 개발된 기술들이 해상풍력 등 해양신재생에너지의 기초 기술로 이렇게 많이 필요할지 몰랐다”며 “기후위기로 신재생 해양에너지의 필요성이 커지면서 태풍과 싸우며 길러진 방파제 기술이 빛을 보게 된 것 같다”고 말했다.

㈜유주가 해상풍력 하부기초 개발에 자신감을 드러내는 이유는 독보적인 기술력 때문이다. 해상기초 설비 기술에 태풍을 견디는 방파제 신기술인 천공타이셀 공법 적용이 가능하다. 이 기술은 전 세계 60개국에 출원했고, 미국 캐나다 호주 등 10여 개국에서 특허등록을 받아 독점권을 확보하고 있다.

김 대표는 “해양 토목공사는 기상조건에 엄청난 영향을 받는다. 바지선 위에서 작업하게 되면 파도에 따라 공사를 하지 못하는 경우가 많고, 비용 또한 천문학적으로 들어가게 된다. 하지만 천공타이셀 공법은 블록 위 구조물에 천공장비가 올라가 시공하는 기술이다. 해상 날씨 영향을 적게 받으면서 시공 일수를 늘려 경제성을 확보할 수 있다”고 설명했다.

천공타이셀 공법은 기존 ‘타이셀 공법’을 한 단계 발전시킨 것이다. 타이셀 공법이 물속의 블록들을 결속시켜 전체 블록을 단일 방파 구조물로 만드는 기술이라면, 천공타이셀 공법은 단일 방파 구조물을 물속 지반과도 결속시켜 구조의 안정성을 한층 강화시키는 방법이다. 이를 통해 블록 구조물의 단면을 축소시켜 공사비를 획기적으로 절감할 수 있다. 또 시공에 사용되는 콘크리트 양을 줄여 친환경적이며, 공사 기간도 단축시킬 수 있다. 이 모든 기술을 해양풍력 발전기 하부구조에 적용할 수 있다는 것이 회사 측의 설명이다.

■기후위기 탈출 해양에너지가 열쇠

“100년 만의 집중호우, 100년 만의 이상고온, 100년 만의 가뭄, 최악의 미세먼지 등 ‘100년 만’이라는 수식어가 붙는 기록적 이상기후가 매년 한반도를 덮쳤습니다. (중략) 에너지 주공급원을 재생에너지 중심으로 전환하고, 재생에너지, 수소, 에너지 IT 등 3대 에너지 신산업을 육성하겠습니다.” 지난해 문재인 대통령이 탄소중립을 선언하면서 했던 말이다. 지구온난화를 극복하기 위한 최우선 과제가 바로 탄소배출 감소로, 온실가스를 배출하는 석탄화력발전 에너지원을 대체할 수 있는 재생에너지로의 전환은 인류의 최우선 과제가 됐다.

3면이 바다인 우리나라는 지형 특성상 해상풍력이 유리하지만, 태풍 해일 등 극한 환경의 바다에 설치·유지돼야 한다는 조건 때문에 활성화 되지 못 했다. 육상풍력에 비해 기초 설비 비용도 많이 든다. 해상풍력 1기의 설치비용은 150억 원대로 상부 풍력발전 장치가 60%, 하부 해상기초 설비가 40%(50억~60억 원) 가량 차지한다.

김 대표는 “제주도 풍력 사업이 완료되면 해상풍력 기초의 패러다임을 완전히 바꾸는 획기적인 계기가 될 것이다. 테트라포드 방파제를 대신한 신공법 방파제를 풍력발전기의 하부 기초 구조로 쓰게 된다면 비용도 20억 원 이상 절감된다”며 “국내 최초로 세워지는 천공타이셀 공법의 해상풍력 기초 실적이 쌓이면 전 세계 해상풍력 시장에 본격적으로 진출할 수 있을 것이다”고 기대했다.

최근 이슈가 되고 있는 ‘부유식 풍력’ 등에도 활용할 수 있을 것으로 전망된다. 풍력발전기의 대형화로 풍력 기초 또한 대형화되고 있는데 이를 모듈화(작은 단위로 나누는 것)해 수중에서 결속하는 방식을 채택한다면 경제적이고 안전하게 시공할 수 있다는 설명이다.

■방파제 위 설치로 민원 해결 기대

청정 풍력 에너지의 글로벌 리더를 꾀하는 영국은 지난해 연말 해상 풍력을 주축으로 한 신재생에너지 발전량이 영국 전체의 50%를 돌파했다고 발표했다. 영국정부는 2050년 순 탄소 배출 ‘0’ 달성을 위해 2030년까지 전력 생산의 3분의 1을 해상 풍력발전으로 충당한다는 계획을 세웠다.

반면 우리나라의 신재생에너지 발전비율은 2019년 말 기준 9.8%에 그치고 있다. 산자부가 발표한 제5차 신·재생에너지 기술개발 및 이용·보급 기본계획에 따르면 2034년까지 최종 에너지 중 신재생에너지 비중을 25.8%로 확대하겠다고 한 만큼, 이를 뒷받침할 수 있는 기술이 매우 중요해졌다.

국내에서는 각종 민원과 풍력기의 대형화로 육상 풍력의 설치가 어려워 서남해, 제주, 인천, 울산 등지를 중심으로 해상 풍력을 확대하려는 움직임이 분주하다. 하지만 이 또한 소음, 어업권, 건강권 등을 이유로 주민의 반발이 만만찮다. 최근 부산 해운대구 청사포 앞바다에 풍력발전기 9대를 설치한다는 계획이 알려지면서 주민의 거센 반발에 직면했다.

김 대표는 “해일 태풍 등 해양 재난을 예방하기 위해 반드시 설치해야 하는 방파제 위에 해상풍력 상부구조를 올린다면 환경 파괴 없이 풍력 발전, 파력 발전 모두 가능하다”며 “태양광발전협동조합처럼 개발·발전 과정에서부터 주민을 적극 참여시켜 전기 발전에 따른 이익을 주민과 공유하는 모델 구축도 필요하다”고 밝혔다.

임은정 기자 iej09@kookje.co.kr