초록 ▼

핵심기술
2MW 풍력발전기 1기 및 3MW 풍력발전기1기를 해상실증단지에 설치하여 시스템을 평가하고 시운전 경험을 확보하였으며, 해상시공기술을 확보함.
최종목표
○ 국산 해상용 3MW 풍력발전시스템 실증 및 운영 기술 개발
○ 국산 3MW 풍력발전시스템 육상 실증
○ 5MW급 해상풍력발전단지 조성
개발내용 및 결과
○ 국산 3MW 풍력발전시스템 육상 실증 완료 및 국제 인증획득
○ 2MW 풍력발전기 해상시공 완료 및 정격운전 달성
○ 3MW 해상풍력발전기 해상시공 완료 및 정격운전 달

핵심기술
2MW 풍력발전기 1기 및 3MW 풍력발전기1기를 해상실증단지에 설치하여 시스템을 평가하고 시운전 경험을 확보하였으며, 해상시공기술을 확보함.
최종목표
○ 국산 해상용 3MW 풍력발전시스템 실증 및 운영 기술 개발
○ 국산 3MW 풍력발전시스템 육상 실증
○ 5MW급 해상풍력발전단지 조성
개발내용 및 결과
○ 국산 3MW 풍력발전시스템 육상 실증 완료 및 국제 인증획득
○ 2MW 풍력발전기 해상시공 완료 및 정격운전 달성
○ 3MW 해상풍력발전기 해상시공 완료 및 정격운전 달성
○ 5MW급 해상풍력발전단지 조성완료
기술개발배경
○ 국내에서 최초 개발된 3MW 해상풍력발전기를 해상 실증단지에 설치하여 일정기간 동안 실증 운전을 통해 시스템의 출력 및 하중 등의 운전 특성을 파악이 요구됨
○ 2MW 및 3MW 해상 시공과정에서 발생되는 시공절차 정립을 위함
○ 국제 공인인증기관을 통한 해상실증 단지에서의 3MW 해상풍력발전기의 시스템의 신뢰성을 검증하고, 국내 Track Recode를 확립하여 해외 수출기반 확보를 위함
핵심개발기술의 의의
○ 3MW 해상풍력발전기는 국내 특성에 맞게 IEC TC Ia 기준으로 개발되었으며, Low COE(Cost of energy)와 high RAMS(Reliability, Availability, Maintainability, Serviceability)를 통해 경쟁력을 확보할 수 있도록 개발됨.
○ 2MW 및 3MW 해상풍력발전기용 기초구조물 설계, 제작 및 시공기술 확립
○ 2MW 및 3MW 해상풍력발전기 주기기 시공기술 확립
○ 국제인증 기관(DNV)의 성능평가를 통해 3MW 해상풍력발전기에 대한 성능검증이 이루어짐과 동시에 Track Recode를 확립하여 해외 수출기반을 확립 하였음
적용분야
○ 해상 중대형 풍력발전기 시공기술 및 시험
○ 국내 해상풍력 발전단지 개발 시 풍력발전시스템 수입대체
○ 국내 실정에 맞는 해상 O&M 전략 수립에 활용

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 7
• 목 차 ... 15
• 표 목차 ... 21
• 그림 목차 ... 25
• 제 1 장 서론 ... 40
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 40
• 제 2 절 국내 ․ 외 관련 기술의 현황 ... 42
• 1. 국내 기술 동향 및 수준 ... 42
• 가. 국내 풍력단지 현황 ... 42
• 1) 육상풍력 ... 42
• 2) 해상풍력 ... 43
• 나. 국내 시스템 실증 운전 ... 43
• 2. 국외 기술 동향 및 수준 ... 44
• 가. 세계 해상풍력 현황 ... 46
• 나. 세계 해상풍력 전망 ... 47
• 다. 세계 해상풍력 기술 및 시장 동향 ... 51
• 라. 해상 풍력 프로젝트 현황 ... 53
• 마. 북해(North Sea)에 기 승인된 해상풍력현황 ... 53
• 1) C-Power PJT ... 55
• 2) EnBW Baltic PJT ... 56
• 3) 독일 Butendiek 해상풍력 PJT ... 57
• 4) Egmond aan Zee 해상풍력 PJT ... 58
• 5) Burbo Banks 해상풍력 PJT ... 59
• 6) Lillgrund 해상풍력 PJT ... 60
• 7) Eolia 해상풍력 PJT ... 61
• 8) BARD사의 해상풍력 PJT ... 62
• 9) 해상환경 측정연구 - FINO 1, 2, 3 PJT ... 63
• 10) Super Grid (북해 연결) PJT ... 64
• 바. 해상풍력 실증단지 사업 ... 65
• 1) 영국의 Blyth 해상풍력 실증단지 ... 65
• 2) 독일 Alpha Ventus ... 67
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 ․ 경제적 파급 효과 ... 68
• 1. 기술적 측면 ... 68
• 가. 해상용 중대형 풍력발전시스템의 설계/제작 기술 수준의 향상 및 국내 개발 시스템의 신뢰성 확보 ... 68
• 나. 해상 풍력발전 단지용 기초/계통연계 설계/시공 및 단지 건설기술 확보 및 해상 O&M 기술 수준의 향상 ... 68
• 다. 해상 실증을 통한 해상풍력단지 조성시의 다양한 기술영역에서 발생할 비용 예측 및 비용절감방안 마련에 기여 ... 68
• 2. 경제․산업적 측면 ... 69
• 가. 해상용 풍력발전시스템의 국산화에 기여하여 보급 확대 및 수입대체 효과 ... 69
• 나. 해상 풍력단지 조성의 기반 마련을 통한 국내 관련 산업의 육성 기반 조성 ... 70
• 제 2 장 기술개발의 목표 및 내용 ... 71
• 제 1 절 최종목표 및 평가방법 ... 71
• 1. 총괄과제 최종목표 ... 71
• 가. 1 세부과제 최종목표 ... 72
• 나. 2 세부과제 최종목표 ... 73
• 다. 3 세부과제 최종목표 ... 74
• 라. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 75
• ① 세부 1 과제 <정량적 목표 항목> ... 75
• ② 세부 2 과제 <정량적 목표 항목> ... 76
• ③ 세부 3 과제 <정량적 목표 항목> ... 77
• 제 3 장 <1세부과제> 기술개발 추진실적 ... 78
• 제 1절 연구개발 최종 결과 ... 78
• 1. 기술개발 주요 내용 ... 78
• 가. 해상 풍력 기초/계통 연계 설계/ 시공 기술 개발/실증 ... 78
• 1) 해상 기초 구조물 설계 및 시공 ... 78
• 2) 해저 전력선 시공 및 계통연계 ... 110
• 나. 해상용 3MW 풍력발전시스템 발전 성능 실증 및 고도화 방안 도출 ... 134
• 1) 해상용 3MW 풍력발전시스템 설치 및 시운전 ... 134
• 2) 기계적 하중 측정 및 시스템 출력 성능 평가 ... 164
• 3) 모니터링 시스템의 구축 ... 182
• 다. 해상 O&M 차별화 기술 실증 및 고도화 기술 개발 ... 194
• 1) 해상 O&M 차별화 기술 실증 및 평가 ... 194
• 2) 해상 O&M관련 해상안전교육 ... 202
• 라. 해상 환경 (해류, 조류, 파랑, 염분)에 따른 풍력발전시스템 영향 예측기술 개발/실증 ... 215
• 1) 해상 환경에 따른 시스템 영향 평기 기준 제시 ... 215
• 2) 해상 환경에 따른 시스템 영향 분석 및 실측 자료의 비교평가 ... 231
• 3) 해상 환경에 따른 시스템 영향 예측 모델 개발 ... 299
• 제 4 장 <2 세부과제> 기술개발 내용 및 방법 ... 323
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 323
• 제 2 절 단계 목표 ... 324
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 324
• 제 5 장 <2세부과제> 결과 및 사업화 계획 ... 326
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 326
• 가. 풍력발전시스템 설계인증 ... 327
• 1) 국제 인증규격 ... 327
• 2) WinDS3000TM 인증 ... 332
• 나. 지형평가 및 기상탑 설치 ... 337
• 1) 실증단지 개요 ... 337
• 2) 주풍향 ... 339
• 3) 지형평가(site assessment) ... 341
• 4) 80m 기상탑의 설계 및 시공 ... 357
• 다. Foundation 설치 및 시공 ... 364
• 1) 개요 ... 364
• 2) 지질조사 ... 365
• 3) 직접기초 안정성 검토 결과 ... 368
• 4) 직접기초 설치 및 시공 ... 371
• 라. 풍력발전시스템 운송 및 설치 ... 375
• 1) Structural analysis on the lifting jig ... 375
• 가) Geometry ... 375
• 나) 구조 재료 강도 ... 376
• 다) 하중조건 ... 376
• 2) 시스템 운송 ... 377
• 3) 시스템 설치 ... 380
• 4) 전기결선 및 계통연계 ... 387
• 마. 출력성능 측정 및 평가 ... 388
• 1) 적용규격 검토 ... 388
• 바. 기계적 하중 측정 및 평가 ... 407
• 1) 풍력발전기 하중측정 ... 407
• 사. 소음 측정 및 평가 ... 448
• 1) 시험방법 ... 449
• 2) 측정 ... 450
• 3) 측정 데이터 평가 ... 451
• 아. 전력 품질 측정 평가 ... 459
• 1) 적용 규격 ... 460
• 2) 계측시스템 구성 ... 460
• 3) 전력품질 측정 및 평가 방법 ... 462
• 4) 전력 품질 측정 결과 분석 ... 469
• 자. 풍력발전시스템 시운전 ... 484
• 1) 개요 ... 484
• 2) 주요 구성기기 확인 및 신호 시험 ... 484
• 3) 운전기술 확보 ... 487
• 4) 풍력발전시스템 안전장치시험 및 평가 ... 491
• 차. 3MW 풍력발전 시스템 계통연계 운전 ... 500
• 1) 계통연계 기술기준 ... 500
• 2) 계통연계 ... 504
• 카. 개발목표 대비 달성도 평가결과 ... 518
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 521
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 521
• 제 6 장 <3세부과제>기술 개발 내용 및 방법 ... 523
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 523
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 524
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 범위 ... 526
• 2. 1차년도 ... 526
• 가. 개발목표 ... 526
• 나. 개발내용 및 범위 ... 526
• 3. 2차년도 ... 526
• 가. 개발목표 ... 526
• 나. 개발내용 및 범위 ... 526
• 4. 3차년도 ... 527
• 가. 개발목표 ... 527
• 나. 개발내용 및 범위 ... 527
• 5. 4차년도 ... 527
• 가. 개발목표 ... 527
• 나. 개발내용 및 범위 ... 527
• 6. 5차년도 ... 527
• 가. 개발목표 ... 527
• 나. 개발내용 및 범위 ... 527
• 제 7 장 <3세부과제>결과 및 사업화 계획 ... 529
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 529
• 1. 연구개발 추진일정 ... 529
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 530
• 가. 인허가 절차 ... 530
• 1) 인허가 사전준비단계 ... 530
• 2) 발전사업 회계구분의 원칙 ... 530
• 3) 발전사업 허가 ... 531
• 4) 전원개발사업 실시계획 승인 절차 ... 538
• 5) 전력거래소 회원 가입과 관련 절차 ... 558
• 6) 한국전력공사 관련 절차 ... 559
• 7) 발전설비 공사 계획 인가 및 공사 관련 ... 563
• 8) 사용 전 검사와 각종 준공 확인 절차 ... 567
• 9) 물밑 선로 보호구역 지정 신청 ... 568
• 10) 발전 사업 개시 신고, 상업 발전 개시 ... 570
• 11) 결 론 ... 570
• 나. 해양물리탐사 ... 586
• 1) 공통 조사 장비 ... 586
• 2) 다중빔 음향 측심 ... 587
• 3) 천부 지층 및 해저 환경 탐사 ... 590
• 4) 자료 처리 및 실험 방법 ... 593
• 다. 사전 환경 개황 조사 ... 629
• 1) 층별 조류 ... 629
• 2) 수온, 염분, 밀도 및 부유사 ... 633
• 3) 해양수질 및 저질 ... 646
• 4) 해양 동·식물상 ... 664
• 라. 시추 지질 조사 ... 705
• 마. 해상기상탑 설계 ... 766
• 1) 부하 ... 766
• 2) 제원 및 사용재료 ... 768
• 3) 해석Modeling 및 연결부 검토위치 ... 768
• 4) Mono-Pile 실시설계 ... 776
• 5) Design Loads ... 777
• 6) 제원 및 Material Property ... 780
• 7) 지지층에 대한 국부해석 ... 785
• 바. 지중 전력선 설계 ... 795
• 1) 전용선로 노선 선택방안 ... 795
• 2) 전용선로 선택방안 ... 797
• 3) 기술적 연계기준 ... 799
• 4) 전용선로 노선 현황도 (현황도면 별첨참조) ... 799
• 5) 전용선로 경과지 노선에 대한 예상문제점 및 대책 ... 799
• 6) 전용선로 노선 제안 ... 800
• 사. 풍력발전기 선정 및 특성 ... 819
• 1) Technical description of the Z72 wind turbine ... 847
• 아. 해상 기초구조물 설계 ... 855
• 1) 바람기상의 개요 ... 855
• 2) 바람모델링 ... 856
• 3) 바람데이타 ... 857
• 4) 파랑기상 ... 858
• 5) 파랑모델링 ... 859
• 6) 조 류 ... 878
• 7) 수 위 ... 881
• 8) 설계일반 ... 886
• 9) 지지구조설계 ... 903
• 10) 실시설계 ... 940
• 참고문헌 ... 1220