초록 ▼

■ 연구필요성
- 특히, 삼면이 바다인 우리나라의 지정학적 여건과 국제 해상풍력발전 시장의 성장세를 감안할 때 해상풍력발전의 적기 도입을 통해 관련 핵심기술 축적에 따른 국제 경쟁력 확보 및 신성장동력 산업화가 필요함
- 국토해양부에서는 해상풍력발전을 항만 해역에 적용함으로서 항만 운영비용 절감 및 친환경 대체에너지원으로 활용하기 위한 저탄소 에너지자립형 Green Port 계획을 추진하고 있음
- 항만은 유리한 계통연계 조건과 민원, 인허가 문제 최소, 대규모 부두시설 등 해양풍력단지 개발에 최적지임
- 항만

■ 연구필요성
- 특히, 삼면이 바다인 우리나라의 지정학적 여건과 국제 해상풍력발전 시장의 성장세를 감안할 때 해상풍력발전의 적기 도입을 통해 관련 핵심기술 축적에 따른 국제 경쟁력 확보 및 신성장동력 산업화가 필요함
- 국토해양부에서는 해상풍력발전을 항만 해역에 적용함으로서 항만 운영비용 절감 및 친환경 대체에너지원으로 활용하기 위한 저탄소 에너지자립형 Green Port 계획을 추진하고 있음
- 항만은 유리한 계통연계 조건과 민원, 인허가 문제 최소, 대규모 부두시설 등 해양풍력단지 개발에 최적지임
- 항만구역 내의 경우 토지, 물건 또는 권리(어업권 등)의 보상이 완료되어 있으며 필요시 토지 등의 수용이 가능함
- 무엇보다도 항만에서 필요한 전력을 항만 연안 해상풍력발전기에서 생산해 조달한다는 점에서 국토해양부의 상징적 의미가 크다고 할 수 있음
- 우리나라 전국 항만(무역항)의 전력 수요량 및 풍력자원 잠재량 등을 고려해 볼 때 한림항(본 기획에서 포함), 포항항, 새만금항, 부산항, 목포항 정도가 해상풍력이 가능할 것으로 예상됨(항만내 해상풍력발전시설 도입 및 적용방안, 2011). 5개의 항만 중 개발 가능한 지지구조 형식은 자켓식, 모노파일식, 중력식 콘크리트 지지 구조임
- 자켓식 및 모노파일 기초의 경우 현재 국토해양부와 지식경제부 지원하에 연구가 진행 중에 있으나, 중력식 콘크리트 지지구조에 대한 연구는 전무한 실정이어서 이에 대한 연구 및 실증이 필요함
- 또한, 지지구조 형식을 개발하기 위한 국내 해상풍력 지지구조 설계기준은 전무하며, 선진 유럽의 경우 해상 풍력발전기 전용 설계기준이 확보된 상태이나, 핵심/원천 기술은 공개되지 않아 기술수준의 격차가 발생되는 요인으로 작용하고 있음
- 유럽과 아시아 및 우리나라의 설계방법 및 안전율에 대한 기준이 서로 상이하며, 우리나라와 같은 아시아-태평양 지역의 경우 특수 환경 하중에 대한 영향이 큰 지역이므로 이에 대한 설계기준 개발이 반드시 선행되어야 함
- 또한, 국내의 건축/토목 구조물 설계에 사용되는 설계기준의 경우 풍력발전기의 시스템적 하중을 바로 적용할 수 없어, 국제 인증 획득이 불가능하고, 다소 보수적인 설계방법으로 비경제적인 설계를 하고 있어 가격 경쟁력 약화로 해외시장 진출에 장벽 발생이 예상됨

■ 본 기획과제에서 도출된 연구개발 범위는 다음과 같음

▪ 해상풍력 하부구조 및 기초 설계/인증 기준 개발
- 인증 방법 및 범위
- 설계일반(기초 설계방법, 통합하중 분석 등)
- 지반조사 및 연약지반처리 기술기준 개발
- 콘크리트 하부구조 기술기준 개발
- 강구조 하부구조 기술기준 개발
- 지반 및 기초 기술기준 개발
- 기술기준 검증 및 국제표준화 활동

▪ 신형식 콘크리트 지지구조 개발
- 신형식 콘크리트 지지구조 개념설계
- 통합구조해석을 통한 설계 하중도출
- 지지구조물 상세 해석 및 설계 기술 개발
- 지지구조물 부재 성능검증
- 신형식 지지구조물 지반연계 기술 개발

▪ 국제적인 설계요건(Design Basis) 및 인증기술 개발
- 해양환경 데이터 수집을 위한 센싱 및 모니터링 기술 개발
- 해양환경 데이터 통계처리 기술 개발
- IEC 기반 지지구조 설계하중 케이스 개발
- 지지구조 모니터링 및 항만 교통량 Warning 시스템 개발
- 기상탑 설계평가 및 제조검사(국제인증 수행)
- 지지구조 설계평가 및 제조검사(국제인증 수행)
- 유지관리 기술기준 개발

▪ 지지구조 실증 및 운영
- 해양환경 데이터 수집 전용 기상탑 설계
- 실증 및 사업화를 위한 최적 항만 사이트 선정
- 지반조사 및 인허가
- 기상탑 정밀시공기술 개발(실증)
- 지지구조 정밀시공기술 개발(실증)
- 기상탑/지지구조 시공 시방서 개발
- 운영 및 사업화 방안 연구

■ 기대효과
① 기술적 기대효과
- 독자적인 설계/인증 기술기준 마련을 통해 기술유출 방지
- 국내 해상풍력 산업의 국제 경쟁력을 확보하고 해외진출 기반 마련
- 항만 실증 및 사업화를 통해 지지구조 건설분야 경쟁력 강화와 해상풍력 실적(Track Record)확보

② 산업적 기대효과
- 녹색 신성장 산업으로 일자리창출과 지속가능 발전의 기반 마련
- 콘크리트 지지구조 개발에 따른 가격 경쟁력 확보
- 에너지 다각화를 통한 에너지 안보 확보 가능
- 항만 해상풍력 실증단지 조성에 따른 국가 경쟁력 확보
- Green Port 정책의 연계, 부합성 및 해상안전/오염방지 대책 확보

③ 경제적 기대효과
- 해상풍력 50MW급의 전력량을 생산하기 위해 사용되는 에너지 소비량 연간 약 1,286TJ 절감. 연간 약 118억원의 절감효과
- 50MW 풍력발전기에서 생산된 순수한 전력수입만을 고려해 고용창출효과를 분석하면 연간 약 147명
- 해상풍력 중력식 콘크리트 지지구조 실증 및 사업화를 통한 항만 해상풍력 사업성 상승 및 발전단가 절감 효과