지난 10여 년간 해상 풍력 발전은 모두 연안 지역에 집중되어 왔는데, 이는 풍력 터빈을 해저에 말뚝 기초로 고정해야 했기 때문이다. 하지만 연안 자원은 거의 고갈되어 가고 있으며, 인허가 절차와 생태계 관련 논란도 점점 더 많아지고 있다. 진정한 바람은 사실 더 깊은 바다에 있다.
1. 왜 심수(深水)에 가야 하는가
고정식 풍력발전기의 경우 수심이 50~60미터를 넘어서면 말뚝 기초 자재비와 시공 비용이 급격히 상승하여 금세 경제성이 떨어지게 된다. 반면 전 세계 대부분의 양질의 풍력 자원은 오히려 해안에서 더 멀리 떨어진, 수심이 더 깊은 지역에 분포해 있다. 심해로 나아가는 것은 유행을 쫓는 것이 아니라, 자원의 한계로 인해 어쩔 수 없는 선택이다.
2. 세 가지 물에 뜨는 자세
부유식 풍력 터빈은 해저에 박히지 않고 계류 시스템을 통해 해수면에 고정됩니다. 주요 방식으로는 세 가지가 있습니다. 반잠수식(플로팅 플랫폼과 유사)은 가장 성숙하고 널리 사용되며, 단일 기둥식(SPAR)은 물속 깊숙이 박힌 기둥과 같아 안정적이지만 흘수(수심)가 깊습니다. 장력 레그(TLP)는 팽팽하게 당겨진 케이블로 고정되며, 더 깊은 수심에 적합합니다.
| 경로 | 특징 | 적용 수심 | 성숙도 |
|---|---|---|---|
| 반잠수식 | 부표식 플랫폼, 기술이 가장 성숙함 | 중간보다 약간 깊은 | 상대적으로 높은 |
| 단주식 SPAR | 부유식 기둥을 깊게 박으면 안정적이지만 침수 깊이가 깊다 | 깊은 | 중 |
| 장력 레그 TLP | 로프를 팽팽하게 당기면 반응이 빠릅니다 | 아주 깊다 | 예시 |
3. 이미 바다 위에서 달리는 사람들이 있다
노르웨이의 ‘Hywind Scotland’는 이미 2017년에 수심 약 100미터 해상에 설치된 30메가와트 규모의 설비를 전력망에 연결했으며, 영국의 ‘Kincardine’이 그 뒤를 이었다. 중국에서도 ‘삼협 선도호’ 등 시범 프로젝트가 잇달아 해상에 투입되면서, 부유식 풍력발전이 이론 단계에서 실제 공사 현장으로 옮겨졌다.
4. 아직 극복하지 못한 난관
계류 시스템과 동적 케이블의 피로 수명, 설치가 가능한 심해 시공 선박의 부족, 그리고 현재 여전히 고정식보다 높은 킬로와트시당 비용 등이 모두 걸림돌로 작용하고 있다. 현재 부유식 발전의 킬로와트시당 비용은 대략 80~90달러에서 100달러 이상인 반면, 고정식은 이미 50~60달러 수준으로 낮아졌다.
‘심해의 비밀’을 풀어내는 것은 본질적으로 풍력 터빈의 기초를 해저의 콘크리트 말뚝에서 해수면 위의 부력과 케이블로 바꾸는 것이다.