고독한늑대

2017년 10월 스페인 카스테욘에 위치한 LM윈드파워(링크)의 공장에서 길이 241피트(약 73.5m)나 되는 거대한 구조물이 이동을 시작했다. 일반적인 볼링 레인의 4배에 달하는 길이의 풍력터빈용 블레이드(날개)가 그 주인공이다. 스페인 현지 항구에서 운반선에 블레이드를 싣고, 독일 북해(North Sea)에 위치한 머큐어(Merkur) 풍력발전단지(Wind Farm)로 이동하는 것이다. 이 풍력발전단지에는 6메가와트(6MW) 출력의 할리아드(Haliade) 풍력터빈이 66기가 약 400메가와트를 전력을 생산할 예정이다.

해상 풍력발전을 위한 터빈 블레이드는 대형일수록 발전에 유리한 것으로 알려져 있다. 길이가 긴 블레이드를 장착한 거대한 풍력터빈은 바람의 흐름이 더 강력하고 안정적인 하늘 높은 곳에서 작동할 수 있기 때문이다. 이런 작동 조건에서 풍력터빈은 더 균일하게, 그리고 더 많은 전력을 생산할 수 있다. LM 윈드파워가 제조한 긴 블레이드를 사용한 풍력터빈은, 평균 길이가 1/4정도가 되는 짧은 블레이드를 장착한 1980년대 풍력터빈보다 100배나 더 많은 발전이 가능하다. (참고 링크)

그러나 블레이드의 크기가 커질수록 설계와 제조의 난이도가 높다. 초대형 블레이드는 무게가 더 많이 나갈 뿐만 아니라, 지속적인 강풍에 견딜 수 있도록 더 견고하면서도 유연한 동작이 가능한 부품이 필요하기 때문이다. LM윈드파워의 신형 블레이드는 정교한 중공(中空) 구조로 설계되었고, 소재도 경량의 폴리에스테르 섬유로 제조되었지만, 무게는 27톤이나 나간다. 나셀(Nacelle)과 연결되는 블레이드 베이스 주위의 가장 두꺼운 부위의 폭도 약 14피트(약 4.3m)나 된다. 또 작업자들은 블레이드가 풍속이 낮은 영역에서도 바람을 단단히 붙잡고 발전용 로터를 회전시킬 수 있도록 공기역학적 형상을 가진 블레이드 곡면을 정밀하게 연마해야 한다. 블레이드의 제조 정밀도 여하에 따라 최대 2%까지 발전 효율이 차이가 나기 때문에 연마 공정은 항온 및 항습이 유지되는 작업실에서 진행된다.

https://www.youtube.com/watch?time_continue=155&v=kw2zv2TMDn4

또한 이렇게 완성된 초대형 블레이드를 운반하는 것도 또 하나의 고민이다. 전신주의 7배 정도의 길이인 블레이드를 운반하기 위해서는 꼼꼼한 준비가 필요하다. LM 윈드파워 카스테욘 공장의 책임자인 호세 루이스 그라우(Jose Luis Grau)와 그의 팀은 공장에서 29마일(약 46.7km) 떨어진 스페인 발렌시아 북부의 항구까지 초대형 블레이드를 운반할 수 있는 계획을 13개월에 걸쳐 국가, 지자체 및 항만 당국 등과 협력하여 구상했다. 이 준비 작업에는 가로등과 거리 표지판을 제거하는 것뿐만 아니라, 회전교차로에서 원형으로 트레일러를 운전하지 않고 직진할 수 있도록 간이 길을 내는 작업도 포함되었다.

과연 이런 수고를 할 필요가 있을까라고 의문이 들 수 있다. 하지만, 친환경적이고 안정적인 재생에너지를 공급하기 위해서라면 이러한 어려움은 극복할 가치가 있다.

초대형의 생산성이 높은 블레이드를 활용한다면 풍력발전단지에서는 터빈을 더 조금 설치하고도 동일한 발전량을 얻을 수 있기 때문에 경제적인 풍력 발전이 가능하다. 현재 풍력 발전은 유럽 전력의 11%(링크)를 차지하는데, 이 수치는 2030년이면 25%까지 증가할 것으로 예측된다.

현재 유럽에서는 육상 풍력은 해상 풍력보다 더 저렴한 재생에너지 발전원이다. 그러나 육상 풍력은 항상 강력한 바람을 얻기 쉽지 않고, 풍력발전 시설의 고도 제한과 소음 규제가 있으며, 풍력발전 단지용으로 가용한 토지가 점점 줄어 든다는 단점이 있다. 따라서 육상 풍력으로는 실현할 수 없는 높이와 규모의 경제가 있는 해상 풍력이 앞으로 더 크게 성장할 것으로 예상된다.

풍력 발전 사업자들도 센서와 GE디지털의 자산성과관리(APM) 솔루션 등의 소프트웨어를 추가해서 풍력 터빈의 발전 효율 향상을 위해 노력하기 시작했다. 이 APM 솔루션은 데이터를 분석하여 잠재적인 문제를 조기에 발견하고 유지보수 담당자가 고장이 발생하기 이전에 수리할 수 있도록 지원한다. GE는 실시간 분석 등의 새로운 기술을 통해 유지보수 비용을 15% 절감할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 이제는 대형 해양 크레인 보내 설비를 보수하는 데 소요되는 비용을 절감할 수도 있다.

2017년 초 LM 윈드파워는 GE리뉴어블에너지의 일원이 되었다. LM 윈드파워는 GE 터빈을 위한 블레이드 뿐만 아니라 타 공급업체의 터빈용 블레이드도 생산하고 있다. 풍력 발전에 높은 관심이 있는 지역은 유럽뿐만 아니다.  미국에서는 지난 10 년간 재생에너지의 발전 용량은 3배나 증가했는데, 대부분은 풍력과 태양광 발전이다. 이처럼 터빈 블레이드가 길어지면 발전 비용은 점점 낮아지고, 전세계적으로 풍력 발전량은 증가할 것이다.

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