November 14,2018

세계 최대 풍력터빈 기록 갱신된다

지름 220m ‘할리에이드-X’ 2021년 상용화

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현재 세계에서 가장 큰 풍력발전기는 덴마크 MHI 베스타스 사가 제작한 V164로 지름이 164m에 이른다. 영국 런던의 명물로 불리는 초대형 회전관람차인 ‘런던아이’의 지름이 134m이니 그보다 30m나 더 길다.

그런데 이보다 더 큰 풍력발전기가 개발되고 있어 화제다. 미국의 GE 재생에너지(GE Renewable Energy) 사가 지난 3월 개발계획을 공개한 할리에이드-X(Haliade-X)가 바로 그 주인공.

약 4억 달러의 연구개발비가 들어가는 할리에이드-X는 지름 220m, 전체 높이 260m에 12MW의 발전용량을 가진 초대형 풍력발전기다. 풍력 터빈의 날개 하나(블레이드) 길이만 해도 축구장보다 긴 107m에 이른다.

GE 사가 이처럼 큰 풍력발전기를 개발하려는 이유는 간단하다. 풍력발전기는 더 크고 더 높게 건설할수록 더 많은 전력을 생산할 수 있기 때문이다.

미국의 GE 사는 약 4억 달러의 연구개발비를 들여 세계에서 가장 큰 풍력발전기인 할리에이드-X를 개발 중이다.  ⓒ GE Renewable Energy

미국의 GE 사는 약 4억 달러의 연구개발비를 들여 세계에서 가장 큰 풍력발전기인 할리에이드-X를 개발 중이다. ⓒ GE Renewable Energy

우선 발전기의 지름이 클수록 많은 바람을 받아들여 총 잠재 전력생산량을 증가시킬 수 있다. 더불어 터빈의 위치가 높은 데 있을수록 강하고 꾸준한 바람을 받을 수 있어 실제 생산되는 전력량도 그만큼 많아진다.

하지만 무턱대고 크게 만들 수만은 없다. 높이가 높고 날개가 클수록 강풍에 의해 손상될 위험도 그만큼 커지기 때문이다. 이에 따라 초대형 풍력발전기 개발의 가장 큰 과제는 강풍에 견딜 수 있는 디자인 및 재료를 찾는 일이다. 할리에이드-X를 개발하고 있는 GE 사 역시 이런 점을 감안해 여러 가지 테스트를 거친 후 2021년에 첫 모델을 출시할 계획이다.

매년 최대 1만6000가구에 전력 공급 가능해

GE 사는 풍력발전의 입지 조건이 좋은 독일 북해 지역에 할리에이드-X가 설치되면 매년 67GWh의 전력을 생산해 터빈당 최대 1만6000가구에 전력 공급이 가능하다고 밝혔다. 750MW 규모의 해상 풍력발전단지로는 최대 100만 가구의 유럽 가정에 전력을 공급할 수 있다. 이는 현행 최대용량의 풍력터빈보다 발전용량이 45%나 증대된 것이다.

요즘 건설되는 풍력발전기의 개발 추세는 이처럼 대형화와 더불어 육상보다 해상에 더 많이 건설되고 있는 편이다. 육상에서는 거대한 풍력 터빈 자체가 시선이나 전망 등을 가로막는 장애 요인이 되며, 거대한 터빈이 발생시키는 소음 공해가 문제시되기 때문이다.

이에 비해 해상 풍력발전의 경우 그 같은 제약 요인이 없을 뿐더러 더 세고 안정적인 바람을 받아들일 수 있다는 장점을 지닌다.

할리에이드-X의 크기와 세계 주요 건축물을 비교한 그림. 할리에이드-X는 날개 하나의 길이만 해도 축구장보다 긴 107m에 이른다. ⓒ GE Renewable Energy

할리에이드-X의 크기와 세계 주요 건축물을 비교한 그림. 할리에이드-X는 날개 하나의 길이만 해도 축구장보다 긴 107m에 이른다. ⓒ GE Renewable Energy

GE 사는 세계 에너지 전환을 주도하기 위해 관련 기술분야를 선도하겠다는 목표와 함께 할리에이드-X 프로그램을 성공시키는 데 자사가 갖고 있는 모든 역량을 투입하겠다고 밝혔다. 또한 자사의 할리에이드-X 풍력 터빈은 해상풍력 분야에 새로운 지평을 열 것이며 발전단가 저감에 기여함으로써 해상 풍력발전의 성장을 주도하게 될 것이라는 입장이다.

GE 사는 미국에서 단일부지 풍력 프로젝트로는 최대 규모인 ‘WCEC(Wind Catcher Energy Connection)’ 프로젝트에도 참여할 계획이다. 아칸소 주가 추진하고 있는 WCEC는 2000MW 규모의 풍력발전시설을 건설하고 두 군데의 신설 변전소를 잇는 약 580㎞에 달하는 76만5000볼트의 초고압송전망까지 건설하는 프로젝트다.

2020년 말에 이 프로젝트가 완성되면 풍력발전소의 수명기간인 향후 25년 동안 그 지역의 전력 소비자들이 약 40억 달러 이상을 절약할 수 있을 것으로 예상된다. GE 사는 이 프로젝트에 발전용량 2.5MW짜리 풍력터빈 800대를 공급한다.

전역에 걸친 이 같은 풍력발전 산업의 성장에 따라 미국 내 풍력발전 시설용량은 지난 7월에 총 90GW를 돌파했다. 이에 따라 풍력발전은 신재생에너지원 중 미국 내에서 가장 큰 발전원이 되었다. 또한 풍력발전의 가격이 낮아짐에 따라 미국에서 가장 경쟁력 있는 발전원이 되고 있다.

유럽은 2030년에 풍력이 전체 전력 30% 담당

미국풍력에너지협회(AWEA)가 공개한 2018년도 2분기 보고서에 의하면, 해당 기간 중 풍력발전단지 건설은 총 5,322MW에 달하며 건설 중인 총 용량은 18,987MW에 이른다. 미국에 설치되어 있는 총 90GW의 풍력발전 시설용량은 2700만 가구에 값싸며 청정한 전력을 공급하기에 충분하다.

유럽의 경우 풍력발전이 2030년에는 유럽 전체 전력의 최대 30%까지 담당할 수 있다는 전망이 나오고 있다. 유럽 풍력에너지단체 윈드유럽(WindEurope)에 의하면 유럽은 매해 평균적으로 12.6GW에 해당하는 풍력발전설비가 건설돼 2020년에는 204GW에 이르고 2030년에는 총 시설용량이 323GW에 달할 전망이다.

특히 독일은 2030년까지 85GW, 프랑스는 43GW, 영국은 38GW로 상당히 많은 풍력발전설비를 갖게 된다. 또한 덴마크, 아일랜드, 에스토니아, 네덜란드 등은 2030년까지 전력의 50% 이상을 풍력발전으로 조달하는 국가의 반열에 오를 것으로 보인다.

이렇게 되면 풍력발전산업은 2030년까지 유럽에서 약 56만9000개의 일자리를 창출하고, 해마다 132억 유로의 화석연료 수입을 대체하는 효과를 거둘 수 있게 된다.

한편, 스코틀랜드에서는 지난해 10월 풍력발전이 스코틀랜드 내 모든 전력수요를 초과하는 수준을 전력을 기록한 바 있다. 2017년 10월 2일에 풍력발전만으로 86,467MWh에 달하는 양의 전력을 송출했는데, 그날 스코틀랜드 지역의 총 전력사용량은 41,866MWh였다.

즉, 그날 스코틀랜드 지역의 풍력발전은 전체 전력수요의 206%에 달하는 수준의 전력을 생산한 셈이다. 이는 700만 가구에 전력을 공급할 수 있는 양인데, 세계자연기금(WWF) 스코틀랜드 지부는 풍력발전만으로 스코틀랜드 총 전력수요 이상의 전력을 공급할 수 있음을 입증했다고 평가했다.

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