국외출장보고서 해상풍력국제컨퍼런스 (EOW2007) 및 IEA 풍력전문가회의참석결과보고 *EOW2007 : European Offshore Wind Energy Conference & Exhibition 2007 2007. 12 신재생에너지개발실
- 목차 - Ⅰ. 출장개요 1 Ⅱ. 출장수행내용 2 1. 컨퍼런스참석결과 2 2. 박람회참석결과 24 3. IEA 풍력전문가회의참석결과 27 Ⅲ. 종합의견 33
Ⅰ. 출장개요 목적 ㅇ세계해상풍력을선도하는 EWEA 1) 주최의컨퍼런스및박람회를참석하여, 최신기술을공유하고, 국내해상풍력의추진방향에대한정책자료로활용 ㅇ IEA 풍력전문가회의에참석하여, 해상풍력발전현안의문제및해결방안을논의하여, 해상풍력단지조성을위한기술자료로활용 출장자ㅇ신재생에너지센터신재생에너지개발실 2급유경석 5급안종득 출장지및출장기간ㅇ출장지 : 독일베를린ㅇ출장기간 : 2007. 12. 2( 일 ) ~ 12. 9( 일 ) (6박 8일 ) 행사개요ㅇ컨퍼런스및박람회 - 일시및장소 : 2007. 12. 4( 화 ) ~ 12. 6( 목 ), 베를린에스트렐컨벤션센터 - 산-학-연해상풍력관련종사자약 2,000여명, 120여전시업체참석ㅇ IEA 풍력전문가회의 - 일시및장소 : 2007. 12. 6( 목 ) ~ 12. 7( 금 ), 베를린 - 독일, 덴마크등 12개국 31명참석 ( 한국은옵저버로참석 ) 1) EWEA(European Wind Energy Assoiciation) : 독일, 스페인, 네덜란드등풍력선도국과풍력설비세계최대생산업체베스타스를비롯한 GE Wind, 수즐란등세계 top 5 업체들로구성된세계최대규모의단체 - 1 -
Ⅱ. 출장수행내용 1. 컨퍼런스참석결과 개요 ㅇ성격 - EWEA 주관으로 2 년주기로개최되는메이저급해상풍력관련행사 - 해상풍력에특화된학회로서단지조성관련기술, 전력계통연계, 정책등이주요내용이며, 학술적인면보다 EWEA 단체의목적에부합하도록유럽해상풍력단지조성의활성화를통하여에너지위기를극복하고자하는실리적인면이강함 ㅇ참석자및행사구성 - 스웨덴, 덴마크, 영국, 독일에너지관련장관, EU 의회부의장참석 - 산-학-연해상풍력관련종사자약 2,000여명 주요참가자 : 기기개발, 전기, 전력, 건설, 에너지관련업체, 정부정책관계자등 - 정책, 시장, R&D, 계통연계등을주제로약 200편의구두및포스터발표 ㅇ컨퍼런스주요발표주제 - 유럽해상풍력현황및발전목표 - 유럽해상풍력정책및사업화 - 유럽해상풍력관련전력계통연계및 O&M, 기술현황 - 독일, 스웨덴, 덴마크 3국해상풍력연구합의서발표 - 2 -
요약 ㅇ유럽은 2020년까지신재생에너지보급목표를전체에너지대비 20%, 전력대비 35% 로정해 Drive하고있으며, 이중전력목표의 1/3에해당하는 12% 를풍력에너지에서보급하는것으로계획수립 * 2007년현재풍력에너지보급은 3% 임 - 해상풍력은 2020년까지 40GW를북해를중심으로건설할예정이며, 유럽각국에효과적으로공급하기위해 Super Grid 관련논의진행중 * Super Grid : 영국, 독일, 스웨덴등북유럽 7 개국을해저 Cable 로연결 ㅇ해상풍력실증및보급용주력터빈은 2.5 ~ 5MW 설비가대부분으로대용량위주의발전설비의개발, 보급추세임 - 덴마크, 네덜란드, 영국등의경우는 2.5 ~ 3.6MW 기종을중심으로보급계획이며, 독일은 5MW을중심으로계획 ㅇ비용저감을통한보급확대를위해, 해상풍력비용의 55% 를차지하는기초, 케이블, 운송및건설등의기술에대한연구도활발 ㅇ 2006년까지해상풍력프로젝트 ( 이하 PJT) 70개가기승인되었으며, 2007년한해에만승인된해상풍력 PJT는 7건, 용량은 2.5GW에달함 ㅇ현재전세계적으로 18개의해상풍력단지가운영중이며, 모두유럽에위치 - 대부분모노파일형식으로시공되었으며, 최근에설치된제품은 Vestas 2MW, 3MW 제품이대부분으로거의 Vestas가독점 - 3 -
세부내용 ㅇ기조연설을통해해상풍력의발전수요에서의중요성, 향후전망, 산업화, 제도도입등에대해언급하고유럽각국의협력필요성을강조 - 유럽풍력협회회장인 Arthouros Zervos( 그리스환경부자문위원 ) 는해상풍력의발전및조기산업화촉진을위해유럽국가의연대기술발의를요청하고, 육상및해상풍력인프라구축및국가간연계강화를통한에너지시장확대를제안 - 독일환경부의회의원인 Michael Muller는 21세기에는에너지문제가중요해결과제임을강조하고, 해상풍력발전용량증대를위해기준가격의무구입제도 (feed-in-tariff) 개정, 전력계통연계 (grid connection) 등인프라구축의필요성을역설 독일내각에서해상풍력 Feed-in-tariff를 14 Euro Cent/kWh로공식발표 (2007. 12. 6) 영국, 이탈리아의경우각각 13.5, 19.0 Euro Cent/kWh - A2SEA 社의 CEO인 Kaj Lindvig 은 07년현재기준으로해상풍력이전체풍력발전설치용량대비 2% 에불과하나잠재적파급효과를고려할때향후 EU 27개국소요전력량의 25% 이상을제공할것으로전망 - 스웨덴에너지경제부장관 Maud Olofsson는지구온난화를해결하기위하여정부, 연구자, 산업계, 개인이 Action을취해야하는시급한때임을강조하며, 해상풍력발전을위하여 EU의지지를촉구하고, EU 및국고금의지원을요청 현재 700MW의스웨덴의설치용량을 2016년까지 3GW로증대계획 - 영국에너지부장관 Malcolm Wicks는향후 12개월간해상풍력을 25GW 설치할예정임을발표 - 4 -
ㅇ컨퍼런스가정책, Market, 산업화, 기술, 계통연계, O&M으로구분하여세션별운영되어, 국내해상풍력의기술단계및향후시급성을고려하여정책, Market, 기술세션위주로참석ㅇ유럽은 2020년까지신재생에너지보급목표를전체에너지대비 20%, 전력대비 35% 로정해 Drive하고있으며, 이중 12% 가풍력에너지에서보급하는것으로예상 ( 전력목표의 1/3에해당 ) * 2007년현재풍력에너지보급수준은 3% 임 - 2020년까지신재생에너지보급목표를달성하기위해서해상풍력은 40GW를북해를중심으로건설할예정이며, 이를유럽각국에효과적으로공급하기위해 Super Grid 관련논의진행중임 * Super Grid : 영국, 독일, 스웨덴등북유럽 7개국을해저 Cable로연결 * 목표기준예상치 : 보수적관점 ( 백색막대 ), 낙관적관점 ( 주황색막대 ) < 유럽해상풍력누적설치용량 > ㅇ유럽각국의해상풍력은시장태동기이며, 독일의경우내각에서해상풍력 Feed-in-tariff를 14 Euro Cent/kWh로공식발표함 ( 07.12.6) * 영국, 이탈리아의경우각각 13.5, 19.0 Euro Cent/kWh 임 - 5 -
ㅇ유럽에 2006년까지 70개의해상풍력 PJT가승인되었으며, 2007년한해에승인된해상풍력 PJT는 7건, 용량은 2.5GW에달함 - 각국의추진현황및정책동향을볼때, 2030년의목표인육상풍력 150GW, 해상풍력 150GW 건설은가능성있는것으로사료됨 ㅇ해상풍력주기기의경우덴마크, 네덜란드, 영국등의경우는 2.5 ~ 3.6MW 기종을중심으로해상풍력보급을계획하고있으며, 독일의경우는정부지원으로개발한 Repower사의 5MW, Multibrid사의 5MW을중심으로실증및보급을계획하고있어, 대용량위주의발전설비의개발, 보급추세를알수있음 ㅇ가격경쟁력을고려하여해상풍력설치비의 55% 를차지하는 Foundation, Cable, 운송및건설에초점을맞추어각종해당기술개발이진행중임 ㅇ해상풍력실증및유관기술개발을위해독일, 스페인, 네덜란드, 영국등각국의정부는 20~50 Million Euro 정도의 R&D PJT를추진중임 ㅇ유럽육상및해상풍력 PJT 승인현황및공급계획 Project name (Country) WTG`s MW Type foundations Construction Vindeby (DK) 11 x 450 kw, Bonus 4.95 Concrete caisson 1991 Lely (NL) 4 x 500 kw, NEG Micon 2.0 Driven monopile 1994 Tunø Knob (DK) 10 x 500 kw, Vestas 5.0 Concrete caisson 1995 Dronten Isselmeer (NL) 28 x 600 kw, NEG Micon 16.8 Driven Monopile 1996 Bockstigen (S) 5 x 550 kw, NEG Micon 2.75 Drilled Monopile 1997 Utgrunden (S) 7 x 1.5 kw, GE Wind 10.5 Driven Monopile 2000 Blyth (UK) 2 x 2 MW, Vestas 4.0 Drilled Monopile 2000 Middelgrunden (DK) 20 x 2 MW, Bonus 40.0 Concrete caisson 2000 Yttre Stengrund (S) 5 x 2 MW, NEG Micon 10.0 Drilled Monopile 2001 Horns Rev (DK) 80 x 2 MW, Vestas 160.0 Driven Monopile 2002 Palludan Flak (DK) 10 x 2.3 MW, Bonus 23.0 Driven Monopile 2002 Nysted Havmøllepark (DK) 72 x 2,3 MW, Bonus 165.6 Concrete caisson 2003 Arklow Bank Phase I (IRL) 7 x 3,6 MW, GE Wind 25.2 Driven monopile 2003 North Hoyle (UK) 30 x 2 MW, Vestas 60.0 Driven Monopile 2003 Scroby Sands (UK) 30 x 2 MW, Vestas 60.0 Driven Monopile 2004 Kentish Flat (UK) 30 x 3 MW, Vestas 90.0 Monopile 2005 Barrow (UK) 30 x 3 MW, Vestas 90.0 Monopile 2006 NSW (NL) 36 x 3 MW, Vestas 108.0 Monopile 2006 Total Number of WTGs: 417 877.8 MW - 6 -
- 현재전세계적으로 18개의해상풍력단지가운영되고있으며모두유럽에위치하고있음 - 대부분모노파일형식으로시공되었으며최근에설치된제품은 Vestas 2MW, 3MW 제품이대부분으로해상풍력설비는거의 Vestas가독점하고있는실정임 - 최근에는 REpower사에서 Beatrice에 5MW 2기를설치하는등소규모로실증하기위한단지도운용되고있음. - 아래그래프는유럽의 2030년까지육상및해상풍력전망을나타내며, 2030년에는총누적풍력설치량 300GW중해상풍력이육상풍력과같은비중까지성장할것으로예측 < 육상및해상풍력의누적용량 > ㅇ북해 (North Sea) 에기승인된해상풍력현황 - 육상에서는이미풍력에너지의이용이포화상태에이르러, 서북유럽에서해상풍력발전은더욱경쟁적으로개발될것으로예상됨 - 연방내각의전반적인관리아래독일정부는해상풍력을이용하기 - 7 -
2) 위한계획수립 - 해상풍력에너지이용이적합하고분쟁이적은지역을확인하여법령에근거하여풍력에너지이용을위한특별지역으로분류 - 2030년까지 20~25GW 정도의용량을가지는해상풍력발전단지설치가가능할것으로예측됨 - 북해와발트해지역은해상풍력에너지이용의중추적인역할담당 - 북해와발트해는수심이얕고, 인구가많은지역이가까이있기때문에해상풍력발전단지조성에적합 Windparks: Grenzen: Online Continental Shelf / EEZ Consented 12 sm Zone Under Consideration National Borders Deep Water Roads High Voltage Cable (approved) High Voltage Cable (not yet approved) High Voltage Cable (in use) < 북해부근해상풍력발전단지조성현황 > 2) DENA : 독일에너지공사 - 8 -
< 북해부근해상풍력발전단지조성 PJT> < 운용중인해상풍력단지 > Project 명개발자 ENOVA Offshore Ems-Emden Enova GmbH EEZ/ 12 sm zone 12 sm-zone 계획용량 [ 개수 ] capacity/ 기 [MW] 전체 capacity [MW] 해안까지거리 [km] 수심 [m] Grid connection, Federal State 1 4,5 4,5 <10 m 3 Ni Project 명 Wilhelmshaven Sandbank 24 Offshore-Testfe ld "Borkum West" (Alpha Ventus) 개발자 Winkra-Energie GmbH Fa. Projekt GmbH, Sandbank 24 GmbH &Co KG DOTI GmbH &Co. KG < 승인된해상풍력단지 ( 첫건설단계 )> EEZ/ 12 sm zone 12 sm- Zone 계획용량 [ 개수 ] capacity/ 기 [MW] 전체 capacity [MW] 해안까지거리 [km] 수심 [m] Grid connection, Federal State 1 4,5 4,5 <10 m 5 Ni AWZ 980 3-5 4720 100 30-40 AWZ 12 5 1040 43 28-30 NI (Emden/ Borkum) SH (Brunsbüttel) Dan Tysk GEO mbh AWZ 300 5 1500 45 23-31 SH Borkum Energiekontor AG Riffgrund AWZ 458 2,5-5 1800 40 30-35 NI West Borkum Riffgrund Plambeck Neue Energien AG, Projekt- gesellschaft PNE2 Offshore AG AWZ 180 3-5 746 34 23-29 NI Nordsee Ost Essent GmbH AWZ 250 4-5 1250 30 19-24 SH Offshore- Bürger- Windpark Butendiek Offshore NorthSea Windpower Amrumbank West Nördlicher Grund Global Tech I Hochsee Windpark Nordsee Gode Wind BARD Offshore I Meerwind OSB Offshore- Bürger- Windpark Butendiek Gmbh &Co. KG Husum Enova Offshore, Projektentwicklungs GmbH &Co. KG Amrumbank West GmbH GEO mbh, renergys GmbH Nordsee Windpower GmbH &Co. KG AWZ 80 3 240 35 16-22 AWZ 251 4-5 1255 40 25-33 AWZ 80 3,5-5 400 35 21-25 AWZ 402 3-5 1206 bis 2010 86 23-40 AWZ 320 4,5 1440 75 39-41 SH (Jadelund, Raum Flensburg) NI (Emden/ Wilhelmshaven) SH (Bruns büttel) SH (Bruns büttel) NI (Emden/ Borkum) EOS Offshore AG AWZ 508 2286 75 25,7-39 NI Plambeck Neue Energien AG Bard Engineering GmbH Windland Energieerzeugungs GmbH AWZ 224 3-5 1120 45 26-35 NI AWZ 320 3-5 1600 87 39-41 NI AWZ 270 5 1350 15/80 22-32 NI (Wilhelmshaven)/ SH (Brunsbüttel) - 9 -
Project 명 Hochsee Windpark, He dreiht Borkum Riffgat Offshore Windpark "Austerngrund" Offshore- Windpark "Deutsche Bucht" 개발자 EOS Offshore AG Enova Energieanlagen GmbH Global Wind Support GmbH Eolic Power GmbH < 승인이임박한단계의해상풍력단지 > EEZ/ 12 sm zone 계획용량 [ 개수 ] capacity/ 기 [MW] 전체 capacity [MW] 해안까지거리 [km] 수심 [m] Grid connection, Federal State AWZ 119 4,5 535,5 75 39 k.a. 12 sm-zone 44 4 220 14,5 16-20 NI (Diele) AWZ 80 5 400 87 40 n/a AWZ 80 5 400 87 ca. 40 n/a Uthland Geo mbh AWZ 80 5 400 49 25 SH VentoTec Nord Arcadis Consult I GmbH AWZ 200 3 600 132 41 n/a VentoTec Nord Arcadis Consult II GmbH AWZ 200 3 600 104 41 n/a Offshore- Windpark Nordergründe Energiekontor AG 12 sm-zone 25 5 125 13 2-18 NI (Wilhelmshaven) ㅇ벨기에 Power@sea가건설중인해상풍력 C-Power PJT - Powe@sea는북해에있는 Thorntonbank에해상풍력단지의개발과건설을위한 C-Power PJT의첫참여회사로서, 프로젝트완료후에유지관리의책임을맡고있는벨기에회사임 - Thorntonbank 풍력단지의조성을위해협력사인 Turbowinds와 Interelectra, SIIF 에너지, Power@Sea는 2004년여름까지모든승인을받고, 풍력발전단지의건축은 2005년에시작하기로계획 - 3.6 MW의 60기풍력터빈으로이루어져있는이풍력발전단지는 216~300 MW의설치용량으로매년 710 GWh 정도의발전량으로 200,000 가구이상제공할것으로전망 - 전체벨기에해안선을따라서 15km 숲의이산화탄소흡수량과같은 450,000 톤의이산화탄소배출감소예상 - 10 -
< 벨기에 C-Power 의 Thorntonbank 해상풍력발전단지의위치 > <C-Power PJT 발전개요 > 풍력터빈전체 capacity 수심해안까지거리건설시작일발전시작일연간발전량 CO 2 배출저감 REpower 5 MW turbines 60 기 300 MW 12 ~ 27,5 m 27 ~ 30 km 2007 년 5 월 2008 년 9 월 1000 GWh = 연간 600,000 명의주민이소비할수있는에너지량 450,000 tonnes/year (compared with the environmentally most friendly gas power stations) = the annual CO 2 absorption of a forested area of 87,668 ha = a strip of forest 15km wide along the entire Belgian coastline = 4 x the area of public forest within the Flemish Region = 1/3rd of the Belgian renewable energy target by 2010-11 -
ㅇ WPD가 Baltic해에건설중인해상풍력 PJT - WPD offshore Gmbh는지역파트너와함께북해와발트해에있는전체 7개의해상프로젝트수행중임 - 현재 WPD는자회사 Offshore Ostsee Wind AG와함께발트해에있는 Baltic I 프로젝트를계획중이며, 2006년 4월에정부의승인획득 - 계획단계에서 Darss 반도의북쪽 13 km에 15~19 m의수심에 21 기의 N90(Nordex) 2.5 MW 풍력터빈을설치하여 60 MW의발전예정 Windparks: Grenzen: Online Continental Shelf / EEZ Consented 12 sm Zone Under Conideration National Borders Deep Water Roads High Voltage Cable (approved) High Voltage Cable (not yet approved) High Voltage Cable (in use) < 발트해부근해상풍력발전단지조성현황 > - 12 -
< 발트해부근해상풍력발전단지조성 PJT> < 운용중인 Wind parks> Project 명 Breitling Rostock 개발자 Wind-Projekt GmbH Nordex AG EEZ/ 12 sm zone 12 sm-zone 12 sm-zone 계획용량 [ 개수 ] capacity/ 기 [MW] 전체 capacity [MW] 해안까지거리 [km] 수심 [m] Grid connection, Federal State 1 2,3 2 n/a n/a MV 1 2,5 2,5 0,5 2 MV < 승인된해상풍력단지 ( 첫건설단계 )> Project 명 Klützer Winkel Kriegers Flak Baltic I Arkona Becken Südost Ventotec Ost 2 GEOFReE 개발자 n/a Offshore Ostsee Wind AG Offshore Ostsee Wind AG AWE- Arkona- Windpark- Entwicklungs GmbH Arcadis Consult GmbH GEO EEZ/ 12 sm zone 12 sm-zone 계획용량 [ 개수 ] AWZ 80 12 sm zone capacity/ 기 [MW] 전체 capacity [MW] 해안까지거리 [km] 수심 [m] Grid connection, Federal State 1 n/a n/a 5 n/a MV 3-3,5 und 5 320,5 31 20-35 MV (Bentwisch / Rostock über BalticI) 21 2,5-5 57,5 15 15-19 MV AWZ 201 4-5 1005 34 23-36 MV AWZ 200 3 600 104 21-34 12 sm zone MV (Lubmin) 5 5 25 >20 20 MV Project 명개발자 < 승인이임박한단계의해상풍력단지 > EEZ/ 12 sm zone 계획용량 [ 개수 ] capacity/ 기 [MW] 전체 capacity [MW] 해안까지거리 [km] SKY 2000 1. SHOW VG 12 sm-zone n/a n/a 175 13 21 Beltsee Arcadis Ost 1 Plambeck Neue Energien KG Arcadis Consult GmbH 수심 [m] Grid connection, Federal State MV (Bentwisch /Rostock) AWZ 59-83 3-5 415 9 25-36 n/a 12 sm zone 70 5 350 17 41-46 MV (Stralsund) - 13 -
ㅇ독일 Butendiek 해상풍력 PJT - 북부독일의 Sylt의해안에서서쪽으로 34 km 떨어져있는 Butendiek 는독일의가장우수한해상풍력단지중하나 - Butendiek 해상풍력단지는 17~20 m의수심과우수한풍속보유 - 80기의터빈으로구성되어터빈에따라서 300 MW 정도의전기용량제공예정 - Butendiek는대략 10억 kw의전기를발생하여 250,000 가구이상에게공급할예정이며, 년 1백만톤의이산화탄소절감기대 - 2010년까지운용예정 < 독일 Butendiek 해상풍력발전단지의위치 > <Butendiek 해상풍력발전단지에서 Airtricity 사의풍력터빈설치모습 > - 14 -
ㅇ Super Grid ( 북해연결 ) - 풍력발전단지개발회사 Airtricity에서제안한구상 - 유럽의북쪽과서쪽, 남쪽근해에위치한풍력발전단지들을서로연결하여 Super Grid를창조하여상업적으로더욱효과적이고경쟁력있는풍력에너지자원개발이목표 - 지형적으로분산된풍력발전단지들을연결하고통합하게되면지역별로다른날씨조건에서도신뢰성있고예측가능한에너지원제공이가능할것으로평가됨 - Super Grid 프로그램의첫걸음은 Super Grid의개념및적용기술을증명하기위한 10GW( 약 8백만가구에게전기공급이가능 ) 기초프로젝트의개발 - 10GW 기초프로젝트는 UK, 독일및네덜란드 3개의국가사이에서 3,000 km 2 넓이의해상에서약 2,000기의풍력터빈으로구성됨 <Super Grid 개념 > - 15 -
<Super Grid 계획 > ㅇ BARD 사의해상풍력 PJT - 2004년설립된독일의풍력산업관련신생기업으로서현재세계에서가장큰종합해상풍력플랜트개발회사중하나로성장 - 5MW BARD VM turbine은 Bard Engineering의첫생산품이자첫시제품 - Emden과 Bremen에약 180여명이근무하고있으며, Bremen에서는주로 financial issues와 project 개발담당하고, Emden에서는 wind power plant에관한기술적문제담당 - Emden의 manufacturing hall은북해와접해있어제작이끝난블레이드는해상수송을위한평탄배 (pontoon) 에바로옮겨해상설치지점까지수송하기때문에수송에유리 - 북해에 400MW의해상풍력단지를건설하기위한 BARD Offshore 1 PJT 진행중 - 2005년 11월에 5 MW급 BARD VM wind turbine 개발을착수하여 2007년 10월, 2개시제품 (prototype) 설치까지 2년소요 - 16 -
- 2008년 20기의 Series production을시작으로 2010년총총 80기제작완료예정 <2007 년 10 월에설치된 Test turbine> <BARD Offshore 1 프로젝트수행위치 > - 17 -
ㅇ FINO 1, 2, 3 Project - FINO project는해상에연구플랫폼을세우고, 풍향, 풍속, 파도등물리, 수리, 생화학적측정을수행하는것으로, 이측정자료및결과는해상풍력발전건설의주요자료로활용 - FINO 1은북해연안에위치한연구플랫폼으로서 Borkum의북쪽 45km 지점에위치 (N 54 0.86' E 6 35.26') - FINO 2는독일, 스웨덴, 그리고덴마크 EEZ 경계인발트해에위치 (Rügen 섬의북서쪽으로 40 km 지점 ) 하며, 그역할은 FINO 1과동일 <FINO 1 의위치 > - 18 -
(a) 개략도 (side-view) (b) 개략도 (top-view) - FINO 3은 2008년여름에북해독일 EEZ의북부 (Sylt 섬의서쪽 70 km 지점 ) 에세워질예정 FINO 3의특별한초점은퇴적물과 monopile 간의상호작용, 바다에서의 Lightening, 그리고, 풍력발전기의각요소에발생가능한충격과같은지구물리학적인연구수행 - 19 -
<FINO 3 의위치 (55 11.7'N / 007 9.5'E)> ㅇ Egmond aan Zee 해상풍력단지 - 에너지 Utility 회사인 Nuon과석유회사인 Shell이만든벤처회사인 NoorzeeWind가개발 * Nuon은네덜란드, 벨기에, 독일에전기, 가스, 열을공급하는회사 - Egmond aan Zee 해상풍력단지는네덜란드해안 ( 북해 ) 에세워진가장큰해상풍력단지로서 Vestas 3MW 36기로구성 - 총전력은 108MW로써, 100,000가구가사용할수있는양이며, 단지의총면적은 27 km 2 에달함 - 직경 4.6 m, steel 판두께 5-6 cm, 무게 205 ton, 길이 40-50m - 총 36개의풍력터빈이 monopile 위에세워짐 (monopile의기초형식 ) - 20 -
<Egmond aan Zee 해상풍력단지위치 > <Egmond aan Zee 해상풍력단지의해상풍력터빈 > - 21 -
ㅇ Burbo Banks PJT - MT Højgaard는 2006년영국리버풀만 8m 북서쪽의 Burbo Banks 에 Siemens 3.6MW 25기를설치 - 수심 3.7-7.5 m, 모노파일외관직경 4.7 m, 길이 35 m, 무게 195-234톤 <Monopile 기초의선적과운송 > ㅇ Lillgrund PJT - 스웨덴 Lillgrund 해상풍력단지로서발트해에풍력터빈 48기설치 Siemens Wind Power의 SWT-2.3-93 터빈으로구성 - 스웨덴에서가장큰 110.4 MW급이며, 스웨덴남부해안에서 10 km 떨어진지점에위치 - 스웨덴은소음레벨을아주엄격히요구하여, 해안에서는 35 db, 거 - 22 -
주지에서는 40 db를초과해서는안됨 - 연간 0.33 TWh의전력생산이기대되어 60,000호이상사용예측 <Lillgrund 해상풍력단지위치 > - Öresund Sound에있는 Lillgrund는평균풍속이 8-10 m/s 정도로바람이일정하고, 강해서큰에너지를생산하는데적합하며, 수심은 4-10 m정도로얕아풍력발전조건으로우수 <SWT-2.3-93 풍력터빈설치를위한운송 > - 23 -
2. 박람회참석결과 박람회개요 ㅇ본박람회에는 Vestas, Repower, EWEA, DEWI 등약 120개의기업체, 협회, 연구소, 정부기관등참여ㅇ설비제조업체뿐아니라, 설계, 인증, 구조물시공, 사업컨설턴트등다양한업체들이참여하여, 유럽의해상풍력이상용화 -보급단계로접근하고있음을증명 박람회주요참관업체 - A2SEA, Airtricity, LM Glasfiber, SAMBU, Subocean, Wpd, Vattenfall, REpower, Si, SIEMENS, DONG energy, Vestas, GARRAD HASSAN, GL 등 전시참여주요업체 ㅇ EWEA - 본컨퍼런스및박람회주최로써, 박람회에직접참여하여유럽의해상풍력현황및향후해상풍력발전전망등적극홍보 - 24 -
ㅇ Vestas & SIEMENS - Vestas : 세계최초의해상풍력단지 ( 네덜란드 ) 및최대해상풍력단지 ( 덴마크 ) 를포함하여해상풍력터빈 700MW이상설치한세계최대메이커 - SIEMENS : 세계 6위의풍력메이커로, 주력상품은 3.6MW설비이며웹기반의 SCADA 시스템도입으로안정적제어가특징 < 세계 top10 메이커 Vestas( 左 ), SIEMENS( 右 )> - 25 -
ㅇ GL - 풍력설비디자인, 형식인증, 품질관리, 해상풍력에대한인증가이드라인제공등풍력관련국제인증기관 ㅇ A2SEA & LM - A2SEA : Lillgrund PJT 수행등해상풍력설비의운송, 설치, A/S 등을수행하는유럽최대설치업체 - LM : 세계최대풍력블래이드제조업체로써, 2.5~3MW용블래이드제작공급하며, 기술개발을통해대용량설비에적합한블래이드연구진행 <A2SEA 社 > <LM 社 > - 26 -
3. IEA 풍력전문가회의참석결과 개요ㅇ IEA 전문가회의 (Annex 11, 23) 회의참석 - Annex 11은풍력발전의가장기본적이고공통적인현안에대해논의되며, 활동내용중상당수가독립된 Annex로발전됨 참석자 : 캐나다, 덴마크독일, 이탈리아, 노르웨이포르투갈, 스페인스웨덴, 네덜란드, 영국, 미국및 EU 등 12개국에서총 31명참석 * 한국은옵저버로참석 - Annex 23은해상풍력의국제공동연구추진으로개발비용효율화, 연구위험부담공유및해결방안등에대해논의 참석자 : 미국, 덴마크, 노르웨이, 영국, 독일, 네덜란드, 스웨덴, 스페인및한국참여ㅇ일시및장소 : 2007. 12. 6( 목 ) 13:00-17:00 ~ 12. 7( 금 ) 09:00-16:00, 독일베를린ㅇ회원국이차례로 R&D 현황및향후장기 R&D 필요성에대하여설명ㅇ IEA 풍력분과의장인 Ana Estanqueiro( 포르투갈 ) 이참석하여주요이슈사항은 IEA 본부에보고키로하고, 차기 IEA Exco meeting 에서재논의 세부내용ㅇ발표내용은주로각국가별 R&D 현안에대한설명과해결해야할당면과제및향후장기적으로필요한분야에대하여논의 - 대부분국가의큰관심사항은해상풍력발전과관련된기술및보급확대방안이었으며, 가격저감을위한연구에대한언급도많았음 - 27 -
ㅇ독일발표 (J. Kutscher) - 중앙정부가지원한 R&D fund 상황을보면, 1982년 21.6 M, 1999 년 2.3M, 2007년 16M 임 1999년 MW turbine인그로비스프로젝트가실패한직후정부지원을대폭줄인경우이외에는규모면에서매년특별한변화없음 - 정부의신재생에너지 R&D fund 중풍력이차지하는비중은 2006년 17%, 2007년도에 30% 로확대추세에있음 - 독일정부가 1982년도부터풍력에지원한과제를분류별로보면다음과같음 분류환경 / 수용성 계통연계 기초 MW 터빈 실증단지 회전익기타합계 과제수 25 15 17 10 9 8 9 93 - 향후의 R&D ( 안 ) 초대형 (~10MW) 풍력발전기개발 소재, 공력개선, radar 회피기술등을고려한회전익개발 유지보수, 심해설치, 소재개선등해상풍력지지기초개발 진단, 저장, 고압전력선등계통연계기술개발 < 향후주요추진계획 > 주제풍력발전기 - Horizontal Axis - 8~10MW 회전익 - 3 bladed 주요내용 - 해상풍력유지보수용이성개선 - 새로운 drive 개념 - 총중량감소 - condition monitoring - 혹한기후적응성개선 - 공력학적개선 - 신소재개발 - condition monitoring - 설치장소에서의조립용이성 - radar 회피기술 - 28 -
해상풍력지지기초풍력발전기, 회전익, 기초해상풍력총괄관리방안계통연계사회수용성 R & D - 기존지지구조의최적화 - 새로운구조 ( 부양식등 ) - 신소재및신소재융합기술 - 수중깊이의최적화 - 심해설치해결방안 - 유지보수를위한새로운접근방안 - 생산자동화방안모색 - 생산을위한 software - 수송및설치의최적화 - 수송및설치를위한새로운기자재 - 진단장비의개선 - 원격풍속측정장비 - 계통과터빈과의정보교환 - 전력중간저장기술 - 전선기술 - 고압전력 ( 강전 ) 기술 - 주민및경제적수용성대응방안 - 환경영향최소화에대한방안 - 연구및교육개선 - 풍력분야에대한기초연구 - R&D 를위한실증단지 ㅇ미국발표 (Thresher, NREL) - 풍력분야가 2000년대에바이오다음으로크게성장한이유는 PTC 제도 3) 에의한것임 - 풍력발전의당면과제로는풍력발전기가격상승, 가동율저조및신뢰성문제, 투자자, 정책당국, 전력사, 주민등에대한이해도및수용성문제, 풍력에의한대규모전력의계통연계, 설비의기술적문제등이있음 - 기술적개선에따른효과분석결과 해상풍력기술개선을통해최고 61% 의에너지효율증가와 36% 의설비단가저감가능 3) PTC(Production Tan Credit) : 생산세액공제제도 - 29 -
회전익개선시 35% 까지에너지효율개선이가능하며, 향후회전익소재, 공력및구조해석, 능동 / 수동제어등기술개발필요 가격저감에가장효과적인방법은발전단지를대형화하는것으로최고 27% 의가격저감이가능하나, 에너지효율개선에는큰변화없음 타워기술인경우, 신소재및공정도입, 신개념지지구조물설계 시공등으로연간 11% 의에너지효율개선이가능하지만, 발전설비가격은 20% 까지증가할것으로예측 기어박스, 발전기및전장품개선시연간 8% 의효율개선과 11% 의가격저감가능 ㅇ영국발표 (E ON UK, Mike Colechin) - 영국은현재육상에 1.8GW( 연간 3 TWh), 해상에 400MW( 연간 0.8TWh) 설치되어있음 - Round1 계획에의거 2010년까지 1GW, Round2로 2015년까지 7GW를추가할예정 BWEA( 영국풍력학회 ) 에따르면 2020년까지 24GW( 연간약70TWh) 를예상 - ETI(The UK Energy Technologies Institute) 의향후풍력관련수행과제 ( 안 ) 주제해상풍력에관한설계및시공기술 / 운영개선포괄적인사업수행에대한지원연구 주요내용 - 해상풍력전용풍력발전기설계 - 심해설치 - 해상풍력단지의최적설계 - 요소부품의신뢰성 - 낙뢰방지 - radar 감지저감 - 계통연계 - 제어및계측 / 계장 - 에너지저장 - 환경영향분석 - 해상풍황자원분석 - 사회수용성 - 보건안전 - 표준화 - 30 -
ㅇ네델란드발표 (Senter Novem, Jaap 't Hooft) - 장기연구로는풍력 - 해상풍력과계통연계를지원 해상풍력발전기및단지설계 6000MW 해상풍력계획 전력망운영및유지보수 2020 년까지화석연료와대등한경제성의해상풍력목표 - 향후연구되어야할분야로는다음과같이제시 신속한용량증가를위한회전익의하단부생략개념도입및트러스식타워설계 제어부에도달하기이전단계에서의바람장예측기술 타워에부과되는모든하중의경감 풍력발전기및발전단지후류에새로운바람장인입기술 초대형풍력발전기설치에따른해상풍력단지의설치단가저감화 ㅇ덴마크발표 (RISØ, Flemming Rasmussen) - 금번에 RISØ와 DTU가병합하여 RISØ DTU 국립연구소로명칭변경 - 현재진행중인연구 지형에따른난류상호작용 non-linear 공탄성모델 동적후류모델링및안정성특성 첨단회전익제어및증속기동력학 - 시스템중각요소가차지하는가격의평균적비중은다음과같음 < 시스템요소별가격비중비교 > * 기타는주축, 허브, 나셀하우징, 요시스템등 - 31 -
- 추후철강가격상승이예상되므로신소재부품개발이필요 - 2020년까지풍력발전기에대한기술발전목표들을다음과같이상정 설정목표주요내용 단기목표 중장기목표 - 풍력발전기기존개념의유지 - 표준화 / 인증, 설계 code - 가격저감화, 기어박스신뢰도향상 - 원격상태감시시스템 - 효율적실증시험 - 산림지형용풍력발전기개발 - 기어리스형풍력발전기 - 유체펌프용풍력발전기 - 중앙통합계통연계개념 전기간에필요한연구항목 - 기초설계연구 - 제어기연구 - 기계요소연구 - SCADA 연구 - 전기요소연구 - 32 -
Ⅲ. 종합의견 ㅇ본행사는세계각국의풍력발전현황, 문제점, 최근기술동향및향후계획등에대해정책, 산업화, R&D, 환경, 기초연구등을주제로다양한논의가진행되어, 국내풍력발전의연구방향및보급정책현황을점검하고신기술을습득할수있는기회의장으로평가됨 - 컨퍼런스및박람회에서는세계각국의산업체, 연구기관, 정책당국자등다양한기관이참여하여기술적, 산업적, 정책적주요사항을논의하므로국내해상풍력단지의조기정착을위해연구기관, 업체등의적극적참여필요 - IEA 풍력전문가회의 (Annex 11) 에서는각국의현황및문제점, 장기 R&D 필요성이주의제로논의되어, 해상풍력을후발로추진하는국내특성을감안할때정식멤버로참여하여선진기술습득및정보공유필요 ㅇ풍력발전의세계적추세는지정학적한계점에도달한육상풍력을벗어나해상풍력발전단지조성및산업화를목표로활발하게추진중임 - 풍력발전보급목표로 2020년까지 EU전력수요의 12% 를공급할계획이며, 2030년까지 300GW의설치가예측되고이중해상풍력이 1/2을담당할것으로예측되어향후해상풍력발전의폭발적수요증가가전망됨 ㅇ유럽각국은기술개발의효율성제고및시너지효과를극대화하고자 Super Grid 계획을통해국가간전력시장공유및안정적전력공급계획수립등국가별연계방안을강구키위해노력중임 - 따라서, 국내에서도중국, 일본등이웃국가와의국제공동연구를확대하여기술적, 산업적공동대응필요 - 33 -
ㅇ국내해상풍력사업의선진수준으로의도약을위해서는 EU국가처럼발전차액지원제도 (Feed-in-tariff) 제정등을검토하고제도적지원책을수립하여안정적산업시장창출을유도할필요있음 ㅇ기술개발의세계추세는단지대형화 (4.5MW 4.7GW), 설비대형화 (2.5MW 5MW), 원거리설치 (10km 132km), 심해설치 (3m 46m) 등신기술도입을위한노력과해상풍력비용의 55% 를차지하는기초, 시공기술의저가화를통한보급확대에노력중임 - 따라서, 국내에서도대형단지조성을위한신기술도입과더불어조기시장개척을위한인프라기술의가격안정화에도노력병행필요 ㅇ해상풍력단지의조성은특정기술만의도입으로달성되지않으며, 정책, 기술, 산업화, 전력및계통연계, 환경등산업전반의상호협력이시급함 - 또한, 산 학 연관계자와의유기적인협조를통해, 선진기술확보를위한핵심기술개발, 조기산업화육성을위한가격저감및대량생산체제구축등체계적이고전략적인정부지원필요 - 34 -