해상풍력발전기의 핵심: 하부구조물(Foundation)이란?

해상풍력발전기 하부구조물(Foundation)은 바다에 설치된 풍력발전기를 안정적으로 지탱하는 중요한 구조물입니다. 풍력발전기가 바람을 이용해 전기를 생산하려면 바람이 강하게 부는 해상에서 안정적으로 고정되어야 하는데, 이를 책임지는 것이 바로 하부구조물입니다. 하부구조물은 바다의 수심, 지질, 풍력발전기의 크기 등 다양한 조건에 따라 선택됩니다.

 

 

1. 해상 풍력발전기 하부구조물의 주요 종류

1. 모노파일(Monopile)
   모노파일은 단일 기둥으로 구성된 가장 일반적인 하부구조물입니다. 주로 수심이 얕은 지역에 적합하며, 30m 이하의 수심에서 주로 사용됩니다. 설치가 비교적 쉽고 비용이 낮은 편이라 대중적으로 많이 사용됩니다.
2. 자켓(Jacket)
   자켓 구조물은 격자형 강철 프레임으로 구성된 하부구조물입니다. 주로 30m 이상의 중·심해에서 사용되며, 파도가 심하거나 바닥 지반이 단단한 지역에서 안정적인 지지를 제공합니다. 모노파일보다 제작과 설치 비용이 높지만, 깊은 바다에 적합합니다.
3. 중력식 기초(Gravity Base)
   중력식 기초는 하부구조물의 무게로 풍력발전기를 고정하는 방식입니다. 콘크리트와 같은 무거운 재료로 만들어지며, 수심 20~30m의 중간 깊이의 지역에서 사용됩니다. 설치 시 해저에 추가적인 고정 작업이 필요 없다는 장점이 있지만, 운반과 설치가 복잡하고 비용이 높습니다.
4. 플로팅(Floating)
   플로팅 기초는 바다의 수심이 매우 깊은 지역에 적합한 방식입니다. 바닥에 고정되지 않고 바다 위에 떠있는 구조로, 부유체와 계류 시스템을 사용해 발전기를 지탱합니다. 주로 수심 50m 이상의 심해에서 사용되며, 최근 떠오르는 기술입니다. 해상풍력의 확장 가능성을 높이는 중요한 요소로 주목받고 있습니다.

2. 국내 하부구조물 제조사

한국은 조선해양의 기술을 바탕으로 모든 종류의 하부구조물을 제작이 가능하면 많은 회사들이 이 분야로 사업을 확장하고 있습니다. 

• GS 엔텍
  GS엔텍은 석유 및 가스 플랜트 분야에서 시작해 해양 플랜트와 해상풍력 하부구조물 제작으로 사업 영역을 확장한 기업입니다. 자켓형 하부구조물 제작에 필요한 강재 구조물을 제공하며, 해상풍력 발전 시장에서도 성장세를 보이고 있습니다. GS엔텍은 해양 구조물의 복잡한 설계와 제작 기술을 보유하고 있어, 자켓형 하부구조물 제작에 있어서 경쟁력을 갖추고 있습니다. 주로 Monopile을 제작하며 일본으로 수출이 증가하고 있습니다.
• HSG 성동조선
  HSG성동조선은 조선업에서 축적한 기술력을 바탕으로 해상풍력 발전의 자켓형 하부구조물 제작에 진출한 기업입니다. 특히, 대형 해양구조물 제작에서의 경험을 바탕으로, 내구성과 안정성을 갖춘 자켓 구조물을 제작하고 있습니다. HSG성동조선은 해상풍력 시장에서의 입지를 강화하며 국내외 프로젝트에 적극적으로 참여하고 있습니다.
• 세아제강
  세아제강은 자켓형 하부구조물에 사용되는 강관을 공급하는 주요 기업입니다. 자켓 구조물에 필수적인 고강도 강재를 제작하며, 이를 통해 해상풍력 발전 시장에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다.
• 성도ENG
  성도ENG는 다양한 국내외 해상풍력 프로젝트에서 자켓 구조물을 제작하며, 해양구조물 설계 및 제작에 특화된 기업입니다. 고도화된 설계 능력을 바탕으로 맞춤형 자켓 구조물을 공급하고 있습니다.
• 코렌스
  코렌스은 는 중견 해양플랜트 기업으로, 해상풍력 발전용 자켓형 하부구조물 제작에 적극적으로 참여하고 있습니다. 특히, 고부가가치 자켓 구조물의 제작을 통해 국내외 시장에서 점유율을 넓히고 있습니다.
• SK ecoplant
  SK ecoplant는 지속 가능한 에너지 사업을 선도하며, 해상풍력 발전 분야에서도 활발히 활동하고 있는 기업입니다. SK ecoplant는 자켓형 하부구조물 제작뿐만 아니라, 해상풍력 발전 프로젝트의 전반적인 설계, 시공, 운영까지 종합적인 솔루션을 제공합니다. 특히, 친환경 기술과 지속 가능성에 중점을 두어 해상풍력 프로젝트에서의 경쟁력을 강화하고 있으며, 국내외 여러 해상풍력 프로젝트에 적극적으로 참여하고 있습니다.
• 삼성중공업
  삼성중공업은 자켓형 하부구조물 및 부유식 풍력발전 플랫폼을 제작하고 있으며, 해상풍력 발전을 위한 핵심 기술을 선도하고 있습니다. 특히 심해에서의 풍력 발전 가능성을 높이기 위해 플로팅 구조물 기술 개발에도 힘쓰고 있습니다.
• 현대중공업
  현대중공업은 해상풍력발전기 설치를 위한 다양한 하부구조물을 제작하고 있으며, 특히 모노파일과 자켓 구조물을 중점적으로 생산하고 있습니다. 오랜 조선업 경험을 바탕으로 고품질의 해양 구조물 제작 기술을 보유하고 있습니다.
• 두산에너빌리티
  두산에너빌리티는 해상풍력 발전 사업에 적극적으로 참여하고 있으며, 자켓 구조물과 모노파일을 제작하고 있습니다. 국내외 여러 프로젝트에 참여하면서 풍력발전기와 하부구조물 통합 솔루션을 제공하고 있습니다.

 

결론

해상풍력발전기 하부구조물은 바다의 환경에 따라 다양한 방식으로 설계되고 제작됩니다. 모노파일, 자켓, 중력식 기초, 플로팅 등의 다양한 종류가 있으며, 국내 제조사들은 이를 기반으로 세계 시장에서도 경쟁력을 키우고 있습니다. 해상풍력은 탄소중립 실현과 재생에너지 확대에 중요한 역할을 하며, 앞으로도 관련 기술의 발전이 더욱 기대됩니다.