해상풍력 해저케이블 설치·유지보수 난제 원천 차단

하이커뮤니티매니져 0 5 11.17

J-tubeless 해저 케이블 설치 공법을 검증하기 위한 육상 실증 시험 시스템. 전기연 제공

국내 연구팀이 해상풍력단지에 연결된 해저 케이블을 빠르고 효율적으로 설치하고 복구할 수 있는 공법을 개발하고 육상에서 실증을 마쳤다.

한국전기연구원은 최진욱 전력케이블센터 책임연구원이 기존 해저케이블 공법의 한계를 극복한 '제이튜브리스(J‑tubeless) 해저케이블 설치 공법'을 개발했다고 17일 밝혔다.

기존 해상풍력단지는 해저 케이블을 알파벳 J 형태의 금속관인 제이튜브(J-tube) 내부를 통과하도록 설치한다. J-tube 설치 후 해저 케이블을 포설하기까지 홍합, 따개비 등 해양 생물이 튜브 내부에 축적되는 '바이오파울링' 현상이 일어난다.

바이오파울링이 발생하면 케이블을 설치할 때 마찰력이 증가해 설치가 지연되거나 케이블의 외피가 손상될 수 있다. 고장으로 해저 케이블 교체가 필요한 경우 케이블을 J-tube에서 다시 빼내기 어려워 J-tube의 절단과 재설치가 필요해지는 등 복구 기간이 길어져 발전 효율이 떨어진다.

해상풍력단지 해저케이블 설치를 위한 기존 J-tube 방식(위)과 KERI J-tubeless 방식을 비교한 그림. 전기연 제공

연구팀은 J-tube 없이 풍력발전기 하부 구조물에 바로 해저 케이블을 연결할 수 있는 공법을 고안했다. 유연한 고분자 보호튜브, 전용 고정장치(클램프)와 과도한 휘어짐을 막는 밴드 리스트릭터 등으로 구성된 보호 기자재 패키지를 활용해 케이블을 보호하고 안정적으로 고정한다.

개발된 J-tubeless 설치 공법은 바이오파울링 문제를 원천 차단하며 케이블 탈부착이 용이해 복구시간과 유지보수 비용을 대폭 줄일 수 있다.

연구팀은 기술 신뢰성을 검증하기 위해 높이 20m 규모의 육상 실증 시험 시스템도 구축해 한반도 서남해 해역의 실제 조건을 반영한 시나리오를 도출했다. 케이블과 보호 기자재가 조류와 파도 등 해상 환경에서 장기간 받는 반복적 스트레스를 모사했다. 8개월간 150만회 이상의 하중을 가해도 J-tubeless 공법의 내구성과 전기적 안정성이 확보된다는 점이 확인됐다.

최진욱 한국전기연구원 전력케이블연구센터 책임연구원(왼쪽에서 네 번째) 연구팀이 J-tubeless 해저케이블 설치 공법을 설명하는 모형 앞에서 기념 촬영을 하고 있다. 전기연 제공

J-tubeless 공법이 적용되면 해상풍력단지 운영비용을 절감해 재생에너지 공급 안정성을 강화할 것으로 기대된다. 또 해외 기술에 의존하던 해저 케이블 보호 기자재 시장에 국내 기업들의 진출할 기회로 작용할 수 있다.

최 책임연구원은 "J-tubeless 해저케이블 설치 공법 개발과 전용 시험장치 구축, 신뢰성 검증 기법에 이르기까지 전 과정을 종합 검증했다"며 "설치 절차에서 선급의 'AIP(Approval in Principle)' 인증도 획득하며 기술력을 인정받았다"고 밝혔다.

연구팀은 국내외 특허 출원을 마치고 한국에너지기술연구원의 신재생에너지핵심기술개발 사업을 통해 포항테크노파크, 고등기술연구원 등과 해상 실증용 시험장치 구축 사업을 추진 중이다.

https://m.dongascience.com/news.php?idx=75118

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