[2026 건설사 기술대전②] 바다에서 新동력 찾다…해상풍력 공략

건설업계의 오랜 화두는 ‘안전’과 ‘사업성 개선’이다. 양립 불가능해 보이는 두 가치지만, 그 간극은 건설사의 신기술로 메워지고 있다. ‘사회적 책임’과 ‘생존’, 두 마리 토끼를 잡기 위한 대형 건설사들의 노력은 이제 새 시대를 맞이할 채비를 마쳤다. 사고를 예방하는 지혜, 좁은 국토를 떠나 바다로 나아가는 의지, 고탄소 산업의 오명을 벗을 기회가 바로 신기술 안에 있다. <편집자주>

수위에 따른 해상풍력 하부 구조물 유형. 왼쪽부터 고정식, 자켓식, 부유식 해상풍력. [사진=부산대학교 조선해양공학과]

【투데이신문 심희수 기자】해상풍력발전기엔 파도, 조류 등 해양 환경을 견디는 기초 공사가 필수적이다. 건설사들은 더욱 강한 자재와 설비로 견고한 기초 다지기에 속도를 내고 있다.

2일 현대건설에 따르면 ‘요동저감형 콘크리트 부유체’ 기술이 현대건설의 차세대 부유식 해상풍력의 핵심 신기술로 떠오르고 있다.

해상풍력발전기는 수심에 따라 설치 방식이 달라진다. 수심 30m 이하의 경우 해저면에 고정하는 고정식, 30m~60m는 자켓이나 트라이포트 방식, 60m 이상은 바닥에 닻을 심어 특정 위치에 발전기가 떠 있게 하는 부유식을 활용한다. 그중 부유식 해상풍력은 발전기가 물 위에 떠 있어 파도나 바람에 의한 흔들림에 상시로 노출돼 있다.

요동저감형 기술은 해상풍력 부유 구조물이 흔들리는 현상을 최소화하는 기술이다. 현대건설은 8MW급 이상 부유식 해상풍력용 부유체 기본 설계기술을 확보하고, 최적의 콘크리트 부유체 형상 개발을 추진하고 있다. 또 ‘대구경 모노파일’ 개발을 통해 고정식 해상풍력 기술 강화에도 나설 방침이다. 모노파일은 파일(말뚝)을 해저에 박아 풍력발전기를 고정하는 기술이다. 최근 발전기의 대형화로 시공사에 요구되는 모노파일의 지름도 점차 커지고 있다. 

이러한 개발 흐름은 현대건설의 신재생에너지 시장 확대 행보로부터 기인한다. 현대건설은 전 세계적인 신재생에너지 비중 확대에 발맞춰 2030년까지 청정에너지 기술 투자 증대를 선언했다. 이를 통해 전용 설치선 확보, 주요 신기술 내재화를 통해 경쟁력을 강화한다는 방침이다. 현대건설은 지난해 2월 이미 5.56MW급 풍력발전 시스템 18기로 구성된 제주한림해상풍력 발전단지를 준공하며 국내 유일의 민간 주도 해상풍력 시공실적을 거둔 바 있다. 이 단지는 자켓식 구조로 건설됐으며, 연간 약 234GWh의 전력을 제주에 공급한다.

대우건설이 개발한 ‘승강형 스파실 부유체’의 수위별 모습 변화. [사진=대우건설]

대우건설은 지난해 15MW급의 자체 부유체 모델인 ‘승강형 스파실 부유체’의 개발을 완료하고 프로젝트 입찰자격을 갖췄다. 앞서 대우건설은 2021년 네덜란드 해상풍력 기업 ‘모도베이스윈드’와 해당 부유체 개발에 나선 바 있다. 대우건설은 승강형 스파실 부유체가 태풍 등 극한의 환경에서도 안정성을 확보할 수 있도록 설계됐다고 설명했다. 

이 밖에도 지난해 2월엔 해상풍력 관련 특허 2건(제10-2769918호 조립식 강재-콘크리트 합성 별체 모듈을 이용한 부유식 해상풍력 부유체, 제10-2769919호 부유식 해상풍력 강재-콘크리트 합성 부유체의 하이브리드 결합 구조)을 출원하며 기술 경쟁력을 더해가고 있다.

또 ‘22MW급 LCOE(Levelized Cost of Energy/Electricity) 절감형 초대형 부유식 설계기술’을 오는 3월 개발 완료를 목표로 하고 있다. 현재 이를 위한 기본설계 및 수리모형 실험이 진행 중이다. LCOE는 발전소의 전체 수명 주기 동안 발생하는 모든 비용(건설·연료·운영·유지·폐기)을 총 생산 전력량으로 나눈 값을 의미한다. 이는 해상풍력발전기의  경제성을 비교하는 핵심 지표다. 대우건설은 부유체 개발과 평균 발전 비용 인하라는 두 축으로 사업성 확보에 주력하겠다는 방침이다.

한편 대우건설은 해상풍력을 중단기적 기간 안에 해상풍력을 회사의 주력 사업으로 자리잡는 것을 목표로 하고 있다. 2030년까지 자체 기술을 활용한 해상풍력 사업을 발굴할 계획이다. 대우건설 측은 “해상풍력발전 사업을 전략적 성장 분야로 선정하고, 고정식 및 부유식 하부기초 설계기술의 고도화를 추진하고 있다”며 “해상풍력사업과 설계기술 확보는 재생에너지 확대와 탄소중립 목표 달성에 기여해 친환경 가치를 창출할 것”이라고 설명했다.

‘반딧불이’ 부유식 해상풍력 단지 조감도. [사진=포스코그룹]

포스코이앤씨는 지난해 7월 부유식에서 ‘강합성 하이브리드 부유체’ 기술 개발을 완료했다. 강합성 하이브리드 부유체는 강재(철강)와 콘크리트의 장점을 결합해 만든 대형 해양 구조물이다. 강재의 인장 강도와 콘크리트의 압축 강도 및 내구성이 어우러져 단일 재료로 만든 구조물보다 구조적 효율성이 우수하다.

포스코이앤씨는 자사의 기술이 현장 적용으로 이어질 수 있도록 실제 사업 확대에도 박차를 가하고 있다. 포스코이앤씨는 지난해 노르웨이 에퀴노르와 ‘울산 반딧불이 해상풍력’ FEED(기본설계) 계약을 체결했다. 이 사업은 울산항 동쪽 약 70km 해역에 750MW 규모 부유식 해상풍력 발전소를 조성하는 프로젝트다. 포스코이앤씨는 해안접속부·케이블 터널·송전케이블·육상 변전소 등 계통 연계 인프라를 설계하게 된다.

포스코이앤씨 관계자는 “에퀴노르와의 협업으로 기술적 완성도는 물론 사업 시너지도 극대화할 것”이라고 말했다.