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유영재(Youngjae Yu),김민지(Min-Ji Kim),허준(Heo Jun),신현경(Hyunkyoung Shin) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10
전 세계 풍력발전 설비용량 현황은 2020년 현재 742.7 GW이며, 그 중 해상풍력발전은 35.3 GW으로 4.75%의 비율을 차지하고 대부분이 고정식해상풍력발전이며 부유식해상풍력발전은 단지 125MW이다. 국내 풍력발전 현황은 2014년 RPS 제도가 도입된 이후 증가하고 있는 것으로 보이며, 2020년 현재 1.636 GW의 풍력 설비용량을 보유하고 있고, 이중에서 해상풍력은 136 MW이고 부유식해상풍력발전은 전무하다. 한반도의 해상풍력 자원 잠재량은 최소경제성 기준 약 33.2 GW 이상으로 나타났는데, 그에 비해 해상풍력 개발환경은 매우 열악한 상황이다. 정부가 원전과 석탄발전을 줄이면서 2030년까지 발전량의 20 %를 재생에너지로 충당하겠다는 “재생에너지 3020 이행계획”과 함께 서남해안과 제주도를 중심으로 해상풍력단지를 건설하겠다는 사업계획이 많이 발표되었다. 두산중공업이 추진한 탐라해상풍력사업이 4 년간의 지연 끝에 2016년 공사를 완료하고 2017년 9월 발전을 시작하였다. 세계 3대 해상풍력 강국 실현을 위해 정부는 대규모발전단지 구축을 계획하였고 서남해상에 2017년 5월 해상공사를 착수하여, 1단계 사업인 60 MW 해상풍력 실증단지가 2020년 1월 완료되었고, 2단계 사업인 시범단지(400MW) 건설을 추진하고 있다. 부유식 해상풍력발전의 경우에는 고정식 해상풍력의 깊은 수심 설치 한계(40∼60m이상)를 극복하기 위하여 전 세계에서 많은 연구가 수행되고 있다. 그러나 현재까지 상용화된 풍력발전 단지는 없으며 Pilot 또는 Pre-Commercial (상업운전 전)용으로 연구가 수행되어 왔다. Pilot 프로젝트는 2017년 발전을 시작한 Hywind Scotland (Scotland, 30MW)와, 2018년 설치공사가 시작되어 2021년 발전을 시작한 WindFloat Atlantic (포르투갈, 50MW)이 있다. Pre-Commercial 프로젝트로는 Hywind Tampen (노르웨이, 88MW)가 최종투자결정(FID)를 받고 진행 중에 있다. 영국과 미국을 중심으로 2020년 이후 대규모의 상용화 단지가 계획되어 있으며, Carbon Trust는 2040년 70 GW의 부유식해상풍력발전을 예상하고 있다. 부유식 구조체(Floating substructure)의 경우, Pilot 단계 및 Pre-Commercial 단계 에서는 Spar, Advanced Spar, 반잠수식, TLP, 바지선형 등 다양한 형태의 부유체를 시도하였으나 2020년 이후 계획되어 있는 대부분의 사업들은 반잠수식 부유체를 계획하고 있는 것으로 확인된다. As of 2020, the global wind power generation capacity is 742.7 GW, of which offshore wind energy is 35.3 GW, accounting for 4.75%, most of which is fixed offshore wind energy, and floating offshore wind energy is only 125 MW. The current status of domestic wind power generation seems to have increased since the introduction of the RPS system in 2014, and as of 2020, it has a wind power installation capacity of 1.636 GW, of which offshore wind energy is 136 MW, and there is no floating offshore wind energy generation. The potential of offshore wind energy resources on the Korean Peninsula was found to be about 33.2 GW or more based on the minimum economic feasibility. On the other hand, the offshore wind power development environment is very poor. Along with the “Renewable Energy 3020 Implementation Plan” in which the government will reduce nuclear and coal power generation and cover 20% of power generation with renewable energy by 2030, many business plans have been announced to build offshore wind farms centered on the southwest coast and Jeju Island. The Tamra offshore wind power project promoted by Doosan Heavy Industries & Construction completed construction in 2016 after a four-year delay and started generating power in September 2017. To leap to become one of the world’s top 3 offshore wind energy countries, the government planned to construct a large-scale offshore wind farms, and started offshore construction in the southwest coast in May 2017. The first phase of the 60 MW offshore wind farm was completed in January 2020. The construction of a pre-commercial wind farm (400MW) is being promoted. In the case of floating offshore wind energy generation, many studies are being conducted around the world to overcome the deep water depth installation limit (40∼60m or more) of fixed offshore wind energy. However, there is no commercialized wind farm so far, and research has been conducted for pilot or pre-commercial. Pilot projects include Hywind Scotland (Scotland, 30MW), which started power generation in 2017, and WindFloat Atlantic (Portugal, 50MW), which started installation in 2018 and started power generation in 2021. As a pre-commercial project, Hywind Tampen (Norway, 88MW) has received a final investment decision (FID) and is in progress. Large-scale commercial floating offshore wind farms are planned after 2020, mainly in the United Kingdom and the United States, and the Carbon Trust expects 70 GW of floating offshore wind energy generation in 2040. In the case of the floating substructure, various types of floater such as spar, advanced spar, semi-submersible, TLP, and barge were tried in the Pilot and Pre-Commercial stages, but in most of the projects planned after 2020 it is confirmed that a semi-submersible floater type is being planned.