[르포]"고장 시간 제로에 도전"..유니슨 10㎿급 해상풍력터빈 실증기 설치현장

7월까지 실증기 설치…내년 6월 양산 준비
기어리스 방식·주요 부품 이중화로 고장 최소화
부품 국산화율 60%까지 달성
일본 부유식 해상풍력 시장에도 진출 채비

유니슨이 영광풍력발전단지에서 10MW급 해상풍력터빈 실증기를 설치하고 있다. 강희종기자

"요(yaw) 및 피치(pitch) 드라이브, 제어기, 센서 등 주요 부품을 이중화했습니다. 한 가지 부품에 문제가 발생해도 풍력발전기를 계속 가동할 수 있습니다."

지난 26일 전남 영광군 백수읍 상사리에 있는 영광풍력발전 실증단지에서 만난 방조혁 유니슨 풍력연구소장(전무)은 유니슨이 개발한 10메가와트(㎿)급 해상풍력터빈의 경쟁력에 대해 "다운 타임(고장 등으로 장비가 정상적으로 운영하지 못하는 시간)을 제로(O)로 만들기 위해 노력했다"며 이같이 강조했다.

유니슨은 이날 방문한 영광풍력발전단지 내에 10㎿급 해상풍력터빈 실증기를 설치하고 있었다. 거대한 타워 위에 나셀(발전기 등 주요 부품이 들어 있는 구조물)과 허브(블레이드를 나셀과 연결하는 장치)가 조립된 상태였다. 여기에 마지막으로 블레이드를 조립하기 위해 인부들이 분주히 움직이고 있었다.

지상에는 길이 102.2m, 무게 50t의 블레이드와 최대 1600t의 무게를 들어 올릴 수 있는 거대한 크레인이 조립을 위해 대기 중이었다. 이날은 날씨가 비교적 맑았으나 바람이 세게 불어 조립 공사는 진행하지 않았다. 블레이드까지 설치하면 로터 직경은 210m에 달한다. 유니슨이 10㎿급 해상풍력발전기의 이름을 'U210'으로 지은 이유다.

U210 제품 개발은 2018년부터 국책 과제로 진행돼 유니슨 등 민간자금을 포함해 약 700억원이 투입됐다. 지난해 2월 국제 인증 기관인 UL로부터 설계인증을 획득하고 한국에너지공단과 국제 인증기관 제조 평가도 완료했다.

실증기 설치는 상용화를 위한 마지막 단계다. 유니슨은 오는 7월 실증기 설치를 마치고 실제 해상 환경에서 시운전을 통해 성능을 검증할 계획이다. 이 과정에서 운영 데이터와 운영 경험을 확보하고 UL 형식 인증과 KS 인증을 거쳐 상용화를 추진한다는 계획이다. 유니슨은 내년 6월 이후에는 양산 체계에 들어갈 수 있을 것으로 전망하고 있다.

유니슨이 일차적으로 목표로 하는 곳은 400㎿ 규모의 서남해해상풍력 사업이다. 서남해해상풍력은 지난해 상반기 정부의 풍력 고정가격계약 경쟁 입찰에서 선정됐으나 어떤 터빈을 쓸지는 아직 결정하지 않았다. 서남해해상풍력 사업자인 한국해상풍력은 올해 별도 입찰을 통해 국산 10㎿급 국산 터빈사 중 한 곳과 우선협상대상자 계약을 체결할 계획이다. 유니슨은 두산에너빌리티와 치열한 경쟁을 벌이고 있다.

방조혁 유니슨 풍력연구소장(전무). 강희종기자

U210은 운전 시 고장률이 높은 기어박스를 제거한 직접 구동형(Direct Drive) 기어리스 방식으로 개발됐다. 부품 수를 줄여 내구성과 신뢰성을 극대화한 것이 특징이다.

방조혁 소장은 "업계 표준인 25년보다 5년 늘어난 30년의 설계수명으로 우수한 사업성을 확보했다"며 "주요 부품에 다중화(Redundancy) 시스템을 적용해 접근이 어려운 해상에서 다운타임을 최소화했다"고 설명했다.

육상과 달리 바다에서는 제품이 고장 나면 수리가 어렵기 때문에 유지보수를 최대한 적게 하도록 개발했다는 것이다. 다운타임이 길면 가동률이 낮아지고 이는 곧 수익성 악화와 직결된다.

또 U210은 고정자(Stator)를 5㎿급 2개로 분리 제작해 한쪽이 고장이 나도 5㎿ 출력으로 운전이 가능하다. IP55급의 방수·방진 설계로 해수나 염분 유입에 따른 손상을 방지했다.

유니슨은 이 제품을 통해 부유식 해상풍력에도 진출할 계획이다. 방 소장은 "부유식 해상풍력은 14~15㎿급보다 10㎿급이 적합하다고 본다"며 "일본의 부유식 해상풍력 사업자와 협력 방안을 논의하고 있다"고 설명했다.

유니슨의 U210은 국책 과제로 진행하는 만큼 부품 국산화 비율을 60%까지 확대했다. 요잉베어링, 피칭베어링, 발전기, 변압기, 타워 등을 국산화했다. 방 소장은 "빠르게 제품을 개발하기 위해 블레이드를 중국에서 수입했다"며 "양산 시점에 블레이드까지 국내 기업에서 조달할 수 있다면 국산화 비율을 80%까지 높일 수 있을 것"이라고 말했다.

영광=강희종 에너지 스페셜리스트 mindle@asiae.co.kr