기존 방식 '바이오파울링' 문제 원천 차단
20m 규모 육상 실증 시험 시스템으로 검증
한국전기연구원(KERI·원장 김남균) 전력케이블연구센터 최진욱 박사팀이 해상풍력단지 해저케이블을 더 빠르고 효율적으로 설치·복구할 수 있는 'J-튜브리스(tubeless) 해저케이블 설치 공법'을 개발, 검증했다.
기존 해상 풍력단지에서는 해저케이블을 알파벳 J 형태의 금속관(J-튜브)을 통해 인입하는 방식을 사용해왔다. J-튜브 설치 후 해저케이블을 포설하기까지 튜브 내부에 홍합이나 따개비 등 해양생물이 축적되는 '바이오파울링' 현상이 발생해 마찰력이 증가하고 이는 곧 설치 지연과 케이블 외피 손상으로 이어지는 문제가 있었다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 J-튜브 없이 해저케이블을 직접 하부구조물에 연결하는 새로운 설치 공법을 고안했다.
이 기술은 유연한 고분자 보호튜브와 전용 클램프, 벤드 리스트릭터 등으로 구성된 '보호 기자재 패키지'를 활용해 케이블을 외력으로부터 보호하고 안정적으로 고정한다. 이로써 바이오파울링으로 인한 문제를 원천 차단하고 비상 상황에서도 해저케이블 탈부착이 용이해 복구 시간과 유지보수 비용을 대폭 줄일 수 있다.
연구팀은 기술 신뢰성을 실제 환경 수준으로 검증하기 위해 높이 20m 규모의 '육상 실증 시험 시스템'도 구축했다. 서남해 해역의 실제 조건을 반영해 하중 시나리오를 도출하고 케이블과 보호 기자재가 조류, 파도 등 장기 해상 환경에서 받는 반복적 스트레스를 모사해 평가했다. 8개월간 총 150만회 이상의 하중을 인가한 결과 새로운 공법의 내구성과 전기적 안정성이 장기간 해상 환경에서도 충분히 확보될 수 있음을 입증했다.
이번 성과는 해저케이블 시공 기술 개선을 넘어 해상풍력단지 운영비용(OPEX) 절감과 재생에너지 공급 안정성 강화로 이어질 전망이다. 해외 기술에 의존하던 해저케이블 보호 기자재 시장 분야에서 국내 기업의 산업 진출 기반을 마련하고 수입대체 효과도 기대할 수 있다는 점에서도 의미가 크다.
국내외 특허 출원과 논문 게재를 완료한 연구팀은 한국에너지기술평가원의 신재생에너지핵심기술개발 사업을 통해 포항테크노파크, 고등기술연구원 등과 함께 해상 실증용 시험장치 구축 사업을 추진 중이다. 이를 통해 기술의 현장 적용 실적을 확보하는 등 성과의 지속적 확산에 나선다는 목표다.
최 박사는 “J-튜브리스 해저케이블 설치 공법 개발과 전용 시험장치 구축, 신뢰성 검증 기법에 이르기까지 전 과정을 종합 검증했으며 설치 절차에 대해 선급의 AIP 인증도 획득해 기술력을 인정받았다”면서 “관련 업계 전문가들과 협력해 새로운 설치 공법에 대한 신뢰성 시험 방법 표준화를 추진하고 해외 시장 진출도 적극 준비하겠다”고 밝혔다.
창원=노동균 기자 defrost@etnews.com
