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[에너지신문] 해상풍력발전기를 떠받치는 ‘말뚝’이 국내 지반에서 힘을 받을 때 얼마나 변형되고 버틸 수 있는지를 확인하는 현장실증시험이 마무리됐다. 한전은 시험에서 확보한 계측자료를 토대로 지지구조 설계 방법을 검증하고, 국내 지반과 시공환경을 반영한 설계 가이드라인을 마련할 계획이다.

한전은 지난 7월부터 9월까지 전력연구원 고창전력시험센터에서 모노파일과 자켓파일을 대상으로 대규모 현장실증시험을 진행했다. 해상풍력 지지구조 설계에 필요한 구조물과 지반 사이의 상호작용을 직접 측정해 설계의 불확실성을 줄이려는 취지다.

▲해상풍력 지지구조 비교(생성형 AI로 만든 이미지)

모노파일은 하나의 대형 강관과 대구경 말뚝으로 발전기를 지지하는 방식이다. 자켓파일은 여러 다리로 구성된 자켓구조물을 상대적으로 작은 직경의 말뚝으로 지반에 고정한다. 이번 시험에서는 두 방식의 말뚝이 서로 다른 방향의 하중을 받을 때 나타나는 변형과 지지력을 측정했다.

전력연구원은 직경 2.5m와 1.5m의 모노파일 시험체, 직경 1.5m의 자켓파일 시험체를 제작·설치했다. 한전에 따르면 이는 세계 최대 규모의 해상풍력 지지구조 실험이다.

모노파일에는 수평 방향으로 힘을 가했고, 자켓파일에는 아래로 누르는 힘과 위로 뽑아 올리는 힘을 가했다. 한 차례 하중을 가했을 때의 반응뿐 아니라 하중을 반복적으로 받는 과정에서 지지력이 어떻게 달라지는지 분석할 수 있도록 자료도 확보했다.

지지구조 설계에서는 말뚝 자체의 강도와 함께 주변 지반이 하중을 받아내는 특성을 반영하는 것이 중요하다. 같은 구조물이라도 지반조건에 따라 변형과 지지력이 달라질 수 있어 현장에서 측정한 자료는 설계 계산과 실제 거동을 비교하는 근거가 된다. 이번 실증 역시 국내 지반조건을 설계에 반영하는 데 필요한 데이터를 확보하는 데 초점이 맞춰졌다.

한전은 현장 계측자료와 해석 결과를 연계해 설계 방법을 검증하고, 설계에 쓰이는 변수와 계산식을 구체화할 예정이다. 이를 바탕으로 기존 설계 가이드라인을 보완하고 국내 지반과 시공환경에 적합한 설계기술을 고도화한다는 구상이다.

▲해상풍력 지지구조 현장실증시험 모습.

현재는 확보한 자료에 대한 분석과 국내외 전문기관·전문가의 검증을 거쳐 실제 사업에 적용할 수 있는 설계 지침으로 정립하는 절차가 남아 있는 상태다.

한전은 검증을 거친 결과를 자사 해상풍력사업에 활용할 전용 지지구조 설계 가이드라인으로 마련할 계획이다. 이어 국내 전문기관과 협업해 2028년 3월까지 해상풍력 지지구조 국가 설계기준으로 확대하는 작업을 추진한다.

김대한 한전 전력연구원장은 “이번 시험에 대해 지지구조가 하중을 받을 때의 거동을 현장에서 직접 측정·검증한 데 의미가 있다”며 “확보한 데이터를 바탕으로 국내 환경에 적합한 설계기술을 정립하고 가이드라인 제정을 위한 기술개발을 지속할 계획”이라고 밝혔다.

출처 : 에너지신문(https://www.energy-news.co.kr/)