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재생에너지 활용

풍력발전시설 건설에 대한 엔지니어링부터 건설까지 종합지원

일본에서는 2050년 탄소 중립을 달성하기 위해 2030년까지 비화석 전력원인 재생에너지 도입 속도를 현재의 두 배로 늘리겠다는 목표를 설정하고 빠른 속도로 재생에너지 도입을 추진하고 있습니다 풍력발전은 태양광발전, 수력발전 다음으로 도입될 가능성이 있으며, 특히 해상풍력발전은 영해와 배타적경제수역(EEZ)을 포함하면 세계 6위를 차지해 앞으로 더욱 확대될 것으로 예상된다

한편, 풍력 터빈을 도입할 때에는 지진, 태풍 등 일본 특유의 가혹한 자연 조건을 견딜 수 있는 신뢰성이 높은 구조가 필요합니다 또한 최근에는 전세계적인 풍력 터빈 수요 증가로 인한 자원 부족과 갈등으로 인한 가격 상승에 직면하고 있어 건설 기간 단축과 합리적인 건설 방법을 통한 비용 절감이 문제가 되었습니다

육상풍력발전은 평야지역의 설치장소가 감소함에 따라 산악지대 등 열악한 자연환경에서의 건설이 필요한 경향이 있습니다 환경과 지역사회와 공존하면서 보다 합리적인 건설계획과 공법을 선택하는 것이 중요합니다

해상풍력발전에 있어서는 운반 및 설치선박을 확보하고, 증가하는 베드 장착형 풍력터빈의 규모를 수용하기 위한 건설방법을 검토할 필요성과 더불어, 정부의 2030년 부유식 풍력터빈 시장 도입에 대비하여 신뢰성이 높고 대량생산이 가능한 부유식 시스템에 대한 기술 개발도 필요합니다

메가 슬롯은 이러한 문제를 해결하기 위해 다음 서비스를 제공합니다

  • 우리는 엔지니어링, 조달 및 건설에 대한 총체적인 지원을 제공하여 비용 절감과 건설 시간 단축을 달성합니다
  • 풍력 터빈 시스템이 지진, 바람, 파도 등의 자연적인 외부 힘에 충분한 저항을 갖는 구조를 가지고 있는지 분석을 통해 검증하고 풍력 터빈 건설에 필요한 인증을 획득합니다
  • 풍력 터빈은 가혹한 자연 환경에서 20년 이상 작동되기 때문에 메가 슬롯의 생산 지원 부서(설계 및 기술 부서, 로봇 공학 부서, 엔지니어링 부서 및 기술 연구소)의 포괄적인 엔지니어링 역량은 높은 품질과 내구성을 보장합니다
  • 130년 이상의 경험을 바탕으로 한 선진 건설관리 역량(안전, 품질, 환경, 공정, 노무, 원가관리)과 기술력으로 고객이 만족할 수 있는 시설을 제공하고 있습니다
  • 우리는 메가 슬롯의 국내외 공급망을 통해 신뢰성이 높은 자재와 장비를 지체 없이 조달합니다 전문적인 업무에 대해서는 오바야시 상사가 정한 심사 기준을 충족하는 협력업체와 협력하여 지역사회에 공헌합니다
  • 해상 작업에는 메가 슬롯과 Toa Construction Industry Co, Ltd가 공동 소유한 SEP(Self-Elevating Platform)를 사용합니다

육상 풍력 발전 이니셔티브

■육상풍력을 지원하는 기술

윈드 리프트 방법
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복잡한 지형에 대한 바람 상태 예측
복잡한 지형의 바람에 대한 전산유체 시뮬레이션 기술로 풍력 발전 위치 선정, 발전 예측, 구조물의 바람 저항 검토에 사용됩니다 지면의 표고 외에 바람에 대한 마찰 저항을 제공하는 나무 등의 요소를 입력 조건으로 하고, 유체 방정식을 수치적으로 계산하여 해당 지형에 대한 실제 바람을 결정합니다

기류 분석을 이용한 복잡한 지형 영향 평가

해상 풍력 발전 이니셔티브

n해상풍력발전 성능

아키타 노시로 해상풍력발전 프로젝트
오바야시 주식회사는 일본 최초의 고정식 해상 풍력 발전 사업인 아키타 해상 풍력 주식회사에 주주로 투자하고 사업 운영 회사로 참여하고 있습니다 2020년 건설이 시작되어 아키타항에 13기, 노시로항에 20기, 총 용량 약 140MW(1기당 42MW, 총 33기)의 침대 장착형 풍력 터빈의 상업 운전이 2023년 1월 시작됩니다

  • 아키타항 해상풍력발전소
  • 노시로항 해상풍력발전소

(아키타해상풍력주식회사 제공)

n해외 지원 기술

스커트 흡입
스커트 흡입은 해양 자연 환경에 친화적이며 수압 차이를 활용하여 스커트 형태의 기초를 해저에 관통(또는 제거)하는 해상 풍력 터빈 기초 건설을 위한 신기술입니다 이 공법의 특징은 다음과 같다 (1) 수압차를 이용하여 침투 및 제거가 이루어지므로 대형 파일 드라이버가 필요하지 않다 (2) 얕은 관통으로 인해 큰 하중을 지탱할 수 있습니다 (3) 프로젝트 완료 후 스커트에 물을 주입하면 완전한 제거가 가능하다 이를 통해 재킷 기초 및 부유체 계류 기초에 적용이 가능합니다

  • 왼쪽: 관통 중 오른쪽: 당기는 하중이 가해질 때

텐션 레그 플랫폼
텐션레그플랫폼(TLP)형 부유식 해상풍력터빈은 부유체와 해저를 텐션 계류하여 부유체를 안정시키므로 파도로 인한 교란이 거의 없고 발전 효율이 높으며 해양 발자국이 작은 장점이 있습니다 메가 슬롯은 2012년부터 TLP형 부유식 풍력 터빈 개발에 착수했습니다 수력모델 실험과 진동 해석을 통해 안정성을 검증한 후 Nippon Kaiji Kyokai(Class NK)로부터 AIP(Approved in 원리)를 받았으며, 2024년에는 일본 최초의 해상 풍력 발전 시설용 TLP형 부유식 구조물을 실제 해역에 설치했습니다 2030년 이후에도 TLP형 해상풍력발전설비의 사회적 구현을 ​​향한 기술개발을 지속적으로 추진하겠습니다

바닥 장착형 풍력 터빈 설계 분석 시스템：
메가 슬롯에서는 대형 구조물의 내진성을 검토하는 데 사용되는 내진 설계 기술을 해상 풍력 발전소 건설에 적용하고 있으며, 3D FEM 분석을 사용하여 액화를 포함한 풍력 터빈 시스템 전체의 내진성을 확인하고 있습니다 또한, 기술연구소 원심모델 실험과 현장 실증시험을 통해 해석 결과의 타당성을 확인함으로써 엄격한 인증을 충족할 수 있는 해상풍력발전소 건설에 필요한 설계방법을 확립하였습니다

풍황검사 기술
``바람 상태 검사 기술''은 바람 상태 관찰과 전산유체역학을 결합하여 풍력 발전소의 바람 상태를 예측하는 기술입니다 우리는 육지 지형의 복잡성과 대기 안정성이 해양에 미치는 영향을 고려하여 예측합니다 메가 슬롯은 NEDO와의 공동 연구 프로젝트의 일환으로 아키타현 노시로항에서 일본 최초로 단순 부유 관측 시스템(흔들림 보정 기능이 있는 수직 라이더 탑재)을 사용하여 1년간 해상 풍황 관측을 실시했으며, 방파제에서 관측된 기상 데이터와의 상호 비교를 통해 실용에 필요한 정확도를 재현했습니다

■해상 풍력 발전을 지원하는 선박

SEP 선박(자체 승강 작업 바지선)
메가 슬롯은 Toa Construction Industry Co, Ltd와 공동으로 구축한 SEP(Self Elevating Platform)를 공동 소유하고 있습니다(2023년 4월 완료) 최대 95MW급 발전용량의 고정형 해상풍력 발전설비를 운반, 설치, 유지보수하는 목적으로 건조되었으나, 건설능력 범위 내에서 대형 풍력발전기를 운반, 설치하는 용도로 사용 가능하며, 기타 일반 해양건설을 위한 유지보수, 지상측량선, 수송선, 작업바지 등 다양한 용도로 사용 가능합니다

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