[제주도=정승현 기자] 14일 제주도 한경면 용수리 해변에서 유람선으로 20분 가까이 이동한 해역. 육지에서 약 1.2km 떨어진 바다 한가운데 상가 건물 한 채만한 구조물이 서 있다. 세계적으로 통하는 해상 구조물 색상 체계에 따라 검정 배경의 가운데에 붉은 띠를 두르고 있는 이 시설은 250MW급 설비 2기로 구성된 해상변전시설로, 제주도 서쪽 해역에서 진행 중인 파력발전 실해역 시험장의 일부다. 해상의 파력·풍력발전 설비와 그린수소 생산 시설, 육상 전력계통을 잇는 중간다리 역할을 한다.
선박해양플랜트연구소가 주도하는 이 파력발전 시험장은 아시아 최초로 구축된 5MW급 계통연계 해양에너지 실해역 시험장으로, 약 104만㎡ 면적에 정박지 5곳과 해저케이블, 수중 커넥터 등으로 구성된다. 수심 15~60m 지점에 위치한 해상 정박지에서는 파력발전 설비와 고정형 해상풍력발전 설비, 파력·풍력발전과 연계한 그린수소 생산 실증이 이뤄진다. 이밖에도 파고계와 기상대, 육상관제실 등이 있다.
파력발전과 풍력발전을 그린수소 생산과 연계하는 실증에 나선 이유는 수소가 탄소를 배출하지 않는 에너지원으로서 잠재력이 크기 때문이다.
수소는 자원이 풍부하다는 장점이 있고, 인프라를 구축하면 장기간 저장, 운반 등이 용이하다. 그런데 수소 생산을 위한 수전해 설비에 투입하는 전력까지 무탄소로 생산해야 탄소 배출량 0을 달성할 수 있다. 특히 선박 분야에서는 자동차 방식의 전기화를 하기에 한계가 있기 때문에 메탄올이나 암모니아를 활용해 수소를 동력원으로 삼는 에너지 전환이 절실하다.
이미 유럽에서는 해상에서 발전된 전기를 바로 수소 생산으로 연계하기 위해 고정식·부유식 플랜트를 만드는 '포스하이돈(PosHYdon)' 같은 프로젝트들이 많이 진행되고 있다.
김경환 선박해양플랜트연구소 친환경해양개발연구본부 책임연구원은 기자들에게 “해상은 육지와 달리 (발전이 가능한) 파도와 조류, 바람이 있지만, 염분이 없는 '청수'가 존재하지 않는다"며 “바닷물을 담수화하고 이 물로 수소를 생산하는 것, 바닷물로 수소 생산 설비를 냉각하고 무인 원격 제어가 문제 없는지를 포함해 해상에서 수소를 생산하는 기술을 개발하고 있다"고 설명했다.
이어 “현재까지 720시간 이상 수소를 생산하는 실증을 마쳤고, 지금은 수소저장장치와 연료전지를 설치해 생산 수소를 다시 전기로 바꿔 소매 전력으로 활용하는 기술을 개발하고 있다"며 “부유식 발전으로 수소를 생산하는 기술을 검증하는 단계를 2031년까지 마친다는 목표"라고 부연했다.
이곳 정박지들 가운데 수심 60m지점으로 가장 멀리 떨어져 있는 '5번 정박지'에서는 두산에너빌리티가 주도하는 3MW급 부유식 해상풍력 실증 등이 진행될 예정이다. 해상풍력 발전이 부유식으로 확대되면 더 멀리서 더 많은 전력을 확보할 수 있기 때문이다.
두산에너빌리티는 제주도를 해상풍력 발전 공급망을 강화하고 에너지 전환에 박차를 가하는 '전진 기지'로 삼고 있다. 제주도 제주시 오라이동에 두산에너빌리티 기자재로 설치된 풍력발전기 37기를 관제하며 운영 및 유지보수(O&M)를 수행하는 '윈드파워센터'도 운영 중이다.
유럽 등 해외 지역에 비해 풍속이 낮은 국내에서 해상풍력발전 효율을 높이기 위한 기자재 기술을 개발하고 발전 효율을 높이려는 노력도 하고 있다. 10MW급 풍력터빈 국산화 실증사업을 곧 마무리하고, 경남 창원공장에서 15MW급 터빈을 만들기 위해 독일 지멘스 사와 협력한다는 계획이다.
이동원 두산에너빌리티 풍력비즈니스그룹(BG) 수석은 기자들에게 “국내에서는 풍력발전 블레이드의 지름을 늘린다는 개념을 토대로 발전 효율을 끌어올린다는 구상을 하고 있다"며 “일반적으로 전체 발전단지의 용량이 400MW를 넘는다면 15MW짜리 기자재 탑재가 더 낫다고 판단하고 있다"고 설명했다.
풍력발전기 같은 기자재 제작 능력을 바탕으로 풍력발전 단지 설계조달시공(EPC), O&M까지 사업을 확대해 해상풍력 전반에서 공급망 경쟁력을 강화한다는 것이 두산에너빌리티 구상이다. 풍력터빈을 비롯한 기자재 공급과 EPC 실적은 제주도와 서남해권 등 곳곳에서 이미 냈고, O&M 분야에서는 두산 기자재를 쓰는 풍력발전 단지를 대상으로 20년 동안 품질을 보증해주고 있다.
이 수석은 기자들에게 “두산이 직접 O&M을 수행하는 37기를 제외하고 발전사가 자체 관리하는 나머지 기기는 두산이 기술적인 서비스를 제공하고 있다"면서 “기자재 제조사가 운영해야 발전 운영 과정에서 문제가 줄어들 것이라는 업계 분위기가 감지된다"고 말했다.
인공지능(AI)을 접목해 O&M 자동화 비중 확대에도 나서고 있다. 두산에너빌리티는 2023년 자체 소프트웨어를 개발하고 이듬해 도입해 AI로 모니터링하고 문제점을 찾아내는 비중을 조금씩 확대하고 있다.
최인우 두산에너빌리티 풍력BG 수석은 “AI로 풍력발전 운영 비효율을 20% 줄인다는 것이 목표"라며 “AI가 적용할 데이터를 쌓고 있고, 수익성은 이르면 내년쯤 분석 결과를 낼 수 있을 것으로 예상한다"고 설명했다.
