더 높이, 하늘 높게

더 높이, 하늘 높게

양수식 발전 기술과 결합한 풍력 터빈: 독일계 건설회사 Max Bögl의 새로운“워터 배터리”는 에너지업계에 혁명을 불러일으켰다. 랍그룹은 독일 슈투트가르트 근처 가일도르프에 있는 거대한 풍력 발전 시설에 케이블을 공급하고 있다.

크레인이 달려있는 이 거대한 타워는 림푸르크 힐(Limpurg hills)에서 또 수백 미터를 뻗어 나가 구름에 닿을 듯한 장관을 연출한다. 이곳은 풍력 터빈을 위치시킬 가장 완벽한 장소라고 할 수 있다. 우리가 방문한 직후, 타워에는 나셀과 세 개의 회전 날이 장착되었다. 이 강력한 풍력 발전 시설은 3.4 메가와트의 전력을 생산한다. 터빈은 매년 10 기가와트시(GWh) 에너지 이상을 생산하도록 설계되었으며, 이는 4인 가구를 기준으로 총 2500가구에 충분한 전력을 공급할 수 있는 양이다. 림푸르크 힐에 수백 미터 간격을 두고 떨어져 있는 다른 세 대의 터빈 또한 높이는 몇 미터 정도 더 낮지만, 같은 외형과 동일한 전력 및 에너지 생산능력을 보유하고 있다.

새로운 기록

슈바비슈 할 근처의 가일도르프에 위치한 이 풍력 시설은 에너지산업에 혁명적인 공헌을 했다. 하이브리드 콘크리트(하부)와 강철(상부)로 구성된 네 대의 터빈은 허브가 178m, 날개가 총 246.5m 길이에 달하는 세계에서 가장 높은 터빈이다. 에너지 생산량은 터빈의 높이에 비례하여 증가하며 바바리아 노이마르크트에 소재한 Max Bögl Wind AG사와 계약을 맺고, 세계에서 가장 높은 모바일 크레인을 이용해 타워를 세웠다. Max Bögl은 관련업계 최초로 이 혁명적인 풍력 터빈을 설치한 후 운영까지 맡고 있다.

비전문가일지라도 이 거대한 타워가 특이한 구조를 가졌다는 것은 쉽게 알아챌 수 있다. 타워는 상부보다 하부의 지름이 훨씬 크고, 거대한 원형 저장소를 지탱하며 서 있다. 그리드에 전기나 풍력이 과잉 공급되는 경우에는 전기 에너지로 물을 두 개의 저장소로 끌어 올리고, 그리드에 전기가 부족한 경우에는 계곡 아래 200m 깊이로 물을 낙하해 두 보이드(Voith)터빈에 동력을 공급한다. 양수식 수력발전 장치는 거의 100년이나 된 기술이지만, 특히 이 타워에서 기술이 주목받는 이유는 재생 가능한 에너지(풍력)와 양수식 발전장치가 하나의 구조물 안에서 동시에 작용하기 때문이다. 활성 저장소인 터빈의 베이스는 7100 ㎥ 물을 저장하고도 여분의 높이가 40m가량 남는다. 비활성 저장소로 알려진 더 큰 외부 저장소는 43,000㎥의 물을 저장할 수 있다. 콘크리트로 만들어진 구조물은 유일무이한 재료와 건설기술이 빚어낸 걸작품이다. “우리는 건설과정을 기밀로 유지하고 있습니다.” 현장 매니저인 마르쿠스 메이어가 말했다.

“워터 배터리”는 코허 강 바닥의 계곡과 특수하게 생성된 하부 저장소로 흘러 들어가는 2m 두께의 파이프 두 개로 연결되어 있다. 이 장치는 2017년 말에 전면적으로 가동되며 160,000㎥ 부피의 강물로 채워져 있다.

GE, 가일도르프 프로젝트에 에너지 장치 공급

이 프로젝트에서처럼 풍력 에너지와 양수식 발전 장치를 결합하기 위해서는 고도의 기술력이 필요하다. GE의 “Renewable Energy”는 3.4메가와트의 전력을 생산하는 풍력 장치 네 대를 공급했다. GE사는 나셀 및 타워 케이블 등 전기 장치에 엄격한 사항을 준수한다. Lapp은 이미 GE의 다른 시설에 나셀 케이블을 공급하여 승인된 공급자 목록에 올라가 있기 때문에, 가일도르프 타워에 케이블을 공급하려는 Max Bögl Wind는 Lapp사의 인증된 케이블을 선택했다.   “GE로부터 각 케이블의 치수, 온도, 비틀림(torsion) 및 내후성 등을 포함한 정확한 사양을 전달 받았습니다.” Lapp의 풍력 파트 총책임자인 안드레아스 뮐러가 말했다. Lapp은 주문 제품들을 제시간에 공급 완료하였다. 건설현장의 컨테이너 내부 목재 드럼에는 마지막 중압 케이블들이 타워 안쪽에 감아 올려가기를 기다리고 있었다. 설치 전문가들은 이 중압 케이블을 끌어올린 후, 이를 와이어 프레임 안으로 고정시킨다.

현재 재생가능 에너지를 이용하는 탈 집중화 에너지 생산에 대한 저장 솔루션 수요가 높은 상황이다. “우리는 Max Bögl의 표준을 맞췄다는 점에서 매우 만족스럽게 생각합니다.”Lapp의 독일 프로젝트 판매 책임자인 마이클 보더머가 말했다. “Max Bögl의 표준은 기술적으로 까다로운 케이블 뿐 만 아니라 절삭, 마킹, 라벨링 및 특수 케이블 드럼 측면에서 매우 높은 수준의 서비스를 제공해야 합니다. 이러한 모든 표준을 만족하는 기업만이 공급자로 선정됩니다.”

혁명적인 에너지 스토리지

한 곳에서 이루어지는 에너지 생산 및 저장: 이제 독일의 태양광 설비의 절반은 축전지와 함께 판매된다. 지붕의 태양광 에너지와 지하의 저장 장치는 가격 안정성을 보장하고, 그리드의 안정화에도 기여한다. 발전과 저장이 한 곳에서 이루어지는 것은 풍력 분야에서도 표준이 될 수 있는데, 이는 변동이 있는 풍력 발전이 석탄, 가스와 원자력 발전의 안정되고 예측 가능한 생산량을 대체하기 위해 점점 더 많이 그리드에 사용되면서 저장에 대한 시급한 요구가 생겨났기 때문이다. “우리는 워터 배터리와 하이브리드 타워를 통해 풍력을 더 효율적인 에너지 원천으로 바꾸고 있으며, 동시에 에너지 업계에 혁명을 일으키고 있습니다.” Max Bögl Wind AG의 CEO 조셉 니틀이 말했다.

가일도르프의 자연에너지 스토리지는 최첨단 기술이라고 할 수 있다. 계곡에 있는 터빈 세 대는 16메가와트의 에너지를 생산하고, 동시에 70메가와트시의 저장 공간을 확보하고 있다. 따라서, 최대 5시간의 무풍상태를 보상하고 그리드에서 수요와 에너지 생산 간에 발생하는 짧은 불일치 상태를 보완할 수 있다. 그리드에서 스토리지로 전환하거나 또는 그 반대로 전환하는 경우 모두 30초면 충분하다. 이는 유연성을 높이며, 송전 주파수 변동과 불안정성을 보상하거나 유휴 전력(idle power)을 제공할 수 있는 그리드 서비스가 가능해져 추가적인 수입원이 생길 수 있다.

후속 프로젝트

Max Bögl은 이후 이 최첨단 기술을 세계적으로 마케팅할 계획이며, Lapp은 Max Bögl 의 다른 세계적 프로젝트에도 참여할 예정이다. 이를 통해 독일이나 다른 유럽국가 시설에 적합한 케이블을 생산하고, Lapp의 경쟁력 기지인 싱가폴을 비롯하여 중국, 인도, 한국의 생산기지까지 큰 이점을 누리게 될 것이다. “우리는 아시아에 높은 품질의 풍력 장치를 공급하기 위한 충분한 노하우를 갖추고