경량형 해상 변전소 중국 최초 설치 현장 분석

시멘스에너지는 최근 중국 해역에 경량형 통합 해상 변전소(Offshore Substation, OSS)를 최초로 설치했다. 해당 변전소는 기존 고중량 구조에 비해 전체 무게가 약 30% 가량 감소했으며, 이는 선박 운송 및 현장 설치 비용을 크게 절감한다는 점에서 업계의 큰 관심을 받고 있다. 이번 프로젝트는 2024년 초에 시작돼 2025년 말까지 완공될 예정이며, 총 150MW 규모의 풍력 단지를 지원한다.

경량형 변전소 설계 개요

경량형 변전소는 알루미늄 합금 프레임과 고강도 복합재료를 활용해 구조적 강도를 유지하면서 무게를 최소화한다. 설계 단계에서는 IEC 61400‑1(풍력발전소 설계 기준)과 IEC 61892‑2(해상 전기 설비 설치 기준)를 동시에 적용해 안전성 검증을 수행했다. 특히, 구조물 동적 응답 해석을 통해 풍속 25m/s 이상에서도 진동 허용치를 만족하도록 설계했다.

해저 케이블 배치 및 전압 체계

본 변전소는 33kV와 66kV 두 종류의 해저 케이블을 사용한다. 33kV 케이블은 변전소 내부에서 풍력 터빈으로 전력을 배분하는 데 활용되며, 66kV 케이블은 변전소에서 육상 변전소로 전력을 송전한다. 케이블은 IEC 61400‑22(해저 전력 전송 설계) 규격에 따라 1,200m 깊이에 매설되었으며, 매설 과정에서 GPS 기반 정확도 0.5m 이내를 유지했다.

시공 및 설치 과정

경량형 변전소는 4척의 대형 설치 선박을 이용해 현장에 운송되었다. 기존 고중량 변전소 대비 선박 한 척당 적재량이 25% 감소해 물류 효율성이 크게 향상되었다. 설치는 2024년 5월부터 2024년 10월까지 진행됐으며, 평균 일일 설치 속도는 1.2MW 규모의 변전소를 완성하는 수준이었다. 현장에서는 DNV·GL 인증을 받은 해양 엔지니어링 팀이 실시간 구조물 모니터링을 수행해 악천후 시에도 안전성을 확보했다.

시사점 및 실무 관점

경량형 변전소 도입은 국내 해상 풍력 프로젝트에서도 적용 가능성이 크다. 무게 감소로 인해 선박 선택 폭이 넓어지고, 설치 기간이 단축돼 프로젝트 전체 일정 관리가 용이해진다. 다만, 경량화 과정에서 구조물 강도와 피로 수명에 대한 추가 검증이 필요하다. 국내 사업자는 IEC 61400‑1·22·23 등 국제 규격을 기반으로 자체 검증 절차를 마련하고, 해저 케이블 매설 시 정확한 GPS 기반 측량을 도입해 시공 품질을 확보해야 한다.

향후 전망

경량형 해상 변전소는 향후 10년 내에 해상 풍력 단지의 표준 설비로 자리 잡을 가능성이 높다. 특히, 5GW 규모 이상의 초대형 프로젝트에서 물류·설치 비용 절감 효과가 크게 나타날 것으로 예상된다. 국내 해양 전기 설비 인증 기관은 이러한 신기술을 반영해 규격 가이드를 업데이트할 필요가 있다. 이를 통해 국내 해상 풍력 산업의 경쟁력을 강화하고, 재생에너지 목표 달성에 기여할 수 있다.

주요 기술 사양 표

자주 묻는 질문