풍력 발전의 새로운 시대: 세계에서 가장 야심 찬 헤비 리프팅 프로젝트 알아보기

40개의 완성 모노파일과 120개의 세그먼트로 무게는 각각 최대 2,400t. 촉박한 시한과 까다로운 작업 환경. 안전을 보장할 수 없는 상황.

신재생 에너지 시장이 꾸준히 성장하면서 풍력 발전의 범위와 규모도 증가하고 있습니다. 더 크고 효율적인 풍력 발전 단지를 구축하려면 더 큰 구조물을 만들 기술이 있어야 합니다. 현재 풍력 터빈 설비는 보통 수천 톤에 달합니다.

Yunlin 해상 풍력 발전 단지도 이 정도 규모의 새로운 메가 인프라 프로젝트 중 하나입니다. 대만 서안에서 8km 떨어진 곳에 있는 640MW의 발전 설비가 완공되면 대만 역사상 최대 규모의 사업 중 하나가 될 것입니다. 현재 공사가 진행 중이지만, 프로젝트의 가장 중요한 요소 중 하나는 실제로 독일 북부에서 9,000km 이상 떨어진 곳에서 동시에 진행 중입니다.

에너지 전환 실현

강풍이 휘몰아치는 동토인 북해 해안선에는 세계 최대 크기의 모노파일을 생산하는 Steelwind Nordenham이 있습니다. 지금 시간은 오전 1시입니다. 현지의 스카이라인에서 가장 눈에 띄는 Steelwind Nordenham의 제조 설비에서는 전 세계에 풍력 발전 시설을 공급합니다.

시설 내부의 모노파일은 고강도 강판으로 제작되었으며, 이제 완성 후 Steelwind의 공장 쪽 하역장으로 옮겨졌습니다. 이곳에서는 거대한 크레인이 해상 운송할 모노파일 선적 준비 작업을 하고 있습니다.

이 거대한 구조물을 이동하려면 정밀하게 설계한 리프트가 필요합니다. 각 리프트는 리프팅 팀에 서로 다른 과제를 던지고 리프팅 팀은 이를 해결해 나가며 화물과 승무원의 안전을 위해 부둣가를 따라 계속 움직이면서 미세하게 조정해야 합니다. 비바람 속에서, 그들은 안전에 유의하면서 여유롭지 않은 프로젝트 기한을 맞추기 위해 도구와 장비를 활용하며 서로 협력하고 있습니다.

안전 최우선

선적장 너머로 Steelwind Nordenham의 상무이사이자 설립자인 Dr Hubo가 보입니다. 그는 “우리가 취급하는 모노파일은 거대한 규모를 자랑합니다. 단일 구조물의 지름이 최대 11m, 길이는 최대 90m, 중량은 최대 2,400t에 이르죠”라고 말합니다.

그는, “가장 중요한 것은 이런 거대한 물체를 안전을 최우선시하며 취급해야 한다는 점입니다. 선적이 매우 빠르게 진행되며 그 과정에서 안전이 가장 우선순위이고 따라서 모든 작업 과정이 안전해야 합니다”라고 덧붙였습니다

Yunlin 프로젝트는 촉박한 마감 기한 때문에 매끄럽고 효율적인 리프팅 프로세스를 거쳐야 한다는 압박감이 있습니다. Yunlin은 80개의 터빈으로 구성되어 있고, 모노파일의 제조와 운송이 일 년 내내 계속됩니다. 험난하고 수시로 급변하는 다양한 기상 조건에서 리프트 작업을 수행해야 한다는 뜻입니다.

또한 Nordenham 현장의 밀물 썰물 시간상 이런 작업에 필요한 대형 수송선이 거대하고 무거운 화물을 싣고 출항하기까지 안전하게 작업할 시간은 결코 넉넉히 주어지지 않습니다.

가장 중요한 링크

“이러한 규모의 리프팅 프로젝트의 핵심 과정은 크레인 후크와 모노파일을 연결하는 것입니다”. Yunlin 프로젝트에 쓰이는 대형 리프트 슬링 제조업체 Lift-Tex에서 운영 및 엔지니어링을 담당하는 Patrick van der Veen의 말입니다. Patrick은 추위에 어깨를 움츠려가며 회사의 슬링을 검사하면서, 그와 주변 직원들을 장난감처럼 보이게 만드는 거대한 모노파일 주위에 슬링이 단단히 고정되었는지 확인합니다.

“우리는 이 프로젝트에 Dyneema® 원형 슬링을 사용합니다. 40개의 완성 모노파일과 120개의 세그먼트를 들어올려야 하므로 신뢰할 수 있는 슬링을 써야 합니다. 이것이 바로 우리가 Dyneema® SK78을 선택한 이유입니다. 꾸준히 고품질을 유지하면서 수명도 길어서 작업을 안전하게 진행할 수 있습니다. Dyneema®를 사용하면 매우 가벼운 리프팅 제품을 만들 수 있습니다. 결과적으로, 취급 과정에서 많은 시간과 에너지를 절약할 수 있고 크레인의 하중에 추가되는 무게가 줄어듭니다.”

경량 슬링은 리프팅 작업자가 특수 장비 없이 화물을 손상하지 않고 모노파일 주변의 정확한 위치로 슬링을 쉽게 조종할 수 있음을 의미합니다. 안전하고 효율적으로 리프트 작업을 하려면 90m 길이의 모노파일을 따라 정확한 위치에 슬링을 배치해야 하므로 프로세스 속도가 크게 향상됩니다. 쉽게 작업할 수 있으므로 작업자의 부담을 덜어주어 리프팅 팀의 작업 안전도를 개선하는 결과로 이어집니다.

Patrick은 “Dyneema® SK78은 또한 내구성과 신인도를 고려했을 때 최선의 선택입니다”라면서, “슬링의 예상 서비스 수명은 리프팅 적용 제품의 설계 및 사용 방식에 따라 다르겠지만, DSM과의 공동 연구 결과로는 Steelwind의 경우 최소 3,500번의 리프트를 달성할 수 있다는 계산이 나옵니다”라고 말합니다.

"이런 까다로운 리프팅 작업의 경우 Dyneema® SK78 섬유가 아닌 제품은 권하고 싶지 않습니다." Patrick van der Veen, Lift-Tex Industrie B.V. 운영 관리자.

왜 동급 최강인가

DSM Protective Materials의 제품 적용 관리자 Judith Bosch는 “Dyneema®로 제작한 리프팅 슬링은 대체 소재와 비교할 때 우수한 성능을 발휘하며 그 외에도 다양한 장점이 있습니다” 라면서 “Dyneema® 섬유는 뛰어난 UV 성능을 지니고 있으며 -40°C-70°C의 광범위한 온도에서 성능을 발휘합니다. 고온에서 Dyneema®의 성능에 대해 확신하기 어렵다는 의견에 제품 성능을 증명하고자 모든 적용 제품과 지역에 대해 성능을 계산할 수 있는 성능 모델을 보유하고 있습니다.”

“Dyneema® 제품은 지속 가능성에 대한 이점도 있습니다. 적용 제품의 수명은 더 길지만, 단위 강도당 탄소 발자국을 가장 낮게 유지하는 강도를 우리는 가장 친환경적인 강도라고 부릅니다. 또한 바이오 기반의 Dyneema®를 생산하고 있고 2030년까지 전체 생산의 60%에 지속 가능한 원료를 사용할 것을 약속합니다.”

Judith는 “이 모든 것에 우선하는 것은 결국 성능입니다 – 첫 번째 리프트 작업부터 모든 것이 성능이지요”라면서 다음과 같이 설명합니다. “Dyneema®는 강철 무게의 1/8에 불과하여 취급이 훨씬 쉽습니다.

“폴리에스터의 1/3 무게에 절반 지름으로 부피가 작아서 취급하기 쉽고 관련 장비에 더 잘 맞습니다. 또한 훨씬 덜 늘어나는 특성은 정밀한 배치가 필요한 상황에서 매우 큰 장점입니다. 다른 HMPE와 비교하여 Dyneema®로 제작한 슬링은 서비스 수명이 최소 2배 더 깁니다.

“신인도가 높고 수명도 길어서 Dyneema®로 제작한 리프팅용 제품은 소모품이 아니라 매우 가치 있는 자산으로 간주해야 합니다.” Judith Bosch, DSM Protective Materials 제품 적용 관리자

안정적 이송

지금은 오전 2시입니다. 눈이 내리기 시작하고 조수가 바뀌면서 도크가 비워지기 시작하고 이 거대한 구조물을 배로 옮기기 위한 창문이 닫힙니다. 촉박한 기한과 험한 기상 조건을 극복하려면 모든 것이 시계의 톱니바퀴처럼 돌아가야 합니다. 모든 작업자가 즉시 작업에 투입될 준비가 되어있고 모든 장비가 완벽하게 작동해야 합니다.

작업팀과 장비에 대한 상호 신뢰가 없다면 이런 헤비 리프팅 프로젝트는 불가능하고 풍력 발전 산업의 새로운 시대의 시작은 요원하기만 할 것입니다.

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