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경량 리프팅 슬링으로 전환하여 풍력 발전소 설치 기간 단축

속도, 안전성 그리고 운영비 절감

유럽에서는 해상 풍력 발전소가 인기가 있습니다. 설치비와 운영비는 빠른 속도로 줄어들고 있으며, 대형 터빈으로 인해 생산 전력량은 늘어나고 있습니다. 문제는, 커질수록 더 무거워진다는 점입니다. 리프팅 및 설치 기술의 진보는 비용을 절감하는 데 중대한 역할을 하고 있습니다. Dyneema® SK78 소재의 Gleistein 슬링은 운송 시간을 3.5일이나 단축하는 데 도움을 주었습니다.

터빈이 무거울수록 슬링이 튼튼해야 한다

지난 몇 년 동안, 합성 섬유 슬링은 해양 및 풍력 발전소 설치 분야에서 기준이 되었습니다. 이것은 한때 대표적으로 사용되던 강철 와이어 리프팅 슬링보다 합성 섬유가 여러 강점을 갖고 있기 때문이었습니다. 강철 와이어 슬링은 무겁고 다루기 힘들고 위험 요소가 있을 수 있고 고가치 적재물을 손상시킬 수도 있습니다.

이론상 터빈을 들어올릴 수 있는 폴리에스터 슬링은 실제로는 너무 두꺼워서 취급하기 어려움

강철 와이어 리프팅 슬링의 대안으로 알려진 것은 폴리에스터 슬링입니다. 폴리에스터 슬링은 더 가볍지만 유료하중의 무게와 규격이 커진다는 중대한 단점을 갖고 있습니다. 최근 해상 풍력 터빈들은 폴리에스터 슬링의 능력치를 사실상 한계로 밀어붙이고 있습니다. 슬링이 너무 두꺼워서 다루기가 어렵기 때문입니다.

Walney Extension 프로젝트

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폴리에스터가 할 수 없는 일을 해내는 Dyneema®

규모가 더 커진 신세대 풍력 발전 설비도 Dyneema®에게는 아무 문제가 되지 않습니다. Dyneema® SK78 소재의 슬링은 폴리에스터 슬링에 비해 무게는 5분의 1이지만 훨씬 튼튼합니다. 또한 유지보수, 검사 및 수리가 간편하여 가동 시간을 늘리고 비용을 절감할 수 있습니다. Dyneema® SK78 소재의 리프팅 슬링은 재사용도 가능하므로 여러 프로젝트에 사용하여 리프트당 경비를 절감할 수 있습니다. 또 다른 장점으로는 부드러움과 유연성이 포함됩니다. 따라서 작업자, 적재물 그리고 구조물에 더 안전하게 사용할 수 있습니다. 또한 토크가 없고 강철 와이어 로프와 유사한 연신율을 갖고 있기 때문에 크레인 작업자가 충분히 통제할 수 있습니다. 마지막으로, 물에 뜨며 화학약품과 염분에 대한 저항성이 뛰어납니다. 

세계 최대의 해양 풍력 발전소

영국 앞바다 아이리시해에 있는 Walney Extension은 풍력 발전 산업의 현주소를 보여주는 좋은 예입니다. Dong Energy가 건설, 소유 및 운영하는 Walney Extension은 8 MW가 넘는(실제로는 8.25 MW) 정격의 터빈을 사용하는 최초의 풍력 발전소입니다. 이 발전소는 이 산업의 발전 속도를 보여줍니다.

원래의 풍력 발전소인 Walney 1 및 2는 2011년과 2012년에 각각 건설되었습니다. 당시에는 해양 풍력 발전소로서 세계 최대 규모였습니다. 총 102대의 터빈 용량이 각각 3.6 MW로, 총 367 MW를 생산합니다. 이에 비하면 Walney Extension은 훨씬 적은 수인 87대의 터빈을 운영합니다. 하지만 이들 터빈의 정격은 7 MW 및 8 MW이며, 새로운 풍력 발전소에서는 총 660 MW를 생산합니다. 이는 46만 호 이상의 가정에 공급할 수 있는 양입니다. 조업을 개시하면 세계 최대라는 타이틀을 되찾게 될 것입니다.


Walney Extension의 헤비 리프팅

Walney Extension에서는 두 종류의 터빈을 운영합니다. 더 큰 쪽인 MHI Vestas V164-8.0은 Walney Extension이 보유한 총 87대의 터빈 중 40대에 이릅니다(나머지는 Siemens). 이것은 80미터 길이의 블레이드를 갖고 있으며 날개 면적은 21,124 m2에 달하고, 한 터빈이 해저 위로 220미터까지 올라갑니다. 모노파일 하나의 무게는 최대 970톤이며, 직경은 8미터가 넘습니다. 다행히도 리프팅 기술이 보조를 맞추며 발전하고 있습니다.


폴리에스터 슬링의 문제점

건설 프로젝트에는 항상 여러 파트너가 개입하게 됩니다. Walney Extension의 경우에는 소유자/운영자가 Dong Energy이고, 해양 전문가인 Van Oord가 해저 기초 설비와 모노파일 건설 계약을 따냈으며, 독일에서 87개의 모노파일을 운송할 업체로 SAL Heavy Lift를 선정했습니다. 

SAL은 처음에는 폴리에스터 슬링을 고려했지만 너무 무겁고 느려서 조작하기 어렵고 매우 두껍다는 결론을 내렸습니다. 따라서 폴리에스터 슬링을 Gleistein DynaOne® 슬링으로 교체하기로 결정했습니다. 이것은 훨씬 가벼우면서 직경도 작아(120 mm) 2개의 모노파일을 나란히 실을 수 있을 것이라고 판단했습니다. 폴리에스터 슬링이라면 불가능했을 것입니다. 슬링 직경이 더 크기 때문에 모노파일과 선박의 보드 월 사이에 여유 공간이 거의 생기지 않을 것이기 때문입니다

“Gleistein 슬링은 최고였습니다. 뛰어난 품질과 기능 때문이죠.”

Sebastian Wenzel, 프로젝트 엔지니어, SAL Heavy Lift

Dyneema® 소재의 Gleistein DynaOne® 슬링으로 시간과 비용 절약

현실은 기대를 충족시켜 주었습니다. Dyneema® 소재의 Gleistein 슬링을 사용하면서 각 모노파일을 싣고 내리는 시간을 60분이나 단축할 수 있었습니다. 이것은 전체 프로젝트를 3.5일 앞당기는 것과 같았습니다.  87개 모노파일을 싣고 내리는 시간을 단축한 것으로 슬링 비용이 상각되었고 선적 비용도 절감되었습니다. 또 다른 장점도 있었습니다. 작업자들이 가벼운 슬링을 취급하는 방식을 마음에 들어 했다는 점입니다.

SAL Heavy Lift의 프로젝트 엔지니어 Sebastian Wenzel 씨는 말합니다. "우리는 Gleistein 슬링에 정말 만족했습니다. 슬링의 품질과 기능이 우리 프로젝트의 열쇠였으며, 자신 있게 추천할 수 있습니다. 뛰어난 품질과 기능 때문이죠!


헤비급 작업에 라이트급 리프팅 슬링

SAL은 Walney Extension 프로젝트를 위해 Gleistein DynaOne® 슬링을 채택했습니다. 그것은 Dyneema® SK78 섬유로 된 Gleistein DynaOne® 로프로 만들어진 것입니다. 이 슬링 하나로 최대 325톤까지 들어올릴 수 있습니다. SAL을 위해 제작한 Gleistein 슬링은 동일 강도의 폴리에스터 슬링에 비해 무게가 5분의 1에 불과하며 작업 부하에서 연신율 1% 이하입니다. 종합적으로 볼 때, 리프팅 구조물은 1,300톤(안전 계수 3.72)을 들어올릴 수 있는데, 이는 각 모노파일의 무게 970톤을 훨씬 능가하는 수치입니다. 또 다른 장점으로는 가벼워서 어떤 것을 들어올리든 손상 가능성이 적다는 점과 역시 Dyneema®로 만들어진 교체용 보호 슬리브가 로프 위에 씌워지므로 슬링의 서비스 수명이 늘어나고 로프 검사를 신속히 끝낼 수 있다는 점이 포함됩니다.


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