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Copyright © Korean Register of Shipping, All rights reserved 2011

World’s Leading Certification Body

Green & Industrial Technology CenterKorean Register of Shipping

2011. 10. 22.

김 범 석 책임연구원, Ph. D.

1Copyright © Korean Register of Shipping, All rights reserved 2011

한국해양대학교 기계정보공학부풍력발전특강 , 2011-10-22(토)

1. Main Components of Wind Turbines


World Class Certification Organization Founded 1960, over 750 experts in certification and inspection 51 Governments delegating authority for statutory work IACS(International Association of Classification Society) Member Recognized by ILU & Listed on ICC The biggest and the best third party inspection and certification body in Korea Wind turbine system certification organization [Ministry of Knowledge and Economy, Korea]

Worldwide Certification/Inspection Network 31 Local branches (7 local offices) 3 regional branches


한국선급 녹색산업기술원

1. Main Components of Wind Turbines

Sector Certification/Inspection/Engineering Service

Envi

ronm

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Indu

stry

/Pla

nt

CDM & ETS VOCs GHG

Power Plant Oil & Gas Plant Pressure Vessels

9 Experts

7 Experts16 Ph.D. / 40 Experts

Ener

gy

Wind Energy Ocean Energy Fuel Cell & Hydrogen

24 Experts



2007. 07

에너지환경사업단 발족인증기관 기반 및 기술력 확보

2008. 04 2011. 01

NREL(미), DEWI(독) 및 ECN(네) MOU(위탁계약포함)

2011. 07

국제 활동 및 표준화아시아-태평양 상호 인증체계구축 및 표준화 활동

* NREL : 미국 DOE의 직속연구기관

- Technical specification for wind turbines in theAsia-Pacific region

- Offshore wind turbine technology- Floating type wind turbine technology- Ocean energy- Fuel cell technology- Green house gas reduction

국제 인증기관 획득(KAS)프로토타입, 부품인증, 형식인증프로젝트 인증




에너지 트렌드 및 온난화

지구평균온도변화

CO2 배출예측곡선


에너지 트렌드 및 온난화

원유시장 수요공급

세계 원유수요 예측 (2007-2030)

원유가격변동율

Facts on Energy

세계 원유공급량 확대 : 1억 배럴/일

지속적 원유수요 확대 : 2020년 최고치 예상

전 세계에너지 수요 : 2030년에 2배로 증가

개발도상국가 에너지 수요급증 : 인도, 중국

Source: IEA World Energy Outlook 2008

1. Main Components of Wind Turbines풍력발전기의 분류


Geared type (or Multibrid) Gearless type

Standard configuration of modern Wind Turbines

• Rotor mounted wind ward (Upwind)• Horizontal drive train• 3 blade• Active yawing system

풍력발전기의 구분

1. Main Components of Wind Turbines블레이드 회전원리


풍력발전기 회전 원리

1. Main Components of Wind Turbines블레이드 회전원리


풍력발전기의 대형화


세계 풍력산업 시장(현황)

전 세계적으로 2009년에 38GW의 새로운 풍력발전기가 설치됨

세계풍력발전 산업시장 순위 변동

중국(1위, 13,750MW), 미국(2위, 9,922MW), 스페인(3위, 2,331MW), 독일(4위, 1,917MW)

아시아 및 미국시장의 괄목할 만한 성장세 유지(향후 지속적 성장세 유지예상)

현재까지의 풍력 보급량은 76GW로 EU가 가장 많으나, 시장 이동이 급속히 진행 중 (EU → 미국/중국)

중국의 풍력발전기 제작사 중 3 기업이 세계 Top10에 진입 (2010년 기준)

Sinovel(11.4%), Goldwind(9.5%), Dongfang(7.5%)

경기 부양정책에 의한 미국시장의 지원과 중국정부의 강력한 풍력산업 확장계획

2008년 이후 연평균 설치용량 증가 추세는 약 35%에 달 할 것으로 전망됨

아시아 시장은 2008년 대비 39.4%의 성장 율을 달성(2004년 이후 연평균 36.1%)

단위기기 용량의 증가율은 중국에서 대부분 1,500kW 수준의 터빈을 생산함에 따라 높지 않음

2009년 기준 평균 1,599kW/기

중국은 정부위주의 정책이 민간부분 투자 활성화로 전환되고 있음

최근 5년간 100% 이상의 설치용량 증가 (정부주도)

2009년 한해만 13GW의 풍력발전기가 설치됨 (세계시장 36% 차지)



풍력발전 산업시장을 지배하는 기기용량은 Multi-MW 급으로 변화 중

현재 1.5~2.5MW급의 시장점유율이 가장 높게 나타나고 있으나 향후 2MW 이상으로 이동

영국, 덴마크, 독일, 스페인, 스웨덴 등의 EU 국가의 경우 이미 2MW 이상의 풍력발전기가 주류를 이룸

육상은 2~3MW급 풍력발전기가 주력모델로 사용될 것으로 전망됨

용량의 증가보다 저 풍속에 적합한 블레이드 직경 증대화 모델의 개발로 COE 최소화 (수송제한성)

해상은 3MW급 풍력발전기가 주력모델로 사용될 것으로 전망됨

최근 독일에서 개발된 5MW급 이상 풍력터빈에 대한 경제성 확보가 관건임

해상풍력발전에 대한 기술개발 및 투자확대

2009년에 총 689MW의 해상풍력발전기가 설치되었으며, 총 설치용량의 약 2%에 달함

독일, 영국을 중심의 해상풍력발전 프로젝트

영국-Greater Gabbard Phase1 (152.2MW), Gunfleet Sands 2 (64.8MW), Ryhl Flats

덴마크-Horns Reef 2 (207MW), Store Baelt (21MW)

스웨덴-Gasslingegrund/Lake Vaneren (30MW)

독일-Alpha Ventus (60MW)

중국-Donghai Bridge Offshore Phase 1 (63MW)

노르웨이-Hywind 부유식 해상풍력발전기 (2.3MW, Siemens)


세계풍력산업시장(현황)

용량 별 시장점유율 현황 [%]

용량 2005 2006 2007 2008 2009

~750kW 3.6 2.4 1.3 0.5 1.1

750~1500kW 48.2 43.3 29.8 13.1 12.0

1500~2500kW 45.8 49.9 63.7 80.4 81.8

2500~ 2.4 4.3 5.3 6.0 5.1

용량 별 시장점유 증가 율 [%]

용량 2005 2006 2007 2008 2009

~750kW -50.0 -50.0 -50.0 -50.0 54.5

750~1500kW -5.6 -11.3 -11.3 -11.3 -9.2

1500~2500kW 6.6 8.2 8.2 8.2 1.7

2500~ 62.5 44.2 44.2 44.2 -17.6

연도별 단위기기 평균 설치용량 변화 [kW]

연도 중국 덴마크 독일 인도 스페인 스웨덴 영국 미국

2004 771 2225 1715 767 1123 1336 1695 1309

2005 897 1381 1634 780 1105 1126 2172 1466

2006 931 1875 1848 926 1469 1138 1953 1667

2007 1079 850 1879 986 1648 1670 2049 1669

2008 1220 2277 1916 999 1837 1738 2256 1677

2009 1360 2368 1977 1117 1897 1974 2251 1731

Source : “World Market Update 2005~2009”, BTM Consult ApS


세계각국의해상풍력발전단지개발현황


국내 풍력산업 시장(현황)

2010년 누적설비용량 기준으로 580MW에 불과하며 대부분 수입제품으로 설치

2010년 한 해에 역대 최대의 풍력발전기가 설치되었으나, 238MW에 불과함

강원도, 경상북도, 제주도 3지역에 설치된 총 용량이 전체의 95%를 차지함

덴마크 및 스페인 제품이 국내 설치된 풍력발전기의 98%를 차지함

Vestas(219.845MW, 121기), NEG-Micon(53.85MW, 39기), Acciona(64.5MW, 43기)

국내 대기업을 중심으로 풍력발전기 개발을 위한 집중적 투자 활성화

국가 프로젝트 수행을 통한 연구개발 중심에서 기업체 자체 투자를 통한 고유모델 개발 활성화

현대중공업, 삼성중공업, 대우조선해양, 두산중공업, 효성, 유니슨, 한진산업, STX

자체 연구개발 역량강화에 노력하고 있으나, 현재의 제품개발 체제는 국외기술에 대부분 의존

서남해안 2.5GW 해상풍력 발전단지 건설계획

한전 주도로 2019년까지 호남 서해안에 2.5GW 규모의 해상풍력단지 개발 프로젝트 진행 중

Phase 1 : 100 MW 실증단지 프로젝트 진행 중 (2011~2014) – 5,000억원

Phase 2 : 400 MW 시범단지 프로젝트 진행 예정 (2015~2016) – 2조원

Phase 3 : 2,000 MW 확산단지 프로젝트 진행 예정 (2017~2019) – 10조원

수심 12~20 m, 평균풍속 7m/s


국내 풍력산업 시장(현황)

국내 풍력발전기 설치현황 (580 MW, 20 풍력발전단지, 2010년 기준)

서남해안 2.5GW 해상풍력발전단지 개발 계획도


세계 풍력산업 기술개발(유럽)

2020년까지 신재생에너지 보급목표를 전체 에너지 대비 20%, 전력대비 35%로 설정

전력목표의 1/3에 해당하는 12%를 풍력발전으로 보급할 계획

2020년까지 북해를 중심으로 40GW의 해상풍력단지 개발계획 수립 및 효과적 분배를 위한 SuperGrid 사업 논의중

유럽은 기술적 성숙단계에 진입하여 신뢰성 및 차세대 풍력발전기 개발에 대한 연구 집중

Framework Project는 기술영역의 핵심역량 확보등을 목표로 다양한 주제에 대한 연구를 진행

ReliaWind는 장치의 신뢰성 및 가격경쟁력 향상을 위한 기술개발을 진행

실측데이터의 해석을 통한 고장모드의 근본적 원인검증, 새로운 설계방안의 제안 등

UpWind는 초대형 풍력시스템의 설계를 위한 기술개발을 진행

8~10 MW 급 초대형 풍력시스템 설계기술 개발

2006년 초부터 RISO를 중심으로 38개의 업체 및 연구소가 공동으로 참여하고 있음

Sway는 Areva 시스템을 활용한 10MW 급 부유식 풍력발전기 개발을 진행

해상풍력발전 기초부/수송/설치 기술의 최적화를 통한 경쟁력 강화

기존의 해상지지구조물의 최적화 및 새로운 형태의 지지구조 개발

수심 최적화 및 심해 설치 해결방안에 대한 연구


세계 풍력산업 기술개발(미국)

미국은 DOE Wind Energy 프로그램에 의해 기술개발이 진행 중

풍력발전시스템의 발전원가 절감, 성능 및 안정성 향상 등에 집중

풍력에너지 사용 증가를 통한 유가 및 환경문제의 경제적 부담을 최소화

국가 에너지 정책기반 강화

대형 풍력발전기 기술발전을 위한 연구역량 강화

성능향상을 위한 로터와 타워의 개량, 에너지 손실의 감소, 기어박스, 컨버터, 제어기 분야 개량

2008년 WindPACT II 프로그램 실행

블레이드, 증속기, 발전기, 전력소자 등의 개발

육상풍력 : 4.1 cents/kWh, 근거리 해상풍력 : 9.25 cents/kWh, 원거리 해상풍력 : 11.93 cents/kWh

2010년 WindPACT II의 첫 번째 과제인 육상풍력발전기 기술의 완성

2011~2014 대형풍력 발전기 개발 방향

대형 풍력발전기 제어기 개발, 대형발전의 계통연계를 위한 해석 및 제어방식개발

육상풍력: 3.6 cents/kWh(Class 4 sites), 해상풍력: 7 cents/kWh(Class 6 Sites)

2009년부터 해상풍력발전시장 진입 및 장기적인 원가절감 방안에 대한 연구 활성화

DOE 산하 NREL을 중심으로 해상풍력발전기 개발 및 경제성 분석등의 연구가 진행


세계 풍력산업 기술개발(중국)

중국은내수시장을기반으로자국의터빈제작사의기술력을축적할수있었음

현재 2MW 이상의 풍력터빈 상용화

풍력발전기 제작기술의 성숙단계에 진입했으며, 세계 Top 5에 드는 중국 기업체가 2개 (Sinovel, GoldWind)

6MW 급 대형 해상풍력발전기 개발 진행 중 (Sinovel)

베어링과 트랜스듀서를 제외한 대부분의 부품을 자국에서 생산

풍력발전분야 기술표준개발

2008년부터 사전 타당성 검토, 설계 및 건설과 관련된 기술표준을 개발해 왔음

“Provisional Regulations on Construction and Administration for Offshore Wind Power” 발간 (2010)

“Detailed Rules for Provisional Regulations on Construction and Administration for Offshore Wind Power” 발간 (2011)

해상풍력발전단지 개발가속화

해상풍력발전단지 건설은 2008년부터 시작되었음

100MW 시범 단지 개발이 2010년 6월 상하이에서 완료됨 (유럽을 제외한 최초의 해상풍력발전단지)

3MW X 34기 (Sinovel)

2009년 4월 중국에너지국은 연안지역 내 육 해상 풍력발전단지 개발계획을 수립할 것을 요청

연안지역 각지자체 별 풍황 자원, 건설조건, 풍력발전단지 위치, 단위기기 용량 등의 개발 계획수립

풍력발전기 수송 계획수립 및 1,000MW 이상 급 풍력발전단지 개발을 목표로 사전연구 착수


국내 풍력산업 기술개발(현황)

국내풍력발전시스템 기술개발은 ‘대체에너지개발촉진법’에 따라체계적으로진행

2010년 현재 10여 곳의 시스템 제작사를 포함하여 총 50여 곳의 업체가 존재함

국내 해상풍력산업은 초기 시작단계이나, 육상용으로는 MW 급 발전기 개발이 완료되어 시장진출

상용화된 국산 터빈의 설계 엔지니어링 및 주요부품 대부분을 수입에 의존하고 있는 실정임

핵심 설계기술 등에 대한 원천 및 응용기술 경쟁력이 미흡한 것으로 판단됨

단조부품을제외한대부분의핵심부품에대한기술경쟁력이낮음

피치시스템, 요시스템, 베어링, 증속기 등과 같은 주요부품에 대한 기술/가격 경쟁력 약화

부품전반적 기술수준은 선진국과 많은 격차를 보이며, 핵심소재 부분은 전량 수입에 의존 함

설계원천기술 확보율은 매우 낮음

단조 및 타워 제품 등은 세계시장 점유율이 매우 높음

주요대기업중심의풍력발전시스템자체설계및연구개발노력가속화

세계적인 국내 중공업사 들의 자체투자에 의한 풍력발전시스템 개발시작 및 시장진출 노력 가속화

내수시장 협소 등과 같은 핸디캡에도 불구하고 해외기업 인수합병 등의 적극적인 투자전개

해상풍력시장 진입을 위해 조선해양 기술과의 접목을 통한 시너지 효과 극대화 기대


국내 풍력산업 기술개발(육상용 풍력발전기)

업체 명주요 사양

특징개발용량 기어타입 발전기 등급 정격풍속 로터직경

현대중공업

1.65MW Gear DFIG TCIIA 11.0/12.0 77/82-Flexible coupling 적용을 통한 주요기기 보호-Noise decoupling 적용을 통한 진동, 소음 최적화-LVRT 적용을 통해 순간적 저 전압 문제 보상-Integrated Drive Train (효율성 증대 및 유지/보수 편의)

2.0MW Gear DFIG TCIIA 11/10.5 86/93

2.5MW Gearless PMSG TCIIA 11.5 93 -PMG 적용을 통한 고 신뢰성-단일 피치제어 시스템에 따른 안정적 제어

두산중공업 3MW Gear PMSG IECIA 13 91.3

-메인샤프트가 없는 일체형 드라이브 트레인 적용-차동기어방식, 플렉서블 핀, 회전하우징 기술적용(증속기 경량화)-풀파워컨버터 채용을 통한 계통 불안정 영향 최소화

삼성중공업 2.5MW Gear PMG IECIIA/IIIA - 90/99.8-25년 수명-블레이드 LM, 기어박스 이시바시 사 채용으로 신뢰성 향상-3개 블레이드 독립제어로 발전효율 및 내구성 향상

현대로템 2MW Gearless PMSG IECIIA - 86 -직접구동 방식-영구자석형 동기식 발전기 채용

효성

750kW Gear DFIG IECIA 12 50 -효성의 증속기 및 발전기 채용-2개의 독립브레이크 시스템 채용-독립적 제어 가능한 능동형 피치제어 시스템 적용2MW Gear DFIG IECIIA 11 90.6

유니슨750kW Gearless PMSG IECIIIA 11.5 57

-수냉식 완전 기밀형 영구자석 동기발전기 적용2MW Gearless PMSG IECIIIA 11.5 93

DSME 2MW Gear/Gearless DFIG/PMSG IECIIA 12 93 -GE 특허로부터 자유로운 WinDrive 기술적용-우수품질의 전기생산으로 PCS 없이 그리드 연결가능

STX 2MW Gearless PMSG IECIIB/IIA/IIIB 13/12/11 72/88/93-밀폐형 발전시스템 구조 특허 보유(염/수분 침투방지기술)-개별 블레이드 피치제어 기술 적용-LVRT 적용을 통한 시스템 신뢰성 향상

한진산업100kW Gear DFIG IECIA 13 20 -국내 유일의 마찰식패드 요잉장치

-전력변환장치에서 파생되는 고주파 발현 차단

1.5MW Gear DFIG IECIIA 12 77 -


국내 풍력산업 기술개발(부품 및 해상용 풍력발전기)

업체 명주요 사양 기술개발 단계

특징개발용량 기어타입 발전기 개발 실증 생산

두산중공업

3MW Gear PMG '06.8∼'09.7

육)'09.8∼'11.4해)'11.4∼'12.04

'12.1∼(600MW 규모)

- 자체개발- 아시아 최초- 염분부식방지

삼성중공업

5MW 미정 미정 '10.1∼'11.12

육)'12.1∼'13.6해)'13.1∼'13.12

'13.7∼ - 기술도입

유니슨 3.6MW Gearless PMSG '9.6∼'11.12

'12.1∼'12.12 '13.1∼ - 자체개발- 신뢰성 주력

현대로템

3.5MW Gearless PMSG '10.1∼'12.7

'12.8∼'13.12 - - 자체개발

효성 5MW Gear - '09.9∼'12.1

'12.2∼'12.12 '13.1∼- 자체개발- 모니터링 강화- 중저풍속 최적화

현대중공업

5MW - - - - - -

부품/소재 국내기업현황

블레이드 KM, DACC, HULIS

피치/요베어링 일진, 신라정밀, 용현 BM

증속기 효성, S&T 중공업, 평산

발전기 현대중공업, 효성, 유니슨, 보국전기

주축 태웅, 현진소재, 평산, 용현BM, 삼정 B&W, 현대단조

타워 동국 S&C, 태웅, CSWind, Win&P, 스페코

주조품 캐스코, 코텍산업

변압기 현대중공업, 효성

전력변환장치 현대중공업, 효성, 플라스포

하부구조물(해상용) CSWind

설치선박 삼성중공업(건조중)

해저케이블 LS 전선

세계 풍력부품산업 시장 규모 예측 (Frost & Sullivan)


국내 풍력산업 기술개발(기술수준평가)

핵심 기술내용 국외 현황 국내 개발 현황 수준

풍력발전시스템

개념설계 및 통합기술 5MW급 상용화 2MW급 실증단계 80%

시스템 하중해석 기술 평가항목에 알맞은 S/W의 조합 기술 자립도 부족 80%

제어시스템 기술 제어 H/W 및 알고리즘 최적화 기술 자립도 부족 70%

블레이드 기술 로터 직경 120m급 개발 로터직경 90m급 개발 75%

피치/요 베어링 기술 5MW급 용량 개발 2MW급 용량 개발 90%

증속기 기술 고 효율 5MW급 실용화 설계 및 평가 기술 미흡 70%

발전기 기술 6MW급 발전기 실용화 2MW급 발전기 개발 80%

PCS 기술 6MW급 PCS 실용화 2MW급 PCS 개발 완료 80%

타워 기술 120m 이상급 하이브리드 타워 80m급 타워 설치 90%

해상용 기초기술 부유구조 연구 중 해상 구조물 설계 단계 80%

주물품 기술 6MW급 주물 품 개발 2MW급 주물품 개발 90%

변압기 기술 해상용 풍력발전 시스템 변압기 2MW Onshore 90%

시험평가 기술 각 요소별 Lab 시험 시험 인프라 부족 60%

인증기술인증제도 보편화국제규격제정/참여국 증가

국외 인증 의존인증 능력 확보 중

70%

시스템 감시진단 기술 해석 및 계측을 시스템 감시 기술의 풍력시스템 적용 단계 80%


국내 풍력산업 기술개발(해상풍력 비전 및 목표)


세계 풍력산업 향후 전망

2014년에는연간신규풍력발전기설치율이 71,650MW 수준으로상승할것으로전망

2014년까지의 신규 풍력발전기 설치율 증가추세는 13.5%로 전망

연평균 누적설치용량 기준으로 약 22.5% 수준을 유지할 것으로 전망

향후 5년 내에 중국이 유럽 국가를 추월 할 것으로 예상

미국은 연간신규 풍력발전기 설치용량 부분에서 세계최고 수준의 시장을 확보할 것으로 전망

유럽의풍력발전시장은여전히세계상위권을유지할것으로전망

독일 시장의 일부 침체와 스페인 시장의 현상유지 추세

영국 및 프랑스 시장의 확대 예상

향후 해상풍력발전이 12.7%의 시장점유율을 나타낼 것으로 전망

2009년에는 영국이 해상풍력발전 시장을 선도 하였으며, 덴마크, 독일, 스웨덴 등의 국가가 해상풍력발전단지를 개

발하였으나, 2009년 신규설치 총 용량 중 해상풍력이 차지하는 비율이 4.7%에 불과함

영국, 독일, 벨기에의 해상풍력 시장이 유망하며, 영국에서는 2014년까지 13,488MW의 해상풍력발전단지가 건설됨

독일은 2008년 말 7GW 이상의 해상풍력단지 건설이 승인되었음

대부분의 해상풍력시장의 70% 이상을 Siemens, Vestas가 과점하고 있으며, 높은 기술력을 보유한 제조자 및 국가에

의한 진입장벽에 의해 현재의 상황은 2015년까지 지속될 것으로 전망



아시아시장의지속적성장및중국, 인도시장의가파른상승세유지

중국 및 인도 시장의 폭발적 성장 예상

인도는 연간 2,500MW 규모의 시장 성장율을 보일 것으로 예측되며, 2014년에는 5,000MW 규모의 성장율을 예상

향후 2020년까지 수 GW 규모의 해상풍력발전단지가 Jingsu, Shandong, Shanghai 지역에 건설될 예정

중국은 2015년까지 5GW, 2020년 까지 총 30GW의 육/해상 풍력발전단지 조성계획 수립

중국의 해상풍력발전 시장의 확대 예상

2009년 중국은 아시아 최초로 63MW 해상풍력발전단지를 건설하였으며, 2014년까지 총 502MW 규모의 해상풍력발전단

지 건설계획을 수립

Sinovel 및 GoldWind등의 제조자가 5MW 이상급 해상풍력발전기를 개발하여 시장에 진입하려는 노력을 경주

10개의 100MW 규모의 해상풍력발전단지의 건설 계획 수립

우리나라해상풍력발전 시장의확대및상업운전실적을통한국제경쟁력확보

국내 대기업 중심의 5MW 이상의 해상풍력발전기 개발 가속화

해상풍력발전시장 진출을 위해 현대중공업, 삼성중공업, 대우조선해양, 두산중공업, 효성 등의 자체모델 개발 가속화

설계/엔지니어링 기술력 확보를 통한 가격경쟁력 향상 및 상용운전 실적 확보를 통한 신뢰성 검증이 요구됨

GW 규모의 초대형 해상풍력발전단지 개발계획 진행 중

새만금 지역 1GW 해상풍력발전단지 조성계획

서남해안 지역 2.5GW 해상풍력발전단지 조성계획 진행 중 (현재 실증단지 100MW 규모)



Multi-MW 급상용대형풍력발전기 기술개발

현재 상용화된 3MW 이상의 해상풍력발전기는 모두 9개 사에 불과함

Repower(5MW/6MW), Siemens(3.6MW), Areva(5MW), Bard(5MW), Enercon(4.5MW/6MW), Vestas(6MW),

GAMESA(6MW), GE(4.1MW), Sinovel(5MW/6MW)

6~10MW 급 차세대 초대형 해상풍력발전기 개발 (Clipper는 2011년 말 10MW 풍력발전기 시험설치 예정, 영국)

국내에서는 현대중공업, 삼성중공업, 대우조선해양, 효성 등의 대기업 중심으로 5MW 급 이상 해상풍력발전기를 개발 중

대형직접구동형풍력발전기개발

해상환경으로 산업이 이동함에 따라 유지보수 편의성이 증대된 기어리스 풍력발전기 수요증가

독일의 Enercon이 기어리스 형 풍력발전기 시장 대부분을 차지 하였으나, 중국의 Goldwind가 1.5MW 급 PMG형 풍력발전

기를 1200기 이상 납품함에 따라 세계시장을 양분하고 있는 형국

2009년 Siemens에서 3MW 급 PMG 형식의 기어리스 풍력발전기를 개발하여, Vestas와 함께 3MW급 시장을 과점

향후 해상풍력시장의 확대가 예상됨에 따라 기어리스형 대형 풍력발전기에 대한 수요가 꾸준히 증가 할 것으로 예상

단, 해상환경에서의 PMG 발전기의 염분부식 문제 및 Neodymium 원소재의 공급제한(중국/캐나다) 문제가 관건임



해상풍력발전시장 주요업체 현황, New Energy Finance 2010

국가별 해상풍력발전 시장 예측 (Offshore only)

세계 풍력발전 시장전망 (2010~2014, On/Offshore)



해상풍력발전기 설치 및 시공방법

구분 EASTLAND1

HYUNDAI PIONEER

SAMBO JB1 SAMBO JB2 SEP PHOENIX

보유회사 DONG KOOK

HYUNDAI ENGINEERING

& STEEL INDUSTRIES

SAMBO Engineering

& Construction

SAMBO Engineering

& Construction

EUNSUNG O&C

규격(L×B×D, m)

39.00×21.00

×3.30

50.00×28.00×4.50

42.00×21.00×3.60

42.00×21.00×3.60

50.00×29.00×4.50

총 중량(tonnages)

505.00 1,989.00 613.00 667.00 2,542.00

Work platform

Floating crane


국내 풍력산업 기술개발 방향(제안)

개발중인풍력발전기가격경쟁력/상용운전실적/신뢰성확보가우선

MW급 국산제품의 개발과 시스템 통합기술 일부는 확보되었으나 설계원천기술은 미흡

현재까지 국내 개발 제품은 대부분 해외 엔지니어링 상의 설계를 바탕으로 시스템 통합 제작 수준에 머물러 있음

풍력발전시스템의 경우 장기간 상업운전실적 미확보 및 가격경쟁력 부재로 해외시장 진출에 어려움을 겪고 있음

공급과잉에 따른 경쟁이 치열해지고 있으며 중국 제조사들의 약진에 의한 국내 제품의 경쟁력이 더욱 약화 될 것으로 전망

되며, 원자재 가격 상승 등의 가격상승 요인에도 불구하고 풍력발전기 가격은 하락하는 추세임

육/해상 실증단지 확대 및 국제적 인증기관 육성을 통한 국산 풍력발전기 신뢰성 검증 체계 구축

국내에서 개발된 풍력발전기의 상용운전 실적 확보를 위한 테스트 베드 구축

국제적 인지도를 확보한 국내 인증기관 육성

핵심부품설계원천기술확보및국내부품산업육성을통한경쟁력강화

시스템 개발에 한정된 산업구조로는 중소기업과 대기업의 동반성장이 불가능

국산 시스템 가격경쟁력 강화는 원활한 국내 부품공급 사슬의 구축과 밀접한 관계

국내 부품산업은 단조부품 중심이며, 고 부가가치형 부품 개발을 위한 연구개발에 지속적인 투자가 필요함

부품 신뢰성 평가를 위한 국내 시험인프라 구축 및 국제인증기관의 육성이 요구됨

시스템및부품개발과동시에운송, 설치및유지보수등의분야에대한균형발전강화

해상풍력발전단지 프로젝트는 종합적인 엔지니어링 기술이 요구되는 만큼 다방면에 걸친 균형발전 계획 수립이 필요

해상운송, 설치, 운영 및 유지보수 등의 분야에 대한 기술개발 계획이 요구됨

시스템/부품/설치/운영/유지보수/운송/시험/인증 분야의 균형발전이 국내 풍력산업 경쟁력강화에 중요한 요소



Private Initiative

Goverment Initiative

5~10MW Offshore System

System ReliabilitykW, MW System Modification/Test

System ReliabilityOn/Offshore Test Site Construction

Wind Farm O&M

System Reliability

Short Term Item

WTsFor Export

Large Scale Offshore

WTs

Long Term Item

Large Scale Onshore WTs

Floating Offshore WTs

Demonstration of 1~2MW WTs

Core Component/Material Development

2~3MW System Development

Wind Farm Design/O&MLarge Scale Test Site

System Reliability7~10MW System Development5MW System Development

Large Scale Wind Farm Design/O&MDevelopment of Grid Connection

Technique

Installation Technique Development of WTs

Foundation

Foundation Design & Control

Floating Offshore Wind Farm Construction

2008 2010 2012 2020 2030

우리나라 풍력산업 기술 로드맵(전략)



Source :그린에너지 전략 로드맵 2011

world’s leading certification body · 현대중공업, 삼성중공업, 대우조선해양,...

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