해상풍력 혁신: Boltight® 유압식 텐셔닝 적용 사례

재생에너지는 고갈되는 화석 연료를 태양광, 풍력, 수력과 같은 자연적으로 재생 가능한 에너지로 대체하며 보다 지속 가능한 미래로의 전환을 이끌고 있습니다. 이러한 에너지원은 가정과 산업 전반에 안정적인 전력을 공급하는 동시에 대기 오염 저감과 기후 변화 대응에도 중요한 역할을 합니다.

이러한 에너지 전환의 흐름 속에서 대한민국 전라남도 서해 해역에 96MW 규모의 전남 해상풍력 발전단지가 구축되었습니다. 본 발전단지는 각각 9.6MW급 풍력 터빈 10기로 구성되어 있으며, 약 9만 가구에 전력을 공급할 수 있는 발전 용량을 갖추고 있습니다. 프로젝트는 2025년 5월 상업 운전을 시작했습니다.

또한 향후 2단계 및 3단계 사업을 통해 각각 399MW 규모의 해상풍력 단지가 추가로 조성될 예정입니다. 전체 개발이 완료되면 전남 해상풍력 프로젝트는 총 약 900MW 규모의 발전 용량을 갖추게 되며, 이는 한국 최대 규모의 해상풍력 클러스터 중 하나로 자리매김할 전망입니다.

BACKGROUND

본 프로젝트에는 두 개의 국내 기업이 참여했습니다. 한 기업은 다양한 산업 분야의 플랜트 및 설비를 설계 및 제작하는 엔지니어링 기업이며, 다른 기업은 강구조물과 고강도 콘크리트 파일, 프리캐스트 콘크리트의 제조 및 설치를 전문으로 하는 기업입니다. 양사는 협력을 통해 모노파일 기초(Monopile, MP)와 트랜지션 피스(Transition Piece, TP)를 제작하고 MP-TP 플랜지 체결부를 구축했습니다.

이와 같은 볼트 체결식 링 플랜지 구조는 과거 일부 해상풍력 구조물에서 사용되던 그라우트 연결 방식(Grouted connection)의 한계를 보완하기 위해 도입된 설계입니다. 그라우트 방식은 장기간 사용 시 파손이나 타워 미끄러짐 문제가 발생할 가능성이 있어 보다 높은 신뢰성이 요구되었습니다. 대구경 고강도 볼트를 이용한 플랜지 체결 구조는 터빈 타워를 안정적으로 지지하는 견고하고 신뢰성 높은 연결 구조를 제공합니다. 이러한 고장력 볼트 체결부는 가혹한 해상 환경에서도 구조적 무결성을 유지하며, 풍력 발전 설비의 장기적인 안정성과 지속 가능한 운영을 뒷받침하는 핵심 요소입니다.

THE CHALLENGE

해상풍력 발전단지의 고장력 볼트 체결부 설치 작업은 정밀한 하중 제어와 작업 안전성을 동시에 확보할 수 있는 전문 텐셔닝 장비를 요구합니다. 특히 풍력 터빈 타워 내부의 협소한 작업 공간에서 M72 볼트 124개를 멀티 스테이지 텐셔너로 체결해야 하는 작업은 매우 높은 기술적 난이도를 동반합니다.

작업자는 열악한 환경 조건 속에서 중량 장비를 취급하고 정확한 하중 측정을 수행하는 동시에, 엄격한 안전 기준을 준수해야 합니다.

THE SOLUTION

풍력 에너지 산업의 기술적 및 환경적 요구 사항을 충족하기 위해 Boltight® 엔지니어들은 정밀도, 신뢰성 및 작업 효율성을 극대화한 유압 텐셔닝 시스템을 공급했습니다. 이 시스템은 Typhoon+ 멀티 스테이지 텐셔너, 유압 펌프 및 호스 어셈블리, 체결력 검증을 위한 Echometer 초음파 볼트 측정기, 그리고 대형 텐셔너 취급을 지원하는 캐리지 시스템으로 구성되었습니다.

Boltight Typhoon+ 멀티 스테이지 텐셔너는 풍력 에너지 시장의 엄격한 기술 및 환경 기준에 부합하도록 개발되었습니다.

주요 제품 장점:

• 신속한 자동 스프링 리턴 설계로 작업 효율 향상
• 향상된 씰 기술을 통한 높은 반복 사용 내구성 확보
• 내장형 안전 장치(Fail-safe) 설계로 안정적인 체결 유지
• 고강도 소재 풀러 바 적용으로 장비 수명 극대화
• 스프링 장착 자동 맞물림 기어 구동 너트 회전 소켓으로 정밀한 구동
• 특수 표면 처리를 통한 가혹하고 척박한 작업 환경에서도 장기적인 부식 저항성 강화

Echometer 초음파 볼트 측정기는 초음파를 활용하여 볼트의 신장량, 응력 및 하중을 측정하는 휴대용 장비로, 텐셔닝 작업에서 빠르고 정확한 축력 검증을 가능하게 합니다.

주요 제품 장점:

• 직관적인 조작 방식
• 소형·경량 설계와 높은 내구성
• 최소한의 교육으로 운용 가능
• 신장량, 하중, 응력 및 변형률 측정 데이터 지원
• 높은 측정 정확도와 신뢰성
• 간편한 데이터 기록 및 보고 기능

Boltight 캐리지 시스템은 풍력 터빈 타워 내부의 협소한 작업 공간에서 중량 텐셔너의 이동 및 위치 정렬을 지원하기 위해 특수 설계되었습니다. 작업자는 이 시스템을 통해 M72 멀티 스테이지 텐셔너를 사용하여 총 124개의 볼트를 체결해야 했습니다.

주요 제품 장점:

• 4개의 에어 실린더를 통한 중량 상쇄로 약 60kg에 달하는 멀티 스테이지 텐셔너의 손쉬운 핸들링
• 협소 구간 최적화 설계로 호이스트 없이도 좁은 터빈 타워 내부에서 안전하고 편리하게 작업 가능
• 벽면 거리 사전 설정 기능으로 볼트 간 이동 효율 향상
• 낙하 방지 가이드, 내장형 안전 장치(Safety stop), 인체공학적 핸들 등 강화된 안전 설계로 작업 중 리스크 최소화 및 작업자 보호
• 높은 활용성과 유지보수 용이성

솔루션의 성공적인 현장 적용을 위해 Nord-Lock Group은 Boltight 엔지니어들이 진행하는 5시간의 전문 교육 세션을 제공했습니다. 교육은 이론과 실습을 결합한 형태로 진행되었으며, 작업자들은 유압 텐셔너의 실제 설치 및 가압 작업에 앞서 볼트 체결의 축력 원리와 볼트 텐셔닝의 기계적 메커니즘을 이해할 수 있었습니다. 또한 작업 중 발생할 수 있는 잠재적 문제를 식별하고 대응하는 방법과 Echometer를 활용한 정확한 볼트 하중 측정 방법을 습득했습니다. 이러한 교육을 통해 작업팀은 까다로운 해상풍력 설치 환경에서도 안전하고 정밀하게 텐셔닝 작업을 수행할 수 있는 역량을 확보했습니다.

CONCLUSION

노드락 그룹과 Boltight의 전문적인 기술 지원을 바탕으로 전남 해상풍력 발전단지는 2025년 5월 성공적으로 상업 운전을 개시했습니다. 최첨단 Boltight 텐셔닝 솔루션을 MP-TP 플랜지 체결부에 통합함으로써, 본 프로젝트는 가혹한 해상 조건에서도 안전성과 장기적인 신뢰성을 모두 확보했습니다. Typhoon+ 멀티 스테이지 텐셔너, Echometer, 맞춤형 캐리지 시스템과 같은 전문 장비와 전문가 교육이 결합된 Boltight의 솔루션은 설치 공정의 모든 단계에서 작업자가 정확성, 효율성 및 자신감을 바탕으로 작업을 수행할 수 있도록 지원합니다. 전 세계적으로 재생 에너지 프로젝트가 확대됨에 따라 이러한 혁신적인 솔루션은 보다 지속 가능하고 탄력적인 에너지 인프라 구축에 핵심적인 역할을 수행할 것입니다.