l 바다 한 가운데서 얻는 자연의 에너지, 해상풍력발전

해상풍력은 바다에 풍력발전기를 설치하고 그곳에서 부는 바람의 운동에너지를 변환해 전기를 얻는 발전 방식이다. 초대형 풍력발전기의 경우, 블레이드(날개)가 한 바퀴 회전하는 것으로 일반 가정에서 29시간 동안 사용할 수 있는 전력을 생산해낸다. 특히 해상풍력은 육상풍력에 비해 입지 제약으로부터 자유롭고 높은 효율로 에너지를 생산할 수 있어 전 세계적으로 확대되는 추세. 우리나라도 전남 신안 앞바다에 2028년까지 11조 원을 투입하는 해상풍력 단지를 조성 중이다.

▲ 영국 Hornsea2 해상풍력발전 단지 (이미지출처=Ørsted)

풍력발전기는 크게 보면 지지대 역할인 ‘타워’와 바람을 맞고 회전하는 ‘블레이드’, 겉으로는 보이지 않지만 에너지를 생성해내는 ‘발전기’와 타워를 해저에 단단히 고정하는 역할을 하는 ‘하부구조물’로 구성되어 있다. 이중 타워와 하부구조물은 바다 한가운데서 바람을 맞는 가혹한 환경과 저온 충격에도 20년 이상 변형 없이 버틸 수 있는 소재로 제작되어야 한다. 그래서 구조물용 ‘저온인성보증강’ 등 스틸은 풍력발전기에 가장 많이 쓰이는 소재. 최근 발전기가 대형화되면서부터 타워와 하부구조물에 ‘대단중(大單重)강’*도 많이 쓰이고 있다. 해상풍력기 1기당 약 1,500톤에서 2,300톤(8~9MW급 기준)의 강재가 쓰이며, 2020년 기준 세계적으로 연간 100만 톤이 넘는 해상풍력발전용 철강 수요가 발생할 전망이라고.

포스코는 풍력발전기에 특화된 고급 강종의 생산능력을 꾸준히 확대하면서 시장 수요에 대비해왔다. 현재 육상, 해상을 통틀어 전 세계 풍력발전기 10대 중 1대는 포스코 스틸로 만들어진다.

l 포스코 스틸이 지탱하는 세계 최대 해상풍력단지 Hornsea

이 시각 세계 최대 규모로 조성 중인 해상풍력발전 단지는 영국의 Hornsea 프로젝트다. 요크셔 해안에서 100km 가량 떨어진 북해에 건설하는 Hornsea 프로젝트는 총 3차에 걸쳐 진행 중인데, 1차는 407 km²의 면적에 174개의 발전기를, 2차는 462km²의 면적에 165개의 발전기를 세운다. 1, 2차 발전단지를 모두 합치면 면적은 서울의 약 1.4배인 869km², 발전 용량은 2.6GW다. (3차는 2.4GW 규모로 현재 개발 추진 중이다.)

▲ 영국의 Hornsea 프로젝트는 세계 최대의 풍력발전단지 건설 프로젝트다.

풍력에너지 시장 자체가 워낙 유럽 위주이다 보니, 풍력기용 강재 역시 유럽 철강사들이 특화하여 생산, 공급하는 것이 일반적이었다. 포스코가 본격적으로 이 시장에 뛰어든 것은 2015년. 기술연구원과 마케팅실이 합심하여 해상풍력발전기 구조용 강재를 개발하기 시작했다. 터빈의 회전운동에 의한 진동, 그리고 조류와 파도에 의한 반복적인 외부 압력을 버티는 피로강도와 좌굴강도*를 확보하면서도 원가는 낮춘 시장친화적인 모노파일(monopile) 형식**의 하부구조용 후판을 만드는 것이 미션. 특히 Hornsea 프로젝트의 발전기는 기존 5~6MW급인 터빈 능력을 8MW까지 획기적으로 늘리면서 구조물이 대형화되었고, 그러다 보니 후판 1장만으로는 직경이 큰 모노파일용 강관을 조관할 수 없어 구조물 설계부터 새로운 솔루션이 필요했다.

포스코 연구원들은 1년간의 연구 결과를 가지고 직접 덴마크와 독일의 풍력 구조물 설계사들을 방문했다. 근거리에 쟁쟁한 유럽 철강사들을 제치고, 운송하는 데만 두 달 넘게 걸리는 포스코의 강재가 선택받기 위해서는 그만한 이점이 있어야 할 터. 기존 EN(유럽) 규격이 명시한 열처리를 생략하는 대신 압연 조건을 변경하여, 필요한 강재 성능은 그대로 유지하면서 제조원가는 낮춘 새로운 강종과 그에 맞는 구조물 설계법을 고안해 제시했다. 고객이 얻을 수 있는 비용 절감 효과까지 정량적으로 계산해 보여주니, 그들의 이목을 끌 수밖에. 같은 시각, 마케팅본부에서는 당시 에너지조선마케팅실장이 풍력에너지 시장의 최대 기업인 덴마크 오스테드(Ørsted)의 경영층을 만나 포스코의 기술력과 의지를 전하고 협력 분위기를 다졌다. 동시에 본사 실무진과 유럽사무소 직원들은 유럽의 풍력 구조물 제작사들을 샅샅이 찾아다니며 기존에 포스코가 해양플랜트 시장에서 보여준 기술력과 솔루션 마케팅 능력을 적극 어필했다.

▲ 해상풍력타워 하부구조물 (모노파일뱡식). 대형 타워의 하부구조물은 외경이 최대 12m에 달한다. (이미지출처=EEW그룹)

그 결과, 포스코는 2017년 Hornsea 1 프로젝트에 이어 2019년 Hornsea 2 프로젝트까지 수입재로는 이례적으로 전체 수요의 30%에 달하는 철강재를 공급하는데 성공했다. 약 15만 톤의 후판은 지난 1월까지 공급 완료되어 유럽 그린에너지의 새로운 이정표를 세우는데 쓰인다. 포스코는 Hornsea 프로젝트에서의 성과를 토대로 영국 Hohe see, 네덜란드 Fryslan 프로젝트 등 유럽 지역의 대형 해상풍력 프로젝트에도 강재를 공급 중이다.

l 이제 아시아도 해상풍력의 시대, 포스코가 스틸한다

해상풍력시장의 중심축이 최근 아시아로 이동 중이다. 특히 대만의 경우 2025년까지 230억 달러를 투자해 무려 20여 개에 달하는 해상풍력 프로젝트를 진행한다. 이로써 예상되는 강재 수요는 최대 160만 톤. 대만 정부는 해상풍력기 구조물과 부품 등의 자국 생산 비중을 높이고 수입을 최소화하고자 했지만, 자국 업체들은 풍력 구조물을 제작한 경험이 부족해 초기에 많은 시행착오를 거칠 수밖에 없었다. 포스코는 앞선 Hornsea 프로젝트 등 유럽의 해상풍력 시장에서 쌓은 경험을 바탕으로 새롭게 떠오르는 대만 시장을 집중 공략해오고 있다.

▲ 대만에서 진행 중인 주요 해상풍력발전 프로젝트. 이중 7개의 프로젝트에 포스코 스틸 약 16만 톤이 사용된다.

대만의 풍력 구조물 제작사들은 대부분 기존에 조선, 건설업을 영위하다가 풍력발전까지 비즈니스를 확장한 경우가 많다. 때문에 강관 형태의 구조물 제작 경험이 부족한 것이 공통된 특징인데, 이에 포스코는 2019년 초부터 대만의 주요 제작사들을 방문해 그들이 겪고 있는 기술적 문제점을 찾아냈다. 포스코의 안정적인 강재 품질과 공급 능력 외에도, 각 제작사들의 가려운 부분을 긁어주는 노하우를 패키지로 제공하는 솔루션 마케팅을 펼친 것. 실제 조관시 시행착오를 최소화하기 위한 조관시뮬레이션, 항복강도 460MPa 이상의 고강도강에 대한 용접 조건 등 고객마다 필요한 솔루션을 제공하고, 즉각 해결이 어려운 문제는 TFT를 구성해 공동으로 솔루션을 도출해냈다. 내부적으로는 생산능력을 증대시켜 유럽과 아시아에서 동시에 진행되는 프로젝트들의 공급 납기를 모두 완벽하게 맞추는 노력도 병행했다.

▲ 이미지출쳐=Ørsted

포스코는 현재까지 진행된 대만의 Formosa 2(福摩萨2), Yunlin 1&2(雲林 1&2), Greater Changhua(大彰化) 프로젝트 등에 약 16만 톤의 강재 공급 계약을 마쳤다. 강재는 작년 1월부터 순조롭게 공급 중이다. Formosa 2 프로젝트의 경우, 올해부터 상업 가동에 들어가며 Yunlin 1&2, Greater Changhua는 내년까지 건설을 마치고 가동을 시작할 예정이다. 이렇게 해상풍력발전 단지가 모두 자리를 잡으면, 대만의 신재생에너지 발전 비중이 2018년 5%에서 2025년 20%까지 커진다고 한다.

포스코는 대만뿐 아니라 수년 내 큰 성장이 예상되는 미국, 베트남 등의 시장에서도 메인 공급사 자리를 꿰차기 위해 선제적인 마케팅 활동을 활발히 전개 중이다. 그린에너지 시대, 바다 한가운데 부는 바람 속에도 포스코 스틸이 있다.

※ 관련기사 : STEEL Talk 저렇게 큰 바람개비는 어떻게 돌아가나요? 쓰러질까 걱정돼요 ㅠㅠ

STEEL Talk에서는 STEEL(철강)은 물론 Science, Technology, Energy, Environment and Life에 대한 궁금증과 호기심을 재미있는 이야기로 풀어드립니다.

오늘도 재미있는 질문이 도착했네요. 질문을 보내준 어린이는 세상에서 가장 얇은 스틸과 두꺼운 스틸이 어떤 것인지에 대해 묻고 있는데요. 포스코가 만들 수 있는 가장 얇은 스틸과 두꺼운 스틸의 두께는 어느 정도인지, 그리고 그 스틸은 어디에 쓰이는지 자세히 살펴볼게요.

결론부터 말하자면, 포스코는 휴지보다 얇은 스틸을 만들 수 있고, 또 빅맥 햄버거보다 두꺼운 스틸도 만들 수 있어요. 자세하게 하나씩 살펴보도록 할게요.

우리가 화장실에서 쓰는 두루마리 화장지 알죠? 3겹짜리 화장지의 두께는 약 0.35mm 정도 된다고 해요. 하지만 알다시피 화장지는 너무 얇아서 쉽게 찢어져요. 그런데! 이렇게 휴지처럼 얇지만 아주 튼튼하고 잘 늘어나는 스틸이 있어요.

두께는 0.2mm로 휴지보다도 얇지만, 플라스틱이나 유리처럼 깨지지 않는 성질이 있는 이 제품을 우리는 냉연재라고 해요. 냉연재는 쉽게 말해 차가운 상태의 철을 롤러로 밀어서 두께를 아주 얇게 만든 후, 다시 열을 가해서 만드는데요. 최종적으로 표면이 아주 반짝이는 고급 소재예요. 우리가 타고 다니는 자동차 내부 부품이나 주방의 싱크대에서 쉽게 볼 수 있는 스틸이 바로 이 냉연재죠.

그럼, 이번엔 가장 두꺼운 스틸에 대해서 알아볼까요? 포스코에서는 두꺼운 철판을 ‘후판’이라고 불러요. ‘두터울 厚, 널조각 板’, 한자로는 이렇게 쓰죠. 후판은 용도에 따라서 크루즈선과 같은 커다란 배, 백화점과 같은 각종 건물, 그리고 강이나 바다를 건널 수 있는 다리 등 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있어요. 그중 포스코가 만드는 가장 두꺼운 후판은 두께가 몇 mm일까요?

정답은 바로 200mm랍니다. 어른들의 한 뼘 정도 되는 두께죠. 이렇게 두꺼운 철판은 석유, 천연가스, 전기와 같이 우리 생활에 꼭 필요한 에너지를 만들어내는 공장에서 주로 사용합니다. 대표적으로 먼바다에서 석유와 가스를 만드는 해양플랜트와 땅에서 전기를 생산하는 발전소가 있어요.

▲ 바다 한 가운데 우뚝 선 해양플랜트 (사진출처=Maersk Drilling)

해양플랜트는 바다 한가운데에서 설치되어 있기 때문에 파도를 견디며 넘어지지 않고 잘 서 있어야만 해요. 이 거대한 설비가 넘어진다면 정말 큰 일이겠죠? 그래서, 설비 바닥에 아주 두꺼운 후판을 튼튼하게 깔아요.

전기를 만들어내는 발전소를 살펴볼까요? 아래 사진을 보면 굴뚝처럼 높게 솟은 것들이 보이죠? 바로 이곳에 두꺼운 후판이 쓰이는데요. 고온·고압의 수증기를 버텨내야 하기 때문이에요.

▲ 발전소의 고온·고압 수증기를 버티는데 반드시 필요한 후판! (사진출처=SIEMENS)

자세하게 설명하면, 발전소에서는 석탄을 태워 보일러의 물을 끓여요. 물이 끓으면 어떻게 되죠? 맞아요, 수증기가 나오죠. 이렇게 나온 수증기로 발전기를 돌려서 우리 생활에 없어서는 안 될 전기를 만들어내는 건데요. 안전하게 전기를 만들기 위해서 반드시 두꺼운 후판이 있어야 해요.

오늘은 두꺼운 스틸과 얇은 스틸을 알아봤어요. 우리 집 반짝반짝 싱크대부터, 저 멀리 바다 한가운데 있는 해양플랜트에까지 얇고 두꺼운 스틸이 여기저기 자리 잡고 있네요! 또 궁금한게 있나요? 포스코 뉴스룸으로 언제든 물어봐 주세요. ʕ•ﻌ•ʔ

* 도움말 주신 분: 포스코 기술연구원 유승호 전문연구원

포스코가 세계 1위 해양풍력 구조물 제작사 EEW그룹에 후판 판매 100만톤을 달성했다.

포스코는 10월 2일 독일 EEW그룹 본사에서 기념행사를 갖고 포스코 에너지조선마케팅실 서영기 실장, EEW그룹 크리스토프쇼게 회장 등 양사 임직원과 창구 상사인 포스코대우 김봉남 실장이 참석한 가운데 감사패를 전달했다.

이날 행사에서 서영기 에너지조선마케팅실장은 “EEW그룹과 포스코와의 오랜 협력 관계는 올해로 18년 차를 맞았다. 그 동안 EEW그룹이 포스코 후판 제품에 보여준 신뢰와 누적 판매 100만톤 초과 달성이라는 기대 이상의 성과를 거둘 수 있게 된 것에 깊이 감사 드리며, 앞으로 양사의 끈끈한 파트너십을 계속 이어갈 수 있길 기대한다.”며 감사 인사를 전했다.

이에 크리스토프쇼게 회장은 먼 곳까지 방문해 자리를 마련해 준 포스코에 감사의 마음을 표하며, 양사의 협력관계를 더욱 강화해 글로벌 최고 회사로 발돋움하는 계기가 될 수 있기를 바란다고 말했다.

EEW그룹은 80년 역사를 가진 SAW(Submerged Arc Welded) 강관 비즈니스 선도 기업으로, 에너지 산업 부문에 완성도 높은 SAW 강관 제품을 공급하고 있다. 2000년 한국에 생산기지를 설립하고 포스코와 거래를 시작하면서, EEW그룹의 대구경 강관 제작기술에 포스코의 우수한 후판 기술이 더해져 세계 최고 수준의 경쟁력을 갖추었다. 2015년에는 한국에 제 2공장을 설립해 아시아 시장에 발 빠르게 대응할 수 있는 기반을 마련하였으며 포스코와의 협력 관계도 더욱 강화해 오고 있다.

포스코는 EEW그룹과 같은 해외 유수 고객사와의 파트너십을 통해 글로벌 시장에서 후판 제품 판매를 확대해 왔다. 앞으로 엑손모빌, 사우디아람코 등 오일가스 산업 부문 주요 기업들을 대상으로 공급을 늘려 나가는 한편, 차세대 에너지원으로 성장 중인 풍력 산업 등 신수요 창출에도 적극 나설 계획이다.

대치동 포스코센터 50주년 기념 홍보관에서 열린 이날 행사에는 볼보그룹코리아 아시아구매총괄 신동인 상무와 포스코 에너지조선마케팅실 서영기 실장 등 양사 임직원과 볼보그룹코리아의 주요 협력사인 건화 윤경화 사장, 삼현철강 최종빈 부사장이 참석해 판매량 100만톤 달성을 축하했다.

볼보그룹코리아는 삼성중공업의 건설기계 사업부문을 인수하며 국내에 설립된 1998년부터 포스코와 거래를 시작해 지금까지 긴밀한 협력관계를 유지해 오고 있다. 거래 20년 차인 올해 6월 누적 거래량 114만톤을 기록했고, 특히 양사의 기술협력으로 개발된 월드프리미엄플러스(WP+) 제품인 표면품질엄격재 후판을 사용한 건설장비는 세계적으로도 그 품질을 인정받고 있다.

행사에 참석한 서영기 실장은 “지난 20년 동안 포스코 후판제품을 지속 구매하여 누계 100만톤을 초과한데 대해 깊은 감사를 드리며, 향후에도 양사간 끈끈한 파트너십을 계속 이어갈 수 있길 기대한다”라고 말하며 감사의 마음을 전했다.

이에 신동인 상무는 “본 기념행사를 마련해 주어 매우 감격스럽게 생각하고, 이 자리를 계기로 양사가 글로벌 최고 회사로 역할을 다하고 더 높은 성취를 거둘 수 있기를 기원한다” 고 화답했다.

볼보그룹코리아 창원공장은 국내외 75개 볼보 공장 가운데 최대 규모인 데다 유일하게 소형(5톤급)부터 초대형(90톤급)까지 굴삭기 전 모델 생산이 가능한 공장으로 아시아, 유럽 및 미주 시장 진출의 전략적 요충지 역할을 하고 있다.

포스코는 볼보그룹코리아와의 파트너십을 지속 강화하여 국내는 물론 글로벌 시장에서의 포스코 후판 판매량을 확대하고, Pos-AR(내마모강), PosTEN(고장력강) 등의 포스코 월드프리미엄플러스 후판 제품으로 중장비용 신규시장 개척에도 적극 나설 계획이다.

포스코가 세계 최고 길이 현수교인 터키 차나칼레 1915대교 건설에 후판 3.5만톤을 공급한다.

포스코는 9일 터키 이스탄불에서 터키 최대 강구조물 제작사인 CIMTAS STEEL과 세계 최장 현수교인 터키 차나칼레 1915대교 건설에 주탑용 후판 3.5만톤 공급 및 향후 협력방안에 대한 MOU를 체결했다.

차나칼레 1915대교 프로젝트는 터키 차나칼레에서 다르다넬스 해협을 동서로 횡단하는 주탑 간 거리가 2,023m인 세계 최장 현수교 건설 공사로 터키 공화국 수립 100주년이 되는 해인 2023년 완공 예정이다. 한국과 터키 컨소시엄이 수주해 총 사업비가 $29.7억에 달하는 대형 프로젝트로 후판 8.5만톤, 선재 4.1만톤 등 강재 약 12.6만톤이 사용된다.

이번 MOU로 차나칼레 1915대교 건설에 사용되는 주탑용 후판은 전량 포스코 제품을 사용하게 됐다. 용접작업을 줄이고 공기를 단축할 수 있는 광폭재 사용, 용접이 까다로운 두께 100mm 이상 후물재 용접 솔루션과 사용시까지 품질을 유지하는 운송과 보관 솔루션 등 포스코 특유의 솔루션마케팅이 전량 수주에 주요하게 작용했다.

​▲포스코가 5월 9일 터키에서 CIMTAS STEEL과 차나칼레 1915프로젝트에 주탑용 후판 3만5000톤을 공급하는 MOU를 맺었다. 왼쪽부터 이훈휘 POSCO-TNPC 법인장, 김진호 강건재마케팅실장, 누리 바예지드(Nuri Bayezid) CIMTAS 부사장, 유장열 GS글로벌 상무.

협약식에서 포스코는 주탑용 후판 공급 외에도 CIMTAS STEEL과 정기적으로 신강종 및 제품 솔루션, 최적화 설계방안 및 최신공법 제안과 신규 프로젝트 공유를 통해 전략적 파트너 관계를 구축하기로 했다

또한 차나칼레 1915대교 프로젝트 참여를 계기로 유럽 현지 파트너사와 긴밀한 협력체계를 구축하고 케이블용 선재 및 도로를 받치는 구조물인 데크용 후판 관련 솔루션 마케팅 활동을 강화해 글로벌 강건재 시장 개척에 속도를 낼 계획이다.

차나칼레 1915대교의 명칭과 주탑의 높이 318m는 세계 전쟁사에서 격전으로 꼽히는 갈리폴리 전투가 일어난 해와 승전 기념일인 3월 18일을, 주탑 간 거리는 터키 공화국 100주년을 기념하기 위해 2,032m로 세워지는 등 터키에서 큰 의미를 두고 진행하는 프로젝트다.

▼ 세계 현수교 순위 (주탐간 거리 기준)