해상풍력발전 전기설비 계획과 설계

제1장 서론(Introduction) / 9
1. 해상풍력발전의 의의와 전망 10

제2장 해상풍력발전의 이해 / 41
1. 해상풍력발전의 이해 42
2. 풍력발전기 개요 55
3. 풍력발전기 용량산정 59
4. 풍력발전기 종류 및 용량별 특징 64

제3장 해상풍력발전단지 계획 수립(Planning & Feasibility) / 69
1. 풍황조사 및 분석 70
2. 입지선정 및 해저지형 조사 78
3. 프로젝트 경제성·타당성 분석 81
4. 환경영향평가(EIA) 및 주민 수용성 84
5. 전체 전력계통 구성 구상 87

제4장 해상풍력발전 전기설비 설계 / 93
1. 계통연계 기술 94
2. 해상풍력발전 설계 107
3. 해상풍력발전 타워 배치 109
4. 풍력발전기 전력변환장치 116
5. 변압기 시스템 119
6. GIS 변전소 125
7. 해상접지시스템(Offshore Grounding System) 132
8. 소내전력 137
9. 항공장애등의 필요성 145
10. 해상풍력 부식 특성 149

제5장 해저케이블 설계 및 시공(Subsea Cable Engineering) / 155
1. 해저케이블 종류 및 규격 156
2. 전압강하(Voltage Drop) 167
3. 해저케이블 루트조사 및 최적루트 선정 175
4. 해저케이블 부설 방법 178
5. 케이블 인입장력 183
6. 케이블 방호(Protection) 방법 186
7. 시공관리(QA/QC) 및 시공 후 시험 190
8. 운영·유지관리(O&M) 전략 193

제6장 해상변전소·육상변전소·변환소 설계 / 197
1. 해상변전소(Offshore Substation) 설계 198
2. 육상변전소 및 전력회사 변전소와의 연계 213
3. 양육점(Transition Joint, Joint Bay) 설계 시 고려사항 216
4. 전력구(Power Duct/Power Tunnel) 219
5. 맨홀(Manhole) 223
6. 개폐소(Switchgear) 및 보호시스템 228
7. 무효전력보상장치(Shunt Reactor, SVC, STATCOM 등) 232
8. 변환소 - HVDC 연계 238
9. 감시·제어·자동화(SCADA, EMS, PMS 등) 242
10. ESS 및 수전해 시스템과의 연계 246

제7장 보호·제어 시스템 / 253
1. 출력 변동성 및 전력 품질 254
2. 계통 보호 협조(Protection Coordination) 255
3. 대형 해상풍력발전시스템의 보호계전기설계 고려사항 (국내 기준: KS, 한전 등 중심) 257
4. 계통 안정성 및 고장 해석 272
5. 전압·주파수 제어(Voltage & Frequency Control) 275

제8장 시공, 시운전, 유지보수 / 279
1. 해상풍력 터빈 시공 280
2. 해상변전소 시공 286
3. 육상변전소 및 변환소 시공 288
4. 시공관리(Construction Management) 및 HSE 289
5. 시운전 및 유지보수(Commissioning & O&M) 290

제9장 경제성 평가 및 사업 추진 / 299
1. 사업성 분석(Financial Analysis) 300
2. 정책 지원 및 전력거래 전략 301
3. 리스크 관리 및 프로젝트 스케줄 302
4. 해상풍력발전 프로젝트 종합 사업성·정책·리스크 분석 예 304

제10장 향후 기술 동향 및 발전 방향 / 309
1. 해상풍력 대형화 및 부유식 확장 308
2. 하이브리드 해상 에너지 시스템 311
3. 디지털화와 스마트 운영 고도화 319
4. 탄소중립 및 ESG 경영 측면 323
5. 해상풍력 대규모 보급에 따른 계통연계 과제와 정책·기술 대안 326

부 록 / 339

부록 1. 용어 정리 340
A. 주요 용어 정리(Glossary) 340
B. 관련 법규·기술 표준 일람표 343
C. 시뮬레이션 소프트웨어 소개 343
D. 주요 기자재 공급사 정보 344
E. 계통분석 예시 자료 345
F. 해상풍력발전 프로젝트 사례 연구 345
G. 참고문헌 및 웹사이트(References) 346
웹사이트 346

부록 2. 국내 발전설비 및 사용량 데이터(통계청 자료) 347
1. 연료원별 발전설비 구성 347
2. 발전실적 종합 348
3. 신·재생에너지 보급용량에 따른 발전누적 349
4. 행정구역별·용도별 판매전력량 351
5. 지역별 발전설비 354

INDEX 357