해상풍력 · K세라 혁성산업

문제

왜 해상풍력인가

해상에 설치되는 특성상 염분 · 비말 · 파랑 · 해수침지가 동시에 작용합니다.
비계 설치와 선박 접안이 선행되어야 해 보수 자체가 대형 공사가 됩니다.
영국 해상풍력단지 사례에서 비말대·수중부 보수공사는 공장 초기 도장비의 50~100배가 소요된다고 보고되었습니다. (Safinah Ltd)
따라서 해상풍력에서는 도막의 성능보다 보수하지 않아도 되는 설계수명이 핵심 변수입니다.

소재

알루미늄(Al)을 베이스로 아연(Zn)을 더하고, 내부식성·내마모성을 높이기 위해 지르코늄(Zr)을 소량 첨가한 합금 용사코팅입니다. 아연 위주의 기존 용사소재와 조성이 반대입니다.

Aluminum — pH 4~8.5 범위에서 얇고 치밀한 산화막(부동태 피막)을 형성해 전체 부식속도는 낮으나, 공식 등 국부부식이 생기기 쉽습니다.
Zinc — pH 6~13 범위에서 두툼한 부식생성물을 형성하며 부식속도가 저하하는 부동태화 금속입니다.
Zirconium — 티타늄과 유사한 단단한 전이금속으로 부식에 강합니다.
Al 함량을 90% 수준으로 높이고 Zr을 첨가하면 용사코팅의 경도가 높아지고 부착력이 상승합니다.

검증

국토해양부 주관 「선박 타의 방식코팅기술」 과제(2008)에서 ASTM G32 규정에 따라 실시한 공동현상 시험입니다. 유체 유동 중 기포의 생성·소멸로 금속 표면이 깎여나가는 침식에 대한 저항력을 평가합니다.

시험 조건 : ASTM G32, 상온금속용사기로 350~400㎛ 코팅. 선박 스크류 프로펠러에 의한 와류가 타(Rudder)에 미치는 내부식성·내마모성을 예측하기 위한 실험입니다. 해상풍력 구조물의 실제 수명을 직접 보증하는 값이 아닙니다.

AWS C2.18 부분 발췌

구분	환경	Zn	Al	Zn-15%Al	10Zn-89.5Al-0.5Zr
육상	① 전원지역	○	○	○	○
	② 중공업지역	△	△	○	○
	③ 제설용제 살포지역	✕	△	△	◎
	④ 담수침지	✕	○	△	○
해양	⑤ 비래염분지역(해변)	✕	○	○	○
	⑥ 비말대	✕✕	△	△	◎
	⑦ 해수침지 · 파랑 완만	✕✕	◎	△	○
	⑧ 해수침지 · 파랑 심함	✕✕	△	✕	◎
	⑨ 해양구조물 (선박 타)	✕✕	△	✕	◎

◎ 매우 적합 · ○ 적합 · △ 조건부 · ✕ 부적합. 해상풍력 기초는 ⑥ 비말대와 ⑦⑧ 해수침지 조건이 복합적으로 작용하는 구간입니다.

Precedent

Vindeby (덴마크, 1991) — 세계 최초 해상풍력단지. Zn-Al 합금용사 적용.
Horns Rev · Middelgrunden · Samso (덴마크) — 이후 덴마크 해상풍력단지에 Zn-Al Thermal Spray가 Duplex 코팅계로 계속 적용되었습니다.
Auckland Harbour Bridge (뉴질랜드, 1958) — 아연 용사 100톤 적용. 60년 경과 후에도 건전한 상태로 보고되었습니다.
Bridge Rombak (노르웨이, 1970) — 해안 교량에 Thermal Spray 적용. 45년 경과 사례.

Marine works

기술문의

구조형식과 노후도에 따라 적용 범위가 달라집니다. 도면과 현장 사진을 보내주시면 표면처리 등급과 도막 구성을 검토해 회신드립니다.