해상풍력 발전의 전식 위험과 서지프로텍션(SPD) 필요성

9월 17, 2025By JeonJames

해상풍력 발전의 전식 위험

해상풍력 발전 설비는 바닷물의 염분, 습도, 바람, 파도 등 극한 환경에 노출되어 구조물 및 케이블, 장비의 금속 부식 위험이 높다.
주요 방식 방법으로는 방청 코팅, 부식 저항성 합금 사용, 희생양극 등을 활용한 전기적 전식방지 방식, 스테인리스강 링 접지극 설치 등이 있다.
부식 방지 대책은 설비의 안전성, 수명 연장, 유지관리비 절감에 필수적이다.

서지프로텍션(SPD) 필요성

해상풍력 설비는 높은 위치와 개방 환경 특성으로 평균 낙뢰 횟수가 높아, 직접·간접 낙뢰에 매우 취약하다.
낙뢰 전류와 전자기 펄스(LEMP)에 의해 발생하는 과도 전압은 발전기, 인버터, 통신/제어/센서 장치 등 민감한 전자·전기장비의 오작동 및 손상을 유발할 수 있다.
IEC 61400-24, IEC 61643, IEC 62305 등 국제 표준에서 SPD 설치와 적합한 모델 선정, 보호구역(LPZ)설정, 등급별 SPD 적용을 상세히 규정한다.
SPD는 각 보호 구역의 경계(타워 기지, 엔진실, 나셀, 허브, 제어 캐비닛 등)에 배치하며, 타입 1(뇌서지용), 타입 2·3(전원·신호용)을 효과적으로 조합한다.
SPD는 내구성, 방전전류 용량(최대 12.5kA 10/350μs), 동작시간, 백업휴즈, 상태표시 및 원격알람기능 등의 사양을 확보해야 한다.
서지모니터링 시스템을 구축하여 유입서지에 대한 분석과 대책을 실행한다.
낙뢰예보시스템을 설치하여 인명과 발전의 안정성을 확보한다.

접지와 낙뢰보호 시스템의 기술

풍력타워와 발전기는 금속 구조물이 많아, 패러데이 케이지 역할을 하여 차폐 효과를 극대화한다.
금속 구조부, 케이블의 차폐, 등전위본딩 접속은 낙뢰·서지에 대한 장비 내성 및 인체·동물 보호에 필수적이다.
접지시스템은 기초 환상 접지극(스테인리스 링, 강화철 등)을 타워베이스·운영건물에 결합하여 메시 네트워크로 구성하며, 전위 상승과 스텝전압 위험을 최소화한다.
접지극 재질 및 단면적, 부식 방지 연결, 콘크리트 피복 등을 통해 구조적 내구성과 부식 저항성을 강화한다.
적절한 접지 설계는 모든 서지방호·낙뢰방지가 정상적으로 동작하도록 하며, 접지와 SPD의 협동은 계통을 체계적으로 보호한다.

풍력설비 보호 시스템의 주요 적용 사례

TAPE 기술의 개요

금속 테이프(Tape)는 패러데이 케이지 원리에 따라 풍력발전기, 나셀 등 주요 구조 주위에 노출 도체 또는 편조 테이프로 설치되어 낙뢰 전류를 집중적으로 분산·전도함.
일반적으로 동(구리) 또는 알루미늄 금속 테이프를 구조물 외면, 타워 내외부에 접지 접속하도록 배치하여 번개가 타격시 신속하고 안전하게 낙뢰 전류를 대지로 흘려보낸다.
테이프 방식은 둥근 도체(케이블) 방식보다 설치가 간단하고, 대면적 접촉에 의한 낮은 접지 저항 등 장점이 있다.

기술적 특징 및 적용 방식

풍력 현장의 Tape 적용 예시

Tape(금속 편조 테이프) 기술은 풍력 및 각종 발전설비의 낙뢰·서지 보호, 접지 시스템의 핵심적인 구성 요소다.