서남해 해상풍력 발전단지에서 운영 중 발생하는 수중 소음 모니터링

Abstract

해상풍력은 신재생 에너지에 대한 수요와 다양한 장점으로 인해 높은 성장 잠재력을 가지고 있다. 탈탄소화 목표를 달성하기 위한 핵심적인 역할을 기대하고 있어 전 세계적으로 많은 해상풍력발전단지가 건설되고 있다. 그러나 해상풍력 건설 및 운영 시 발생하는 수중소음, 해양환경 변화, 전자기장 등이 해양생태계에 미치는 악영향에 대한 우려도 존재한다. 해상풍력과 관련된 대표적인 수중소음은 풍력발전기 건설 단계에서 발생하는 항타소음과 전력 생산 단계에서 발생하는 운영소음으로 구분된다. 초기에는 항타소음에 대하여 많은 연구가 진행되었으며 소음 강도가 낮은 운영소음에 대한 관심은 적었다. 그러나 풍력발전기 크기가 증가함에 따라 운영 시 발생하는 소음 레벨은 증가할 예정이며, 대규모 해상풍력발전단지 건설로 인한 운영소음의 누적 효과는 무시할 수 없을 것으로 예측되고 있어 운영소음에 대한 연구 필요성이 증가하고 있다. 해상풍력의 역사가 긴 유럽에 비해 국내에서는 아직까지 해상풍력 개발이 해양생태계에 미치는 영향을 파악하기 위한 연구가 부족하다. 특히 운영소음에 대해서는 낮은 풍속에서 단편적인 조사만 진행되었으며, 다양한 풍속 환경에서 운영소음을 측정하고 분석한 결과는 없었다. 따라서 측정 결과를 기반으로 진행되어야 할 운영소음의 영향 예측을 포함한 해양생태계에 미치는 영향을 파악할 수 없었다. 본 연구에서는 풍력발전기의 넓은 풍속 범위에서 운영소음을 측정하고, 작동 환경에 따라 변화하는 음향 특성을 파악하기 위한 목적으로 진행되었다. 수중소음 측정은 서남해 해상풍력 실증단지에서 수행되었으며, 음향장비를 계류하여 장기간의 연속적인 수중소음을 녹음하였다. 운영소음은 협대역의 토널 신호로 나타났으며, 운영소음은 70 – 100 Hz 사이에서의 주파수가 변화하는 특성을 보였다. 정격 로터속도에서는 198 Hz의 강한 운영소음이 발생하였다. 수중소음은 풍속에 따라 지속적으로 증가하였으며, 풍력발전기가 가동을 시작하여 운영소음이 발생하는 시기에 일시적으로 추가적인 수중소음의 증가가 있었다. 또한 풍속, 로터속도, 타워진동, 수중소음을 비교하여 운영소음과 다른 파라미터들 사이의 복잡한 관계에 대해 설명하였다. 본 연구에서는 서남해 해상풍력 실증단지의 Jacket-type 풍력발전기에서 발생하는 운영소음의 특성을 파악하였다. 이 결과는 운영소음으로 인한 해양생태계에 미치는 영향을 파악하고 평가하기 위해 필요한 소음원에 대한 정보를 제공할 수 있으며, 시뮬레이션을 통한 운영소음 분포 예측에도 활용될 수 있다.