케이블(Cable)

바람에 흔들리는 터빈, 함께 흔들리는 케이블 — CIGRE TB 862 정리

케이블 닥터 2026. 8. 17. 22:19

지금까지 이 시리즈에서 다룬 TB 852, TB 722, IEC 63026, TB 623, TB 490은 모두 하나의 전제를 깔고 있었습니다. 케이블은 해저면에 고정되어 있고, 움직이지 않는다는 전제입니다. 그런데 부유식 해상풍력(floating offshore wind)이 등장하면서 이 전제 자체가 깨졌습니다. 터빈이 물 위에 떠서 파도와 바람에 따라 끊임없이 움직이면, 그 터빈에 연결된 케이블도 함께 움직여야 합니다.

 

이 "움직이는 케이블"을 어떻게 검증해야 하는지를 다루는 문서가 2022년 CIGRE WG B1.63이 발표한 TB 862, "동적 용도 해저케이블 기계시험 권고안(Recommendations for Mechanical Testing of Submarine Cables for Dynamic Applications)"입니다. 이 시리즈의 마지막 편으로, 정적(static) 케이블 중심이었던 지금까지의 문서들과 가장 크게 대비되는 문서를 다뤄보겠습니다.

 

① 왜 나왔나 — 부유식 해상풍력이라는 새로운 변수

  • 최근 몇 년 사이 부유식 해상풍력 기술이 빠르게 발전하면서 여러 실증·파일럿 단지가 이미 가동 중이고, 2020년대 안에 본격적인 상용급 단지가 실현될 것으로 예상되는 상황입니다.
  • 부유식 구조물에 연결되는 동적 케이블은 서비스 기간 내내 환경 하중과 부유체 움직임에 의한 반복 운동을 견뎌내야 합니다.
  • TB 623이 다룬 "고정식(static)" 케이블의 포설·운반 시 일회성 하중과 달리, 동적 케이블은 평생 동안 반복적으로 움직이는 하중을 받는다는 점에서 근본적으로 다른 설계·시험 접근이 필요했습니다.

 

② 정적 케이블과의 근본적 차이 — 설계 자체가 다른 프로세스

  • 동적 케이블의 설계·시험 방식은 정적 케이블과 상당히 다르며, 특히 기계적 측면에서 그렇습니다.
  • 설계는 글로벌 해석(전체 시스템 거동 분석)과 로컬 해석(케이블 국부 구조 분석)을 반복하는 반복적(iterative) 프로세스로 진행됩니다.
  • 이 과정의 최종 단계에서 특정 프로젝트의 설계를 검증하기 위해 전신피로시험(Full-scale Fatigue Test)을 수행합니다. TB 862는 이 글로벌·로컬 해석과 전신피로시험을 수행하는 방법에 대한 구체적인 권고를 제시합니다.
  • 이 작업은 CIGRE 문서만으로 완결되지 않고, 해양 오일·가스 산업의 기존 표준(서브씨 엄빌리컬 관련 ISO 13628-5, DNV GL-RP-F401 등)과 기존 CIGRE 브로슈어의 방법론을 함께 기반으로 삼았습니다.

 

③ 핵심 시험 — 전신피로시험(Full-Scale Fatigue Test)

  • 전신피로시험은 이미 TB 623에 기본 개념이 있었지만, TB 862는 여기에 시험장치 구성, 시험 조건, 합격 기준까지 훨씬 상세하게 다듬어 제시합니다.
  • 시험 방식은 두 가지로 나뉩니다.

 

방식 내용
인장-각도(Tension and Angle) 방식 케이블에 인장력을 가하고, 벤드 스티프너(bend stiffener)로 곡률을 제어
인장-템플릿(Tension and Template) 방식 케이블에 인장력을 가하고, 정해진 곡률의 템플릿에 대고 굽힘
  • 두 방식 모두 케이블에 반복적인 굽힘을 가하면서 동시에 인장력을 유지하는 구성으로, 실제 해상에서 파도와 조류에 의해 케이블이 겪는 반복 운동을 재현합니다.

 

④ 신규 시험 — 클램프 관련 시험

부유식 케이블에는 부표(buoy)나 클램프 같은 부속 장치가 함께 부착되는 경우가 많습니다. 이 장치들은 클램핑 압력으로 생기는 마찰력만으로 케이블에 고정되는데, TB 862는 이와 관련해 두 가지 신규 시험을 도입합니다.

  • 클램프 압착시험(Clamp Squeeze Test): 케이블이 설계된 클램핑 압력을 견디는지 검증하고, 단기·장기 클램핑 하중에 대한 케이블의 거동을 특성화합니다.
  • 클램프 슬립시험(Clamp Slippage Test): 설치 및 운전 중 예상되는 최대 인장하중이 걸렸을 때 클램프가 미끄러지지 않는지 검증합니다.

 

⑤ 압축시험 — TB 623의 남은 숙제를 보완하다

  • TB 623 편에서 다뤘던 MecLim JIP의 지적을 기억하실 겁니다. 업계에서 압축 한계값을 역사적으로 "0kN"처럼 지나치게 보수적으로 잡아왔다는 문제였습니다.
  • TB 862는 여기에 축방향 압축시험과 압축-굽힘 복합시험의 개략적인 방법론을 포함시켜, 동적 케이블의 압축 한계값을 더 현실적으로 정의할 수 있는 근거를 제공합니다.

 

시험 항목별 한눈에 보기

시험 종류 목적

전신피로시험 (인장-각도 방식) 반복 굽힘+인장 하중에 대한 설계 검증, 벤드 스티프너 곡률 제어
전신피로시험 (인장-템플릿 방식) 반복 굽힘+인장 하중에 대한 설계 검증, 고정 곡률 템플릿 활용
클램프 압착시험 부표·클램프 장치의 클램핑 압력 하 장단기 거동 검증
클램프 슬립시험 최대 인장하중 하 클램프 미끄러짐 여부 검증
축방향 압축시험 압축 하중에 대한 케이블 한계값 정의
압축-굽힘 복합시험 압축과 굽힘이 동시에 작용하는 조건에서의 거동 검증

 

개인적인 생각

TB 862를 마지막으로 이 시리즈를 한 바퀴 돌아보면, 결국 해저케이블 표준의 진화 방향은 하나로 수렴하는 것 같습니다. "케이블이 겪는 실제 물리적 조건을 표준이 얼마나 정직하게 반영하는가"입니다. TB 490이 전압을 올리면서 조인트를 더 엄격하게 봤고, TB 722가 원가 압력 속에서 습식 설계를 검증 가능하게 만들었고, TB 623이 포설·운반이라는 일회성 기계적 취급을 체계화했다면, TB 862는 아예 "케이블이 평생 움직인다"는 완전히 새로운 물리적 조건을 표준 체계 안으로 들여온 셈입니다.

 

컴파운드를 다루는 입장에서 특히 눈에 들어오는 부분은 반복 피로 하중입니다. 정적 케이블에서는 절연체·반도전층의 장기 열화가 주로 온도와 전기적 스트레스, 그리고 TB 722에서 다룬 것처럼 수분 침투로 설명되는데, 동적 케이블에서는 여기에 반복적인 기계적 변형까지 겹칩니다. 굽힘이 반복되면 절연층과 반도전층 계면에 미세한 박리나 응력 집중이 생길 수 있고, 이게 장기적으로는 전기적 열화 메커니즘과 상호작용할 가능성도 있습니다. 즉 동적 케이블에서는 기계적 피로시험과 전기적 절연시험을 완전히 별개로 보기 어렵다는 게 개인적인 생각입니다.

 

부유식 해상풍력이 본격적으로 상용화되는 2020년대 후반으로 갈수록, 이 기계-전기 복합 열화 메커니즘을 다루는 후속 문서나 개정판이 나올 가능성이 높다고 보고, 컴파운드 개발 단계에서도 이 부분을 미리 염두에 두는 게 유리할 것 같습니다.

 

본 글은 공개된 국제 표준 문서 및 CIGRE 공식 자료를 바탕으로 정리한 내용입니다.

 

참고문헌

  1. CIGRE Working Group B1.63, Technical Brochure 862: Recommendations for Mechanical Testing of Submarine Cables for Dynamic Applications (2022), convened by A. Tyrberg. — 부유식 해상풍력용 동적 해저케이블 기계시험 전반을 규정하는 CIGRE 공식 기술 브로슈어. https://www.e-cigre.org/publications/detail/862-recommendations-for-mechanical-testing-of-submarine-cables-for-dynamic-applications.html
  2. CIGRE, "Recommendations for mechanical testing of submarine cables for dynamic applications," ELECTRA 321 (2022). — 전신피로시험의 두 가지 방식(인장-각도, 인장-템플릿)과 클램프 관련 신규 시험을 소개한 CIGRE 공식 기고문. https://electra.cigre.org/321-april-2022/technical-brochures/recommendations-for-mechanical-testing-of-submarine-cables-for-dynamic-applications.html
  3. CIGRE, "TB 862 - Recommendations for mechanical testing of submarine cables for dynamic applications," Webinar by A. Tyrberg, M. Franchet, D. Isus, A. Paxton (2022). — WG B1.63의 작업 배경과 시험 절차를 설명한 공식 웨비나 자료. https://www.cigre.org/event/webinar/2022/FR/paris/recommendations-for-mechanical-testing-of-submarine-cables-for-dynamic-applications---tb-862
  4. Carbon Trust, "Guideline for defining the mechanical limits (MecLim) of subsea cables." — TB 862의 압축시험이 TB 623 대비 보완하는 지점(압축 한계값 정의)을 다룬 업계 공동산업프로젝트 보고서. https://www.carbontrust.com/sites/default/files/2025-06/Guideline%20for%20defining%20the%20mechanical%20limits%20(MecLim)%20of%20subsea%20cables.pdf