세계는 지금 해상풍력 개발 전쟁 중

이종호 기자 / 기사승인 : 2019-07-10 15:13:38
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기획-울산 부유식 해상풍력(2)

<울산 부유식 해상풍력 기획 시리즈> 

1. 울산, 부유식 해상풍력 닻을 내리다 

2. 세계는 지금 부유식 해상풍력 개발 전쟁 중

3. 울산 부유식 해상풍력사업의 성공 요인 

4. 울산 부유식 해상풍력에 거는 기대 

5. 전문가 집담-울산 부유식 해상풍력의 현재와 미래 

 

▲영국 갤로퍼 해상풍력발전소. 사진 제공=GIG

 

 

전 세계 이산화탄소 배출량 늘었지만 유럽은 1.3% 감소 

영국 일주일간 석탄화력발전 중단

 

국제에너지기구(IEA)가 지난 3월 발표한 ‘글로벌 에너지 이산화탄소 실태 보고서’에 따르면 지난해 전 세계 이산화탄소 배출량은 331억t으로 전년도인 2017년보다 1.7% 증가했으며 이는 역대 최고 수준인 것으로 집계됐다. 

 

국가별로 보면 미국이 3.1%, 중국과 인도가 각각 2.5%와 4.5% 증가했으며 이 3개국의 이산화탄소 배출량이 온실가스 배출량 증가분의 85%를 차지했다. 반면 독일과 일본, 멕시코, 프랑스, 영국은 감소했다. 

 

영국 국영 전력회사 내셔널 그리드는 지난 5월 8일 “영국 전력시스템이 석탄에 대한 의존 없이 168시간 동안 전력을 생산하는 데 성공했다”고 밝혔다. 5월 1일 오후 1시 24분(현지시간)부터 일주일간 석탄화력발전을 중단한 것이다. 그레그 클라크 영국 산업장관은 “영국의 온실가스 배출량 감소 노력이 거대한 진전을 이뤘다”며 “영국은 여기서 멈추지 않을 것”이라고 밝혔다. 

 

영국은 2008년 기후변화법을 제정해 탄소 배출량을 2050년까지 1990년 수준의 80%로 떨어뜨리기 위한 정책을 추진해왔다. 2025년까지 재생에너지원을 늘려 현재 가동 중인 6곳의 석탄화력발전소를 모두 폐기할 예정이다. 석탄화력발전은 2012년 영국 전체 전력 생산량의 40%를 차지했으나 2018년에는 5% 미만으로 떨어졌다. 

 

대규모 단지 조성이 용이한 부유식 해상풍력이 대세

보조금 제로 프로젝트도 등장

 

▲갤로퍼 해상풍력발전단지. 사진 제공=GIG

 

기후변화 대응을 위한 재생에너지 확대 바람이 전 세계적으로 불고 있다. 특히 해상풍력발전에 대한 투자가 활발하게 이뤄지고 있다. 2030년까지 4조 달러(한화로 약 4000조 이상)의 금액이 재생에너지에 투자될 예정이다. 

 

IEA(국제에너지기구)가 발표한 보고서에 따르면, 2017년 전 세계 신규 재생에너지 발전설비는 사상 최대치인 178GW를 기록했으며 태양광과 풍력이 성장의 약 80%를 견인하는 것으로 전하고 있다. 

 

영국의 기업에너지산업전략부(BEIS)는 지난 3월 정부-산업 간 새롭게 체결한 해상풍력산업 계획을 발표했다. 이에 따르면 2030년까지 영국 전력의 3분의 1을 해상풍력발전을 통해 공급하기로 했다. 해상풍력발전 기술개발을 통해 발전단가 하락과 소비자의 전기요금 부담을 줄일 수 있을 것이란 기대감이 커지고 있다. 풍력은 영국 전체 재생에너지 전력생산의 44.9%를 차지한다. 

 

최근 풍력발전시장은 육상풍력보다는 해상풍력으로 대형화되고 있는 추세다. 육상풍력보다 소음이나 운반제약, 주변경관 훼손 등의 문제에서 보다 자유롭고 대규모의 풍력단지 조성이 조금 더 수월하기 때문이다. 또 육상보다 양질의 바람을 확보할 수 있고 기술의 발달로 더 많은 전력생산이 가능한 대형설비를 설치해 발전효율을 높일 수 있기 때문이다. 

 

2017년 유럽에서 가동 중인 해상풍력 터빈의 평균 용량은 5.9㎿로 2010년 3㎿ 대비 약 2배로 커졌다. 2011년도에 200㎿였던 해상풍력 단지의 평균용량도 2017년도에 500㎿로 2.5배 증가했다. MHI 베스타스, 지멘스 가메사 등 풍력발전기 터빈 제작사들의 대형모델 공급 경쟁도 치열해지면서 7~8㎿급 터빈들도 설치, 가동되고 있다. 해상풍력 개발 1위 업체인 에르스테드(Ørsted, 옛 Dong Energy)는 8㎿를 사용하면 4㎿ 터빈 대비 운영비용이 절반으로 떨어진다고 설명하면서 2024년경에는 13~15㎿급 터빈도 설치가 가능할 것으로 예상하고 있다. 

 

터빈의 대형화와 함께 먼바다에서 대형단지 조성이 가능한 부유식 방식의 보급 확산, 송전 시 에너지 손실을 줄일 수 있는 고압직류전송 방식, 발생된 전력 저장이 가능한 에너지저장시스템(ESS), 디지털 관리 플랫폼이 결합된 혁신적인 운영 시스템이 장착되면 해상풍력의 지리적 경제적 개발범위가 넓어질 수 있어서 경제성이 한층 더 향상될 전망이다. 

 

국제재생에너지기구(IRENA)에 따르면, 세계 해상풍력의 에너지표준비용(LCoE)은 2010년 0.17달러/㎾h에서 2016년 0.14달러/㎾h로 떨어졌다. 2020~2022년에 가동될 프로젝트들의 경우 LCoE는 30~60%가량 추가로 하락한 0.06~0.10달러/㎾h 수준까지 내려갈 것으로 전망하고 있다. 

 

실제로 영국에서 2017년 9월에 실시된 경매에서는 최저 전략판매 단가가 57.5파운드(80달러)/㎾h인 프로젝트가 등장했다. 이는 2년 전 진행된 해상풍력의 평균 판매가격인 117.14파운드/㎾h 대비 51% 낮은 금액이며 신규 건설 중인 힝클리포인트 원전의 전력구매계약 가격인 92.5파운드/㎾h보다도 38% 낮은 금액이다. 이는 영국 정부의 적극적인 해상풍력 보급확대 노력에 따른 결과이며, 환경단체 및 관련 업계에서는 영국 정부의 노력으로 발전단가가 크게 절감돼 해상풍력의 성장잠재력이 커졌다고 평가하고 있다. 

 

영국 정부는 2012년 이미 녹색투자은행을 설립했고, 이는 영국이 전 세계 해상풍력시장의 선두주자로 성장하는 데 중요한 역할을 했다. 녹색투자은행은 2017년 그린인베스트먼트그룹(GIG)이라는 녹색투자/개발 기업으로 민영화됐는데, 현재까지 전 세계에 걸쳐 1000개가 넘는 해상풍력발전기를 관리하고 있으며, 갤로퍼 프로젝트를 포함해 영국 내 해상풍력 전력 규모 중 약 50%의 생산량에 기여한 바 있다. 이 중 353㎿ 규모의 갤로퍼 프로젝트는 독일의 대표적인 엔지니어링 기업 지멘스(Siemens), 에너지기업 이노지(Innogy)와의 협업으로 연간 약 38만 세대의 전력수요에 맞먹는 공급량을 생산할 수 있다. 뿐만 아니라 이 프로젝트의 건설 기간 동안 700여 개의 고용이 창출됐으며 향후 관리 및 운영 단계에서도 지속적인 고용 창출 기회가 있을 것으로 기대되고 있다. 

 

독일과 네덜란드에서는 2017년 4월과 2018년 3월에 열린 경매에서 이미 보조금이 사라졌다. 낙찰가격은 40유로(49.3달러)/㎾h 이하로 추정된다. 

 

유럽에서 그 사업성을 증명한 해상풍력의 바람은 아시아지역에도 불기 시작했다. 2020년까지 10GW 규모의 해상풍력발전단지 착공을 목표로 하고 있는 중국과 함께 일본과 베트남, 대만 등이 적극적인 모습을 보이고 있다. 일본은 현재 1.3GW 규모 프로젝트에 대한 환경영향평가가 진행되고 있으며, 총 2.5GW 규모의 프로젝트가 기획 중에 있다. 

 

일본 정부는 앞서 해상풍력발전의 중장기적 잠재성을 인지해 일반해역에 해상풍력산업의 안전성을 확보하기 위한 ‘해양 재생에너지 발전설비 정비 관련 해역 이용 촉진 법률’을 결정한 바 있다. 동남아 지역에서 풍력발전 잠재력이 가장 높은 국가로 평가받는 베트남도 아직 미숙한 단계에 접어들었으나 풍력발전의 확대를 도모하기 위해 풍력발전 전력구매가격을 인상하는 등 베트남 정부 차원에서 풍력발전 확대 의지를 보이고 있다. 

 

대만의 경우, 2025년까지 해상풍력 설치 목표치를 3.5GW에서 5.5GW로 늘린 가운데 유럽과 현지 업체들의 투자 행보가 잇따르고 있다. 해상풍력의 경우, 대만 최초의 해상풍력 프로젝트인 포모사1이 8㎿ 규모로 대만에서 유일하게 상업운전 중이며, 2단계 120㎿ 규모 사업은 현재 건설을 시작했다. 포모사2 역시 376㎿ 규모로 개발 중에 있으며, 대만 최대 규모인 포모사3 프로젝트는 1.9GW 용량을 생산하게 돼 대만 전체 해상풍력의 20%를 차지할 예정이다. 

 

▲갤로퍼 해상풍력발전기 터빈과 날개. 사진 제공=GIG


대한민국의 해상풍력 현주소는 이제 걸음마

 

한국풍력산업협회의 ‘국내 풍력발전기 설치현황’에 따르면 2018년도까지 국내 해상풍력발전은 총 4개 단지에 13기의 풍력터빈이 설치된 게 고작이었다. 이 중 제주도 월정리 해상에 한국에너지기술연구원과 두산중공업이 각각 2㎿와 3㎿ 1기씩을 2011년에 연구용으로 설치한 것이 포함돼 있다. 2017년 1월 한국전력 전력연구원이 전북 군산 앞바다에 설치한 3㎿급 1기도 연구용이다. 2017년 11월부터 가동하고 있는 제주도 탐라해상풍력발전단지 3㎿급 발전기 10기가 상업용으로는 유일하다. 

 

한국풍력산업협회에 따르면 2017년 12월 기준으로 육상과 해상을 포함해 우리나라 전체에 설치된 풍력발전기는 총 573기이며 설비용량은 약 1140㎿다. 이 중 덴마크의 풍력터빈 제조사 베스타스(Vestas)가 점유율 1위(35%)를 차지했다. 이어 우리나라 업체인 두산중공업이 2위(13%), 유니슨이 3위(11%)였다. 이밖에 효성중공업, 한진산업 등이 풍력설비 제조 경험을 갖고 있지만 국내 풍력산업은 해외 업체에 비해 트랙 레코드(실적)가 부족하고 가격경쟁력도 약하다.

 

국내 기업들이 해상풍력을 중심으로 국내 실적을 쌓고 해외시장 진출을 추진하고 있지만, 매출 중 풍력발전이 차지하는 비중은 아직 화력·원자력 등 기존 에너지에 비하면 미미한 수준이다.  

 

정부는 지난해 8월 ‘해상풍력 산업화 전략’을 통해 △시장형성 및 역량확충 단계(2018~2022) △해상풍력 대량보급 단계(2020~2026) △풍력산업 선도 및 수출산업화 단계(2022~2030)의 로드맵을 발표한 바 있다. 

 

울산, 제주, 전라남북도, 인천, 영덕, 태안까지 해상풍력단지 조성 나서 

 

현재 가장 빠른 속도를 보이는 곳은 제주도다. 2016년 9월에 조성된 ‘제주 탐라해상풍력단지’가 2017년 11월부터 상업운전을 본격 시작했다. 제주도는 2020~2022년까지 서귀포시 대정읍 공유수면에 사업비 5700억 원을 투입해 5~6㎿급 해상풍력 20~17기를 건설한다.

 

전라북도는 2018년 5월부터 부안과 고창 해안에 ‘서남해 해상풍력 2.5GW’ 1단계 실증단지 공사를 시작했다. 약 4573억 원을 들여 60㎿의 해상풍력이 올해 완공될 예정이다. 또 2023년까지는 시범사업으로 약 2조 원을 투자해 400㎿급 해상풍력이 들어서고, 최종 확산사업으로 약 10조 원의 사업비로 2000㎿의 대규모 해상풍력단지를 조성한다는 계획이다. 

 

전라남도는 규모가 가장 크다. 추진 중인 설비용량만 4.2GW에 달한다. 우선 2020~2023년까지 안마도에 220㎿의 해상풍력을 추진하고 있다. 안마 해상풍력 예정지는 안마도 서쪽 4㎞ 해상이다. 여기에 5.5㎿급 풍력발전기 40기가 설치된다. 총 사업비는 약 9600억 원이다. 신안군에는 2023년까지 300㎿ 규모의 해상풍력발전 설비를 건설할 예정이고, 완도군 일대에도 400㎿ 규모의 해상풍력발전단지 건설이 추진 중이다.

 

인천시는 2020~2023년까지 초지도와 옹진군 덕적도 해상에 600㎿ 규모의 해상풍력발전단지를 개발하는 사업을 추진하고 있다. 사업비는 약 3조 원으로 추산되며 올해 사업타당성 조사에 착수할 계획이다. 경상북도 영덕에는 100㎿의 해상풍력실증단지가 들어선다. 지난해 사업을 시작해 2020년 5월 마무리된다. 해상풍력실증단지 설계와 해상풍력자원 평가기술 개발을 수행 중이다. 사업비는 40억 원이다.  

 

충청남도 태안군 소원면 모항항과 만리포 전면 해상에는 5.56㎿급 풍력발전기 72기가 들어선다. 총 설비용량만 400㎿ 규모다. 사업비는 약 2조 원이 투입될 예정이다.최근 산업통상자원부는 ‘제3차 에너지기본계획(안)’을 공개했다. △재생에너지 발전 비중을 현재 7∼8% 수준에서 2040년까지 30∼35%로 대폭 늘리고 △미세먼지와 온실가스의 '주범'인 석탄 발전은 과감하게 감축한다는 내용이 주요 골자다. 2017년 재생에너지 비중이 7~8%라는 것을 감안하면 5배 수준으로 도전적인 목표치다. 

 

해상풍력 사업이 안착하기 위해서는 넘어야 할 문제점도 산적해 있다. 정부가 해상풍력 활성화를 위해 적극 나서고 있지만, 어업 피해 등 사업자와 주민 간의 갈등으로 인한 낮은 주민수용성과 규모·가격에서 외국 기업과의 경쟁에 열세를 보이고 있는 점. 인·허가와 해상풍력 추진 지역의 낮은 계통여력 등은 해결해야 할 장애 요인이다. 

 

국내 첫 부유식 해상풍력단지를 꿈꾸는 울산

 

울산시는 부유식 해상풍력발전 ‘국산화 기술개발’과 ‘민간주도 발전단지 조성’을 병행하는 두 가지 전략을 추진하고 있다. 정부 지원을 받아 관련 기술개발·실증시스템·풍력단지 조성 등에 3460억 원, 발전기 설치에 민간자본 6조 원 등 총 6조3460억 원이 투입되는 거대 프로젝트다. 

 

우선, 정부와 울산시가 주도하는 부유식 해상풍력 국산화 기술개발 부문에서는 2016년부터 750㎾ 부유식 해상풍력 파일럿 플랜트 개발, 2018년 6월부터 5㎿급 부유식 대형 시스템 설계기술 개발과 200㎿ 해상풍력 실증단지 설계가 진행 중이다. 

 

영국의 녹색투자 전문기업인 그린인베스트먼트 그룹(GIG)과 글로벌 해상풍력 전문기업인 에퀴노르, 스웨덴의 헥시콘AB, 덴마크 CIP 등 다국적 기업을 비롯한 민간투자사들은 라이다를 띄워 풍황을 계측하고, 사업타당성 분석을 통해 우선적으로 200㎿급 실증단지를 조성한다. 이후 투자사별로 2030년까지 1~2GW급 단지를 조성한다는 계획이다. 

 

GIG의 경우, 국내 최초로 풍황계측장비인 라이다 설치를 최근 성공적으로 완료한 바 있다. 라이다를 통한 풍황 조사는 약 2년가량 소요될 예정이며, 유관기관과의 협업을 토대로 구체적인 개발 계획을 수립해 나갈 예정이다. 1.4GW 규모의 GIG 울산 해상풍력 사업은 3단계로 진행될 예정이며, 400㎿ 규모의 첫 단계 개발은 2022년 착공을 목표로 진행된다. 

 

지난해 11월 직접 울산을 방문한 GIG 마크 둘리 회장은 “울산은 부유식 해상풍력 발전단지를 조성하기에 최적지이며 세계시장을 선점할 수 있는 조건을 두루 갖추고 있다”고 울산 해상풍력발전단지에 대한 높은 기대를 보였다. 동해라는 천혜의 자연조건과 부유체 제작이 가능한 해양플랜트 제작 능력을 비롯해 주변 산업 인프라가 잘 갖춰져 있기 때문이다. 

 

실제로 울산대·마스텍중공업㈜·유니슨㈜ 등이 참여한 가운데 160억 원을 들여 2016년부터 내년 4월까지 750㎾급 중형 시스템 개발을 진행 중이고, 현대중공업과 선박해양플랜트연구소·한국해양대 등이 참여하는 5㎿급 대형 시스템 개발도 52억 원을 들여 내년 5월 완료를 목표로 하고 있다.

 

부유식 해상풍력은 전 세계적으로 빠른 속도로 성장할 것으로 예측된다. 2030년 세계 해상풍력 용량 10GW의 10%는 부유식 해상풍력이 차지할 것으로 전망되고 있다. 울산시가 추진 중인 해상풍력발전단지는 국내 최초의 부유식 해상풍력발전단지이며, 세계 첫 상용 부유식 해상풍력 프로젝트인 '하이윈드 스코틀랜드'의 30배가 넘을 정도로 대규모다. 

 

울산대 산업경영공학부 김연민 교수는 1GW의 부유식 해상풍력발전단지를 조성할 때 3만5000명의 고용을 창출할 수 있으며 조선해양 사업과 부유식 풍력발전은 유사한 부분이 많기 때문에 이미 해양플랜트 분야에 있어 세계 최고 수준의 기술력을 갖고 있는 울산은 부유체 제작에 있어서도 빠른 경쟁력 확보가 가능할 것으로 예상했다. 

 

해상풍력의 하부구조물에 쓰이는 바지(Barge)나 스파(Spar), 리그(Rig), 터빈의 샤프트(Shaft) 등은 기존 조선업에서 쓰이는 기술과 같다. 크레인과 야드 등도 충분히 활용할 수 있다. 2030년까지 12GW의 부유체를 생산하게 된다면 하부구조물 수주물량은 15조 원에 육박할 것으로 예측되는 등 2030년까지 부유식 해상풍력이 조선산업보다 2.7배 이상의 부가가치를 낳을 것으로 전망된다. 

 

울산시는 해상풍력 관련 산업 클러스터가 형성되면 국내 풍력산업의 중심지로 도약하는 것은 물론 해상풍력을 수출산업으로 키운다는 계획이다. 해상풍력을 적극 추진하고 있는 대만과 동남아시아 물량도 울산항에서 운반이 쉽다는 지리적 이점도 갖췄다. 

 

이종호 기자

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