[기고] 신재생 강국 대한민국, 해답은 부유식 해상풍력
[기고] 신재생 강국 대한민국, 해답은 부유식 해상풍력
  • 장대현 한국풍력산업협회 기술고문
  • 승인 2017.09.27 07:00
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제주수역에 하루10기·30년간 설치 가능한 시장 조성 가능
법·제도나 기술력 부족이 아닌 충분한 시장 확보가 열쇠
▲ 육상에서 이동하기 전  프로토타입(proto type) 2mw 부유식 해상풍력발전기

[이투뉴스]대한민국은 최근 원전 및 석탄화력 등 화석에너지에서 신재생에너지로 에너지전환을 위해 노력하고 있다. 하지만 최근 성과는 참담한 수준이다.

한국에너지공단의 ‘2016년 신재생에너지 보급통계 (2015년 보급실적, 확정치) 결과 요약’을 보면 2015년 총발전량 대비 신재생에너지비중은 6.61%에 불과했다. 이중 혼소발전인 바이오매스가 15%, 폐기물이 60%로 모두 75%를 웃돌고 있다.

반면 순수 재생에너지는 수력 5.8%, 태양광 10.7%, 풍력 3.6% 등 20.1%로 매우 미미한 수준이다. 바이오매스와 폐기물을 제외하고 총발전량 대비 재생에너지비중이 겨우 1.42%에 불과하다.

그럼에도 우리나라는 2015년 제21차 유엔기후변화당사국총회(COP21)에서 BAU기준 2030년까지 온실가스 37% 감축을 제시했다. 특히 정부는 2030년까지 신재생에너지 발전비중 20% 달성을 분명한 목표로 제시했다. 육·해상 풍력은 각각 3GW, 13GW수준이다.

좁은 국토에서 수력, 태양광, 육상풍력 건설은 한계가 있다. 해상풍력도 풍력자원이 부족한 서해를 제외하고 수심 100미터가 넘는 바다에서만 경제성이 있다. 

하지만 분명 에너지공급체계 변화는 불가피하다. 우선 ‘신재생에너지’라는 용어부터 정리해야 한다. 태양광, 풍력, 수력 등으로 대표되는 재생에너지(Renewable energy)로 용어로 대상을 명확히 적시해야 한다. 또 석탄 화력과 원자력발전이 영원히 우리 곁에 있을 수 없다는 사실을 인지해야 한다.

지난 40여년 간 경제와 효율만 앞세워 화석연료 기반 에너지를 사용했으나, 이제는 기술 한계와 경제성을 극복하고 영구적으로 사용할 수 있는 친환경에너지 관련기술이 절실하다.

각국 환경에 맞는 재생에너지산업 발달
재생에너지는 각국 환경에 알맞게 발달할 수밖에 없다. 적도지역으로 갈수록 태양에너지가, 극지방으로 갈수록 풍속이 강하다. 지역마다 활용가능한 재생에너지원이 다르다는 의미다. 극지방에서 가까운 덴마크는 강한 풍속을 활용해 풍력을, 노르웨이는 빙하에서 녹아내리는 풍부한 수자원을 활용해 전체 발전원 중 96%를 수력으로 충당하고 있다. 드넓은 사막을 가진 미국 캘리포니아 지역은 태양광을 대거 설치하고 있다.

우리나라는 위도상 캘리포니아와 비슷하다. 강수량 등 일부 기상조건은 변수가 있으나 태양광의 적지로 볼 수 있다. 반면 국토 대부분이 산악지역인만큼 풍속은 경제성이 있으나, 난류가 많아 풍질(일정한 바람이 지속적으로 부는 것)은 좋지 않은 편이다. 이 때문에 풍력발전기 설치 지역을 선정하기 매우 까다롭다. 

하지만 이런 악조건에서 우리나라는 1998년 제주 행원에 세운 600kW 풍력단지(베스타스 기종)를 시작으로 지난해까지 18년간 1031MW(80개소, 터빈 531기)풍력단지를 건설했다.

어떤 산업이든 ‘규모의 경제’가 ‘질’을 좌우하는 경우가 많다. 풍력산업도 예외는 아니다. 1970년대 풍력터빈을 생산·공급한 세계 최대 풍력터빈 제조사 베스타스는 지난 한해 9957MW(4264기)를 공급했다. 지난해 2만3328MW를 설치한 중국은 현재 세계 탑 10대 기업 중 절반을 보유하고 있다. 모두 충분한 시장을 토대로 성장할 수 있었다. 

우리나라는 비교적 넓은 부지를 가진 해상풍력에 관심을 갖는 게 당연하다. 하지만 상황은 녹녹치 않다. 경제성을 갖기 위해 풍속이 강하고 수심이 얕은 지역을 찾아야 한다. 값비싼 해저케이블 공사비를 감안해 해안과 비교적 가까운 지역을 선호할 수밖에 없다.

해상풍력이 발달한 영국, 독일, 덴마크 등 일부 유럽지역은 이러한 조건을 충족하고 있다. 하지만 우리나라는 수심이 얕은 지역은 풍속이 약하고, 해안에서 가까운 지역은 경관이나 어족자원 변화를 이유로 지역주민이 반대 민원을 제기할 가능성이 높다.

이 때문에 오히려 수심이 깊고 해안에서 30km이상 떨어진 먼 해역에서 가능성을 엿볼 수 있다. 주로 동해 포항, 남해, 제주 해역 등이다. 이러한 지역은 수심은 깊으나 우수한 풍력자원을 가진 만큼 부유식 해상풍력을 활용할 수 있는 적지로 꼽을 수 있다. 취약한 한국의 해상풍력사업을 성장시킬 수 있는 기회도 부유식 해상풍력에 존재한다.  

특히 포항에서 거제도, 포항 호미곳에서 제주도에 이르는 수역은 해안선에서 20km내외로 비교적 가까워 해저케이블 시공비를 대폭 절감할 수 있다. 수심이 매우 깊고, 초당 8m 이상 풍부한 풍력자원이 존재한다. 주변에 원전이 많아 기존 송전선로 확보가 용이하다.

부산, 울산, 포항 등 가까운 곳에 대규모 전력소비시장이 존재해 별도 전력계통망이나 에너지저장장치(ESS) 등 추가 비용이 필요치 않다. 고리나 월성 등 원전 폐쇄에 따른 대체 전력으로서 가치가 충분하다. 조선 및 자동차처럼 국부를 창출 할 수 있는 대형 산업으로 성장할 수 있다.

▲ 포르투칼 해상에 떠있는 베스타스 기종 부유식 해상풍력발전기(육상에서 이전)

대규모 시장 조성 가능
부유식 해상풍력은 육상이나 고정식 해상풍력과 궤를 달리 한다. 일단 규모면에서 압도한다. 가령 풍력자원이 풍부한 제주·진도·이어도 주변수역을 살펴보면 제주도에서 이어도까지 156km, 진도에서 이어도까지 265km 정도다.

수심 200미터 이내로 면적은 약11만4000㎢이다. 이론적으로 ㎢당 8MW급 부유식 해상풍력발전터빈을 설치하면 913GW(11만4000기)를 설치할 수 있다. 이는 하루에 30기씩 10년을 건설할 수 있는 양이다. 이용률 40%수준에서 약 190GW 전력을 생산한다.

부유식 해상풍력만으로 우리나라 연간 500TWh인 전력소비량을 충족할 수 있는 것으로 추산할 수 있다. 우리나라는 이러한 대규모 산업을 육성할 법과 제도가 차고 넘친다. 이를 뒷받침하는 전반적인 산업구조도 건전하다. 오로지 시장이 충분히 경제성을 가질 수 있다는 믿음이 필요할 뿐이다. 

지난해 7월 덴마크의 동에너지는 네덜란드의 752MW급 보르셀 해상풍력발전단지를 향후 15년간 MWh당 72.7유로(지난해 7월 기준 한화 9만2730원)에 판매하는 조건으로 사업권을 수주했다.또 지난해 9월 영국 중부해안마을 혼시에서 고정식 해상풍력발전 개발을 위해 MWh당 57.7유로(지난해 9월 기준 한화 8만5780원)를 제시했다.

당시 우리나라는 신재생 공급인증서(REC)를 적용할 시 MWh당 28만5000원을 책정했다. 또 에너지원별로 MWh당 석유 10만9100원, 가스 10만100원, 석탄화력 7만8400원, 원자력 6만7900원과 비교하면 놀라울 만큼 가격경쟁력을 갖추고 있다.

이러한 경쟁력은 덴마크 정부가 1991년부터 해상풍력발전에 지속적으로 투자했기 때문이다. 또 동에너지가 경쟁력을 갖출 수 있을 만큼 대량생산을 할 수 있는 시장을 열어주어서 가능한 결과다.       

조선강국으로서 충분한 경쟁 우위 확보
우리나라는 풍력터빈을 제외하고 높은 수준의 부유식 해상풍력 기술을 보유하고 있다. 이미 조선해양플랜트 강국으로 부유식 해상풍력터빈과 관련해 부유체나 계류시스템(mooring), 해저케이블 등 다수 부품이 국산화돼있다. 다만 나셀과 블레이드 등 몇 가지 주요 부품을 제외하고 풍력터빈 관련 기술은 좀 더 진전이 필요하다.

이를 토대로 추산하면 부유식 해상풍력 국산화율은 70%에 달한다. 쓸모없는 국산화 중심 정책으로 시장 확대를 늦춰서는 안 된다. 오히려 부유식 해상풍력은 세계적으로 초기 개발단계인 만큼 대규모 내수시장을 바탕으로 경쟁력을 갖추고 향후 해외로 진출하는 게 현명한 태도로 볼 수 있다.

국내에서는 막대한 해저케이블 공사에 대해 우려가 높다. 비용은 대략 km당 40억원 수준이다. 하지만 새로운 시각에서 대규모 풍력자원 개발을 통한 경제성 획득이 충분히 가능한 만큼 국가의 적절한 지원이 필요한 부분이다. 이미 영국은 모든 해저케이블 설치비용을 국가가 부담하고 있다.

독일의 경우 해상풍력을 목적으로 현재 160km길이의 해저케이블 공사를 하고 있다. 또 해안에서 350km 이격된 거리에서 400MW단지 조성을 계획 중이다. 우리나라는 본토에서 가장 먼 이어도 해양과학기지까지 거리를 따지면 제주도에서 156km, 본토에서 265km로 상대적으로 짧으나, 해저케이블 공사비를 걱정하는 실정이다.  

오히려 부유식 해상풍력은 고정식 해상풍력보다 비용절감 요소가 더 많다. 예를 들어 400MW 덴마크 안홀트 고정식 해상풍력은 100여척의 선박과 18개월의 설치기간이 필요했다. 반면 부유식 해상풍력은 해상에 계류시스템과 해저케이블만 설치하고 육상에서 선박으로 설비 전체를 끌고 올 수 있다.

설치비용이나 시공기간 측면에서 경제성이 매우 높다. 또 해안선에서 수십·수백km가 이격돼 경관이나 어족자원에 대한 논란에서 벗어나기 쉽다. 부유식 해상풍력 개발비용은 현재 MW당 약45억원이 소요되는 것으로 추산된다. 대규모 시장 조성을 통해 충분히 빠른 속도로 가격을 인하할 수 있다.

우리나라의 풍력발전산업이 더디게 성장하는 이유는 기술부족이 아니라 충분한 시장을 확보하지 못했기 때문이다. 지나친 국산화율이나 대규모 시장 조성에 대한 믿음 부족을 극복할 때 우리가 바라는 새로운 시장이 열릴 것이다.

▲ 포르투칼  아구카도우라(portugal agucadoura) 해상 부유식 해상풍력 조감도


장대현 한국풍력산업협회 기술고문(경북 부유식 해상풍력발전 대표이사) e2news@e2news.com

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