[기고] 장대현 군산조선해양기술사업협동조합 부단장
[기고] 장대현 군산조선해양기술사업협동조합 부단장
  • 투데이에너지
  • 승인 2020.02.12
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풍력산업 성장, 최적화된 인프라 구축이 답
풍력 해외시장 진출, 치밀하고도 구체적인 내수시장 전제
운영사가 직접 책임지는 EPCI개념 전향·대형사업 지속성 중요
장대현 군산조선해양기술사업협동조합 부단장.
장대현 군산조선해양기술사업협동조합 부단장.

[투데이에너지] 2017년 7월 ‘신고리 5·6호기 공론화’가 출범이 된 후 2년이 흘렀다. 그리고 지금 “과연 우리들 기억에서 사라지는 ‘신고리 5·6호기 공론화’에서 원자력발전은 시장경쟁력을 가지고 있는가”라는 의문이 채 사라지지 않고 있다.

필자는 젊음을 산업현장과 설계 및 시운전으로 산업현장 곳곳을 누비며 누구보다도 다방면에 걸쳐 대한민국의 산업계를 잘 이해하고 있다. 그러한 배경에서 풍력산업육성 방안은 여러기회와 지면을 통해서 설명했지만 다시 한 번 정리해보고자 한다.

한국의 최초 풍력발전은 신구범 제주도지사가 중앙정부 예산으로 1998년 행원에 600kW 1기를 설치한 것을 효시로 본다.

그 이후 2016년까지 18년 동안 한국은 전국 총 1,031MW, 80개소, 531기를 설치했다. 이에 비해서 중국은 2016년 1년에만 2만3,328MW를 설치하면서 10위권 내 4개의 회사가 스타플레이어로 자리를 잡았다.

세계 최대 공급사인 베스타스는 2016년 1년에만 9,957MW, 4,264기를 공급했다. 불행히도 한국은 내수산업의 성숙된 자본과 기술력을 기반으로 경쟁력을 갖췄지만 해외 수출시장으로 진출하기에는 연간 50대도 생산·공급할 수 없는 내수시장 때문에 기업에서는 속된 말로 유령부서 또는 국가에 대해서는 유령기업화를 가속시킬 뿐이다. 이러한 것을 시사하는 바는 산업이란 물량떼기로 대량생산해 공급할 시장을 확보해야 한다.

그러나 우리는 불행히도 중국처럼 사막처럼 넓고 평평해 풍속이 강하면서 풍력발전을 할 수 있는 적당한 국토를 가지지도 않았고 그렇다고 덴마크처럼 충분한 시장을 선점·장악하지도 않아서 실패할 수 밖에 없는 구조적 문제점을 가지고 있다.

이러한 상황에 우리는 풍력발전산업을 위해 많은 연구비를 투입하고 성숙하지 않은 산업에 인력도 양성했고 현대중공업, 삼성중공업 그리고 대우조선해양까지도 풍력산업을 제2조선산업으로의 발전을 기대하면서 뛰어들었지만 그 결과는 처참하다.

이러한 상황에서 신산업 진입을 위해 실패 가능성에 대한 철저한 분석이 없었다는 것이 매우 아쉬운 대목이다.

필자는 2009년 제주 최대 규모의 3MW급 11기를 설치하는 삼달풍력발전소 소장을 맡아 육상풍력발전소를 운영하면서 느낀 성장의 한계, 뻔한 시장 때문에 과감히 해상풍력으로의 방향전환을 제시했다.

누울 자리를 보고 다리를 뻗으라고 했다. 해외 수출시장으로 진출하기 위해서는 치밀하고 구체적인 충분한 내수시장이 필요·충분 조건이 전제돼야 한다.

한국 EEZ 개발제한 현황.
한국 EEZ 개발제한 현황.

한국의 EEZ, 해상 개발제한수역 및 풍황 현황을 아는 사람이라면 누구나 제주관할 수역에 풍력발전을 하면 될 것 같다는 생각이 들 것이다.

하지만 이 수역은 강한 풍속의 에너지와 넓은 수역으로 풍력발전에는 충분한 조건을 갖췄을 지는 모르나 200m 내외의 평균수심과 긴 계통연계의 길이를 극복하는 것은 도전과제다.

제주관할 수역은 11만4,950km²로 국가 관할수역에 24.4%에 해당한다. 이 수역 중 1999년 발효된 한일중간수역을 제외하면 8만8,000km²가 된다. 그리고 ‘GE Haliade 12MW-220m’의 기준으로 11D×7D=3.73km²가 되고 이것은 총 2만3,613기의 터빈을 설치할 수 있는 공간이 된다.

그리고 12MW/기이므로 이 수역에는 283GW의 해상풍력 설치가 가능한 수역을 확보할 수 있고 연간 국내 전력생산소비량을 500TWh로 본다면 160GW면 충분하다. 또한 2030년 37%의 온실가스 감축목표량인 3억1,472만2,000톤은 150GW면 충분하다.

즉 총 전력생산이 가능한 283GW에서 160GW 정도면 단일 발전원으로서 충분한 전력을 생산하고 온실가스감축 목표량을 달성할 수 있는 이론적 근거가 마련된다.

해상풍력발전은 해양환경이 매우 중요하다. 단지 실적이 많다는 이유로 우리는 관련 데이터를 대부분 북유럽의 정보를 가공해 사용한다. 이것은 잘못된 것으로 한국의 해양환경과 북유럽의 해양환경은 근본부터가 다르다.

그래도 한국의 해양환경과 비교할 만한 곳은 중국의 동해에 해당한다. 그래서 필자는 2016년에 완공된 202MW 규모의 중국 짱수이해상풍력을 2017년 3월에 방문했다.

짱수이 해상풍력의 구성은 △풍력터빈 Siemens의 SWT-4MW-130 TC-Ib 37기, 해상변전소 1개소 △풍력터빈 Goldwind GW-3MW-121 TC-IIIb 18기, 해상변전소 1개소 △평균수심 6~8m, 평균풍속 7.2m/s, 이용률 27.48% △외부해저케이블 길이 12km, 내부해저케이블 길이 34km △총 공사비는 28억4,000만원/MW으로 완공했다고 한다.

또한 2016년 7월 기사에 따르면 EU 에너지기업 Dong Energy(현재 Ørsted)가 네덜란드 Borssele 1&2 700MW 해상풍력발전단지를 72.7유로/MWh에 사업권을 수주했으며 기선에서 거리 약 22km, 평균 수심 38m인 해상에 모노파일 기초(Mono-pile type Foundation) 위에 설치한다. Dong Energy는 15년 동안 전력을 판매하고 그 이후로는 시장가격으로 전력을 판매한다.

그리고 2016년 11월 스웨덴의 Vattenfall은 덴마크 Krieger Flak, 600MW 49.9유로/MWh에 입찰수주했다는 기사가 있다.

2010년 McKinsey는 LCOE(균등화 발전비용)의 경우 115유로/MWh(149.5원/kWh)에서 2020년에는 37유로/MWh(48.1원/kWh)까지 극적인 가격 하락을 예상했다. 이 예상은 시사하는 바가 매우 크며 이것은 탈원전과 탈석탄의 에너지전환의 가능성에 큰 기대감을 줄 뿐만 아니라 ‘원전과 석탄 전력=싼 전기, 재생에너지=비싼 전기’의 논리를 크게 불식시킬 수 있다.

그런데 이 시점에서 왜 한국에서는 이러한 예상치가 직접 와닿지가 않는가? 그리고 국내 현실은 어떤가? 필자가 신구범 전 제주지사와 2005년부터 준비하고 2006년도에 아시아 최초·최대 발전사업허가를 받은 것이 삼무해상풍력발전단지이며 이것이 한국남동발전(주)에 의해 2017년 12월 준공된 탐라해상풍력발전단지이다.

이 단지는 30MW 규모로 총 공사비 1,500억원으로 자본지출 규모는 50억원/MW에 준공하고 현재는 상업운전 중이다. 서남해해상풍력은 60MW로 1개의 해상변전소를 포함해 총 공사비 4,573억원으로 자본지출 76억원/MW 정도이고 조만간 준공 예정이다.

또한 내년 착공예정인 100MW급 제주한림해상풍력의 경우 자본지출 규모로 50억원/MW을 예상하고 있으며 누구도 의심하지 않는다.

이것은 앞서 이야기한 것처럼 짱수이 해상풍력의 28억4,000만원/MW과 Vattenfall의 Krieger Flak 해상풍력의 23억8,000만원/MW~28억2,000만원/MW과 큰 대조를 이루고 있다.

필자는 이것에 대한 이유를 부단히도 찾고 싶었다. 어느 부분은 북유럽 환경에 맞게 계산됐을 것이므로 이러한 부분은 한국 해양환경에 맞게 수정돼야 하고 어떤 부분은 북유럽의 자료를 근거로 하되 한국과 차이점을 발견해서 그 상황을 유지할 수 있도록 노력해야 한다.

우선 RPS제도에 있다. 시장 경쟁을 유도해서 REC와 SMP 가격을 시장에서 결정하는 의도는 좋으나 금융권에서 이 가격의 변동을 리스크로 보고 이것을 보전하기 위한 비용을 사업비에 포함시키게 돼 그에 대한 비용은 풍선효과처럼 보전비용으로 발생할 뿐만 아니라 이 보전비용 결정과 방법 등을 정하는데 있어서 많은 시간과 노력으로 사업추진을 지연시키게 된다.

그러므로 보전비용을 줄이기 위해서는 어떤 형태던지 관련기관은 전력판매금액을 사업기간(통상 20년) 동안에 고정가격으로 확정해 추진해야 한다.

이것은 보전에 대한 비용문제이므로 첫 단계부터 해결하지 못하면 여러단계를 거치면서 풍선효과처럼 사라지지 않고 비용만 증가해 최종적으로는 국민에게 더 큰 부담을 주는 결과만 낳게된다.

화석연료에서 재생에너지로의 변화는 단순히 발전원만 변경되는 것을 의미하는 것이 아니다. 사업추진 방법에 있어서도 큰 차이가 있다. 일반적으로 화석연료발전원은 사업의 리스크를 줄이기 위해서 EPC를 대형 건설사를 선정하고 모든 책임을 지도록 하고 금융권은 안심하고 투자를 진행할 수 있는 구조다. 그러면서 EPC는 그 리스크의 보전으로 많은수익을 챙기는 구조를 가지게 된다.

하지만 북유럽의 재생에너지인 해상풍력에 EPC사가 주도하는 사업은 극히 드물다. 오히려 발전운영사가 EPC에서 시공능력(EPC-I 개념)까지 갖춰 직접 수행하고 보전부분은 보험사와 연계해서 이러한 부분을 해결했다.

이것이 가능하려면 발전운영사는 지속가능한 개발사업이 존속돼야 하므로 이 부분을 지탱해주는 것이 대형사업의 연속성 확보가 전제돼야 한다. 가령 발전운영사는 매년 1GW 규모의 파이프라인 프로젝트가 매년 추진돼 10년 이상 지속돼야 하고 대규모 엔지니어링 조직과 O&M 조직이 구성될 수 있는 필요·충분 조건이 마련된다.

이러한 결과로 대단위 해상풍력발전단지가 운영할 수 있게 되며 이러한 사업물량은 발전운영사로 하여금 그에 대한 운영노하우가 보존되면서 신규사업에 반영돼 사업비를 지속적으로 낮추는 선순환 구조가 이뤄진다.

그리고 그에 맞게 사업의 최적화된 엔지니어링 조직과 운영 뒷받침돼야 하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다. 그러므로 해상풍력에 있어서 자본지출을 낮추는 방법은 보다 복잡하고도 구체적이면서도 치밀한 계획이 녹아들어야 한다는 것이다.

 

그러한 방법은 전력구입단가는 고정비로 단순화해 금융권의 보전비용을 최소화해야 한다. 또한 해상풍력은 인문·사회학적, 공학적 및 국가 인프라에서 매우 중요한 에너지발전원이므로 매우 복잡하게 구성되므로 최적화된 시스템으로 운영돼야 한다.

대형 건설사를 통한 EPC 개념의 사업에서 운영사가 직접 조직을 갖춰 책임을 지는 EPCI 개념의 사업으로 전향돼야 하며 이러한 조직을 해상풍력발전사가 지속적으로 운영하기 위해서는 최소 1GW씩 10년 이상 유지시킬 수 있도록 확장성을 갖춰야 한다.

이러한 물량떼기가 가능한 대량생산체제의 산업을 구축해야 하며 대량생산체제 하에서 최단시간 내에 지속적으로 확대해 1기당 50MW가 가능한 플랫폼을 확보해 자본지출을 최소화하고 국제 가격경쟁력을 확보해야 한다.

부유식해상풍력에서 낮은 자본지출로 인한 LCOE를 떨어뜨리기 위해서는 육상풍력의 연속성 프레임을 과감이 버리고 50MW까지 확장 가능한 프레임을 개발하는 연구개발이 필요하고 이 부분을 선도할 수 있다. 하나의 성을 정복하기 위해서는 최소한 성의 높이는 파악해야 한다. 그래야 그에 맞는 사다리를 준비할 수 있다.

우리는 해상풍력발전산업을 육성하기 위해서 그 규모를 잘못 이해하고 있었을지 모른다. 성의 높이가 10m인 줄 알았더니 200m였다. 그렇다면 200m에 맞는 사다리를 준비하거나 그것을 대신할 수 있는 획기적인 발상이 뒷받침 돼야 한다.

우리가 해상풍력의 규모가 지금껏 100~200MW로 인식해왔다. 혹시 그게 아니라 1,000MW 규모가 매년 1개씩은 생겨야 하는 것은 아니었을까? 이러한 대전제 하에서 우리의 산업, 금융, 전력의 생산과 소비 그리고 고용창출 등의 사회·인문학적인 고려 등이 이뤄져야 하지 않았을까?

이렇게 하면 한국에서 계통연계거리에서 다소 차이를 가질 수 있지만 고정식해상풍력은 최소 500MW 규모에서 자본지출 35억원/MW이고 부유식해상풍력은 최소 1,000MW 규모에서 45억원/MW 정도를 지극히 정상적인 자본지출 규모로 제안한다.

이것을 검증하기 위해서는 다소 시간이 걸릴지 모르나 제안하는 자본지출도 현재 북유럽과 중국의 해상풍력산업에 비해서 경쟁력 있는 가격을 제시하는 것은 아니므로 어떡하든 이러한 진입장벽을 신속하게 진입해서 부유식해상풍력의 50MW/기급의 대형화와 1,000MW의 대규모 해상풍력발전단지사업 개발에서 그 해법을 찾아야 한다.

혹자는 해상풍력에 있어서 연계 계통비를 문제 삼는다. 해상풍력은 원자력과 화력발전에서 한국가의 전력체계를 송두리째 바꾸는 거대한 개혁의 시험장이다. 그러므로 프레임에 갇힌 기존의 사고 방식에서 깨어나야 한다.

해상풍력은 국가의 발전원을 1978년부터 상업 운전한 핵발전과 석탄화력발전의 거대한 기득권 산업의 틀을 신생산업의 틀로 바꾸는 혁명적인 에너지전환을 하는 과정이다.

그렇기 때문에 그에 대한 엄청난 저항이 곳곳에 도사리고 있는 것이다.

이렇게 해서 내수시장에 대규모 부유식해상풍력의  시장이 안착되고 자본과 실적이 축적이 되면 비로소 한국은 일본, 대만 그리고 하와이를 포함한 미국의 캘리포니아주 지역으로 시장을 확대·재생산할 수 있는 산업적 여건을 굳힐 수 있다.

‘세계 해양산업 고용현황 및 전망’에 따르면 2010 ~2030년 동안 세계 해양수산분야의 고용 증가율은 29.7%로 전산업의 고용 증가율(27.5%)보다 2.2% 높을 것으로 전망된다.

해운과 항만분야는 각각 29.6%와 145% 증가율을 보일 것으로 예상되는데 해운은 해양수산분야 평균 증가율을 기록할 것으로 예상되며 잡는 어업은 6.1% 감소하는 반면 양식업은 52.5%로 선진국을 중심으로 증가하는 것을 볼 수 있다.

특히 해상풍력인 경우 1,150%의 증가 전망은 우리에게 그 유혹을 뿌리칠 수 없다.

그러므로 결론은 간단하다. 해상풍력과 기르는 양식업을 혼용한 산업만 육성할 수 있다면 우리에게는 새로운 산업이 열릴 수 있다는 가능성을 보여준다. 부유식해상풍력은 기르는 어업과 병행할 때 큰 시너지효과를 가질 수 있다.

부유식해상풍력과 기르는 어업의 융복합산업은 부유식해상풍력과 양식업의 공존 가능성을 보여준다. 풍력발전산업에 있어서 한국의 경쟁력을 갖추기 위해서는 우선 우리가 발판이 돼 해외시장까지 과감히 도전해서 지속성장이 가능한 시장을 확보하기 위해 충분히 기반이 될 수 있는 내수시장이 충분한가를 파악해야 한다.

그리고 그 기반 하에 우리가 잘할 수 있는 경쟁력을 갖추기 위해서 남들은 어렵고 우리는 수월한 핵심역량을 확보해 ‘시장을 진입하기만 하면 등용문의 세상을 가질 수 있는가’의 개념이 있어야 하며 여기서 등용문에 해당하는 진입장벽을 과연 우리는 극복할 수 있는가가 우선 확인돼야 한다.

이것은 탈핵이니 탈석탄이니 하는 불필요한 경쟁관계를 고려하는 것이 아니다. 그리고 그 용문의 진입장벽의 핵심을 조선·해양산업으로 다져진 제조 인프라와 인력풀이 적어도 160GW 규모로 물량떼기 대량생산 및 공급이 가능한 규모 경제의 시장과 그런 실적과 경험을 극대화해 경쟁국가대비 기당 50MW까지 확대가 가능한 플랫폼으로 이 시장을 공략해야 한다.

이 시장은 공존의 시장이다. 젊은 청년에게 좋은 일자리를 창출하고 줄어드는 어업의 시장을 획기적인 전략으로 바꿀 수 있는 기반을 마련해 준다.

필자는 혹 우리가 이 진입장벽과 우리의 능력을 너무 과소평가해 초기 풍력산업의 실패를 맛봤다면 이제는 그 실수를 되풀이하지 않고 우리가 자주적으로 확보할 수 있는 내수시장에 우리가 잘할 수 있는 능력을 가지고 우리 특유의 쇠퇴하는 어업의 적용성까지 고려해 확대하는 녹색신산업을 육성할 수 있다고 본다.


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