[투데이에너지 송명규 기자] 부유식 해상풍력은 국내뿐만 아니라 전세계에서 미래 풍력시장을 주도해나가고 더불어 시장의 경제성까지 극한으로 끌어올릴 수 있다는 기대까지 나오는 핵심산업으로 주목받고 있다.
부유식 해상풍력이 해상풍력대비 설치가 용이하고 장소제약이 적다는 장점도 보유하고 있으며 육해상풍력발전에서 가장 큰 걸림돌이 된 민원에서도 어느정도 자유로우며 컨소시엄 형태로 사업이 진행되는 특성상 발전사업자뿐만 아니라 터빈사, 하부구조물 제작사, 부품기업, 운송기업 등 다양한 밸류체인별 제조기업들의 매출 확대에도 기여할 수 있기 때문이다.
현재 국내에서 가장 적극적으로 진행되고 있는 울산 부유식 풍력발전 현황을 살펴보고 미래 풍력시장을 국내기업들이 주도해나가기 위해선 어떤 노력이 동반돼야 할지 전망해보고자 한다. /편집자 주
■부유식 해상풍력이란.
부유식 해상풍력은 해상풍력의 장점이 최대한 반영된 발전형태로 고정식보다 수심이 깊은 해상에 적용할 수 있다. 또한 먼 바다의 풍부한 바람자원을 활용할 수 있고 육지에서 수십km 떨어져 비교적 민원이 적으며 대규모로도 설치가 가능하다.
현재 대부분의 해상풍력발전기들이 해저에 고정형 지지대 위에 세워져 수심이 50m 안팎으로 제한된다. 반면 부유식 터빈은 계류용 밧줄로 해저에 고정돼 있다. 구조물은 육지에서 조립해 배에 실어 바다로 나를 수도 있다.
바람이 훨씬 강한 깊은 바다에서 풍력발전을 하면 훨씬 많은 바람에너지를 재생에너지로 발전할 수 있다. 해상풍력발전 잠재력의 80%는 심해에서 발견된다는 결과도 있다. 특히 부유식 풍력발전기는 해안에서 멀리 떨어진 곳에 설치할 수 있어 해안 경관을 해친다고 민원을 거는 사례가 적을 전망이다.
노르웨이 국영 석유회사인 에퀴노르가 2017년 가동을 시작한 30MW급 해상풍력발전이 세계 최초의 부유식 해상풍력발전으로 기록된다. 우리나라에서는 최근 울산시가 국내외 6개 민간투자사와 함께 동해가스전 인근에 부유식 해상풍력발전 사업 추진 중이다.
부유식 해상풍력발전은 바람은 강해 가용풍속이 양질이지만 수심이 깊어 기존의 고정식 해상풍력발전을 설치할 수 없는 곳에 설치할 수 있어 최근 재생에너지에서 떠오르는 분야로 꼽힌다.
우리나라는 해상풍력분야에서 비교우위에 설 수 있는 여러 잠재력을 가지고 있다는 평가다. 협소한 시장과 소규모 인력으로도 이미 높은 수준의 능력을 확보했다는 것이다. 풍력발전의 핵심인 터빈과 블레이드분야는 아직 유럽과 차이가 있지만 풍력발전기 기둥과 하부구조물 제작에서는 세계 정상급의 능력을 보유하고 있기 때문이다.
국내 풍력 관련업계도 이미 부유식 풍력발전단지 건설의 원천기술을 확보하기 위한 신산업 생태계 조성, 한국형 공급체계 구축, 분야별 국산화 기술 개발과 전문 인력 확충 등 성공적인 부유식 풍력 산업 성장을 위해 적극적인 노력을 계속하고 있다.
부유식 풍력발전이 아직 전세계적으로 초기 단계라는 점에서 비용과 설계 문제, 수산업계와의 갈등을 해결할 경우 부유식 풍력발전은 재생에너지분야의 핵심이 될 것으로 전망된다.
■전세계적인 관심 증폭
해상풍력발전에서 유럽보다 밀린 미국의 조 바이든 대통령은 2030년까지 30GW의 해상풍력발전을 구축하겠다고 공약한 바있으며 미국 에너지부(DOA)는 부유식 해상풍력발전 연구와 기술 개발에 1억달러 이상을 투자하겠다고 선언하는 등 부유식 풍력부문의 선두자리를 쟁취하기 위한 노력은 현재 진행형이다.
미국 동부 해안은 수심이 얕고 가용풍속 품질이 좋지만 서부 해안이 터빈을 고정하는 지지대를 설치하기에 수심이 너무 깊다는 점에서 부유식 풍력발전에 적합한 장소로 주목받고 있다.
우리나라뿐만 아니라 노르웨이, 포르투갈, 일본 등도 총 26GW 이상의 부유식 풍력발전을 설치했거나 구축 계획을 세워놓고 있다.
극복해야 할 과제들도 많은데 가장 중요한 것은 역시 비용이다. 현재 부유식 해상풍력발전 설치비는 고정식의 2배이기 때문에 향후 시장 활성화 등의 과정을 거쳐 기술이 발전하고 공급망이 개선될 경우 비용은 낮아질 것으로 예상되고 있다. 이에 하루라도 빨리 부유식 풍력발전단지를 최대한 많이 조성하는 트랙레코드 전략이 중요한 시점이다.
■부유식, 정말 돈이 될까.
현재 부유식 풍력은 침체된 조선해양산업의 대안으로 검토되고 있는 상황으로 최근 해외 각국에서 부유식 해상풍력 상업운전용 파일럿 프로젝트들이 성공적인 운전에 들어갔다는 소식과 풍력단지개발 비용도 낮아질 것이라는 진단이 나오는 상황이다.
부유식해상풍력발전은 프로젝트 스케일을 기본적으로 500MW 이상 생각하고 시작해야 하는 것이 전문가들의 의견이며 이는 최소 2조2,500억원의 비용을 요구하게 된다. 특히 부유식 풍력 자체가 수주물량이 최소 125기를 의미하기 때문에 시작부터 대규모 단지 조성을 염두에 두고 사업을 시작해야 하며 가격경쟁력 확보에 적극 주력해야 한다는 평가다. 이에 국내에 설치되는 내수시장을 적극 공략해 충분한 경험과 실적을 쌓고 시장이 연간 1,000기 규모 시장으로 확대되는 시점에 국내기업들과 정부가 대규모 자금을 투입해 대량생산 체제를 확립하는 등 지속적인 가격경쟁력 확보가 향후 경제성 확보의 근간이 될 전망이다.
부유식 해상풍력의 경우 시장진입과 대량생산 체제에 성공할 경우 풍력발전시스템의 대형화를 가속시킬 것으로 전망된다. 특히 가격경쟁력 확보 과정을 통해 부유체 생산능력을 연간 2,000기까지 높일 수 있고 고정식 해상풍력도 향후 10~12MW급 발전기를 개발·생산하는 수준까지 기술발전을 이끌게 될 것이라는 전망도 나오고 있다.
이를 위해선 미래에 현재 MW당 60억원대의 가격이 형성된 부유식풍력의 투자비용을 30억원대까지 낮출 수 있는 구체적이고 치밀한 계획을 세워 시장 차별화 정책을 추진해야 할 것으로 보인다.
이에 부유식과 동시에 고정식 해상풍력도 함께 발전할 수 있는 방향으로 최적의 설계를 해야할 필요성이 높다. 고정식도 많이 설치를 해야 해상에 발전기를 설치하기 위한 기술을 확보하게 되고 그만큼 풍력부유체의 가격경쟁력이 확보되는 과정이 된다는 것이다. 특히 국내의 풍력시장도 소규모로 조금씩 추진되는 것이 아닌 처음부터 정부와 지자체가 적극 개입해 최소 10GW 정도의 내수시장이 형성될 수 있도록 정책적인 노력이 집중돼야 한다는 평가다.
■부유식 풍력, 시장 형성 중요
부유식 해상풍력발전 시장이 국내에서 성공적으로 자리잡게 될 경우 안정적 부품 공급이 필요하게 되는 만큼 국내 풍력기업뿐만 아니라 타워 등 기자재, 각종 부품기업들과의 서플라이체인 확대도 가능할 전망이다.
전 세계 부유식 해상풍력 시장은 2030년이면 12GW까지 확대될 것으로 예상되는 가운데 아직 해당 산업 기술이 세계적으로 상용화 초기 단계이므로 이른 시일 내 시장에 진입해 산업을 육성하고 세계 시장을 선점해 나가는 것이 무엇보다 중요하다.
누구나 자본과 조직이 확보되면 가격경쟁력을 확보해 시장에 자유롭게 추진할 수 있도록 인프라를 구축한다면 국내의 서플라이체인 시장 확대로 이어져 향후 10MW급 대규모 풍력터빈이 당연하게 생산되는 잠재적 시장 형성에도 큰 도움이 될 것으로 보인다.
시장에 충분한 수요가 있고 바로 필요한 제품을 공급할 수 있고 생산에서부터 강력한 가격 경쟁력을 갖추게 된다는 것이다.
이에 대규모 부유식풍력시장이 자리를 잡는 순간 발전기뿐만이 아닌 하부구조물, 부품 등 관련산업 모두가 동반성장하는 지속적인 인프라가 구축될 것으로 기대가 컸다. 특히 시장 진입장벽을 낮춘 대신 확실한 경쟁 우위를 확보하고 시장의 지속성으로 탄탄한 수익구조를 갖는 전략을 구사할 필요성이 높아진 상황이다.
이에 정부도 지난해 그린뉴딜을 국가 역점사업으로 추진한다는 의지의 일환으로 해상풍력을 넘어 부유식 해상풍력발전단지 건설을 적극 추진하겠다는 의사를 밝혔다. 2025년까지 650억달러 약 72조원의 재정을 투입해 전남 신안 해상풍력발전단지와 울산부유식 해상풍력발전단지 건설을 적극 추진할 방침이다. 우선 1단계 예타 사업으로 2025년까지 울산 부유식 해상풍력발전 건설에 공공과 민간을 합해 1조4,000억원을 투자할 방침이다.
동해 부유식 해상풍력발전단지는 울산 앞바다에 향후 2030년까지 6GW 이상의 부유식 해상풍력발전단지 조성을 목표로 하는 사업으로 △GIG-토탈 △한국석유공사·에퀴노르 △에퀴노르 △쉘·코엔트헥시콘 △KF윈드 △CIP·SK E&S 6개 컨소시엄이 참여하는 프로젝트가 각각 진행 중에 있다.
특히 울산은 대륙붕이 넓게 분포하고 강한 바람이 불어 최적의 조건과 경제성을 갖췄다고 평가를 받고 있으며 인근 원전과 울산화력 등 발전소와 연결된 송배전망을 활용할 수 있는 이점도 있다.
정부는 바닷바람이 탄소없는 21세기의 석유자원과 같다며 울산 부유식 해상풍력단지는 바다 위의 유전이 될 것이라고 강조하고 국토의 한계를 뛰어넘고 에너지전환과 탄소중립으로 가는 지름길이 될 뿐 아니라 지역경제를 살리는 미래성장동력으로 부유식 해상풍력을 집중 육성한다는 전략이다.
울산시는 동해 앞바다가 부유식 해상풍력 생산에 최적 조건을 갖췄다고 보고 있다. 수심 200m 이내 넓은 대륙붕과 연중 평균풍속 초속 8m 이상 우수한 자연조건, 신고리원전이나 울산화력 등의 발전소와 연결된 송·배전망 인프라, 여기에 미포산업단지 등 대규모 전력소비처, 세계적인 조선해양 플랜트 산업 기반을 갖추고 있다는 것이다.
시 계획에 따르면 먼저 2025년까지 사업비 6조원을 투입해 원자력 발전소 1개 규모와 맞먹는 1GW 이상의 부유식 해상풍력발전단지를 조성한다. 이후 시범 운영을 거쳐 2030년까지는 6GW 이상의 부유식 해상풍력발전단지를 확대 조성한다는 것이다. 울산시는 이렇게 하면 약 21만 명 고용 효과가 있을 것으로 예상했다.
또 이 사업에 참여하는 5개 민간투자사 한국지사의 울산 유치와 100여개 이상 서플라이 체인업체의 울산공장 설립 등도 예상돼 지역경제 활성화에 도움이 될 것으로 기대된다.
이와 함께 연간 698만2,000톤의 이산화탄소 저감 효과와 정부의 ‘재생에너지 3020’ 해상풍력 분야 목표(12GW)의 50%(6GW)를 울산이 담당하며 명실상부한 그린에너지 도시로 도약하겠다는 전략이다.
울산시는 부유식 해상풍력 클러스터 조성도 검토하고 있다. 기술 개발·제작 생산·운영 보수·인력 양성 등 부유식 해상풍력 추진의 전 주기를 아우르는 연관 시설의 집적화로 비용 감소와 기술혁신을 위한 클러스터를 조성한다는 계획이다.
부유식 해상풍력 클러스터에는 부유식 해상풍력 집적화 산업단지와 연구원, 부유식 해상풍력 시험평가 인증센터, 디지털 관제센터, 부유식 해상풍력 소재부품 기업지원센터, 안전훈련 센터 등의 시설이 조성된다.
울산시는 앞서 2018년부터 부유식 해상풍력산업 기술 국산화와 경쟁력 제고를 위해 총사업비 92억원을 투입해 ‘5MW급 부유식 대형 해상풍력 발전시스템 설계기술 개발’과 ‘200MW급 해상풍력 실증단지 설계기술 개발’, ‘정부 연구개발(R&D) 과제에 컨소시엄 구성’을 추진해 오고 있다. 부유식 해상풍력산업 경쟁력 제고와 기술개발을 위한 국책 과제에 참여해 해당 분야 기술 국산화에 힘쓰고 있다.
■해결 과제 산적 부유식 풍력
다만 정부와 지자체가 추진하고 있는 부유식 해상풍력은 아직 초기단계이다보니 국산화 기술 개발 계획이 많이 늦어진 상황이다. 부유식 해상풍력의 자체 기술을 제대로 확보하지 못한 상태에서 무리하게 풍력단지 조성을 추진하면 부작용을 초래할 수 있다는 우려가 나온다.
현재 정부와 울산시는 부유식 해상풍력 사업에 참여한 석유공사를 중심으로 에퀴노르, GIG, CIP, 헥시콘AB 등 해외 투자사 유치에 나섰고 2020년에는 6GW 대규모 단지 조성 계획을 발표했다.
문제는 외국계 투자사를 중심으로 사업이 추진되는 만큼 국내 자체 기술력의 뒷받침 없이는 터빈을 비롯한 장비·기술의 외국 의존도가 심화될 것이라는 우려도 나온다.
투자사들이 발전소 운영에 따른 수입을 챙겨가 국민들의 전기요금이 해외 투자사에 주로 돌아갈 수 있다는 지적도 나온다. 국산 기술을 개발하더라도 트랙레코드가 없기 때문에 민간 기업들이 제품을 써줄지도 우려스러운 부분이다.
이미 해외에서 부유식 풍력과 관련한 기술개발을 통해 설치는 물론 비용절감까지 현실화하고 있는 한국의 경우 부유식 풍력은 물론 해상풍력 자체의 진도도 너무 늦다는 것이 전문가들의 지적이다.
전세계에서 가장 우수한 인프라로 구축된 조선소 시스템을 보유한 한국에서 정부나 기업이 적극적으로 부유식 풍력에 투자해오지 않은 점이 오히려 의문이라는 평가다. 이에 부유식 풍력이 실제로 수행된 바가 없다보니 각종 해상에서 발생할 수 있는 리스크에 대한 우려가 그동안 지배적이었다는 비판도 이어진다.
특히 부유식 해상풍력 설계·제작 기술 등 여러 산업적 인프라를 보유한 한국임에도 부유식 해상풍력 개발에 대한 활발한 논의가 최근 들어서야 진행된 것도 재생에너지 확보에 대한 의지가 부족하다는 평가로 이어진다.
■부유식 풍력 성공하려면
전문가들에 따르면 영국, 미국, 인도 등 해외의 경우 고정식 해상풍력과 더불어 부유식 풍력발전까지 지속적으로 설치를 확대하고 있는 상황이며 300기 이상의 설치가 가능한 공간에서도 짧은 시간 내 적은 비용으로 풍력발전기를 설치하는 기술까지 해외의 관련기업들이 보유할 정도로 노하우를 확보한 상황이다.
다만 방법을 모르거나 환경이 되지 않아서 추진되지 않은 것이 아닌 경제적 리스크 등에 대한 우려로 인해 지연된 것인 만큼 반대로 우리나라가 부유식 풍력과 관련해 다소 진도가 늦은 부분은 얼마든지 극복이 가능하다는 의미도 된다. 정부와 기업이 적극적으로 밸류체인 기반의 인프라 구축에 나선다면 짧은 시간에 극복할 수 있다는 희망이 있는 것이다.
특히 단순히 해상풍력, 부유식풍력의 용량에만 집중하면 안된다. 단순히 용량 확대에만 신경쓰지 않고 안정적으로 투자 경제성 확보를 위한 인프라 구축이 먼저다. 특히 현재 해상풍력 전력판매단가로는 경제성 확보가 곤란한 만큼 REC 가중치 상향과 같은 인센티브 등 제도적인 지원책이 아직은 필요하다. 특히 단지별 다양한 케이스에 적합한 REC 적용방안 검토도 중요시된다.
기자재 및 부품 공급망, 일명 서플라이체인 구축도 중요한 과제지만 필요에 따라선 외국기업들의 경험과 노하우도 받아들여야 한다는 목소리가 높다. 아무래도 초기시장에는 설치경험이 많은 해외 발전사업 전문기업과 외국산 시스템기업의 국내시장 점유가 이어질 확률이 높을 수밖에 없다. 가격경쟁력에서 국내기업들이 우위를 점하기 어려운 것이 현실이기 때문이다.
이렇게 해외기업들의 국내 풍력시장, 특히 부유식 풍력시장 진출을 적극적으로 받아들이되 국산 기자재 및 부품 사용을 의무화해 연관산업을 견인하고 국산 시스템의 국산화율 목표를 설정하는 등 우리기업들이 미래 풍력시장을 장악해나갈 수 있는 기초적인 준비가 필요하다.
이에 참여허가를 조건으로 WTO를 위반하지 않는 선에서 육상과 해상풍력발전기와 기자재를 국내기업을 통해 생산할 수 있도록 기반을 구축하도록 하는 상호 이익공유체계로 계약을 체결할 경우 국내에 지속적인 풍력시장이 형성되는 데 도움이 될 것이라는 부분이다. 국내 풍력시장이 커진다면 해외기업들에게도 오히려 기회가 많이 주어지는 계기가 되기 때문이다.
이런 시스템을 통해 해외 주력풍력기업의 제품을 생산해낸 국내기업들은 자동적으로 주력기업에 납품한 트랙레코드를 보유하게 돼 해외시장에서 기술력을 인정받게 되는 결과를 가져오게 된다. 이에 부유식 풍력을 기반으로 지속적인 생산이 이어지는 국내 대규모 풍력시장을 형성해 풍력발전기의 핵심적인 기술노하우 확보도 놓쳐서는 안된다.