■국내 풍력산업의 기둥
국내 대표 풍력기업인 유니슨(대표 류지윤)은 2015년 풍력자원이 부족한 곳에서도 설치가 가능한 저풍속 풍력발전기 기술로 세계시장을 주도해나간다는 전략이다.
1999년 풍력산업 진출 이후 주력 발전기는 750kW급 기어리스형 풍력발전시스템과 2MW급이 주를 이뤘다.
유니슨의 750kW급 풍력발전기는 국내 최초로 국제 인증기관으로부터 2005년 설계인증, 2007년 형식인증을 획득한 바 있으며 전체 부품의 90% 이상을 국산화에 성공해 국내 풍력발전기의 국산화 시대를 열게 한 제품이다.
기어리스 방식으로 동력전달장치를 단순하고 간결하게 구성해 유지보수가 저렴하고 용이하다. 또한 커뮤니티 디벨로퍼가 개발하는 중소형 풍력발전단지 등에 특히 강점을 가지고 있다.
유니슨의 2MW급 풍력발전기는 최신 기술인 PMSG 방식을 채택해 시스템의 내구성 향상 및 부품 수명을 증대시켰고 발전기 효율을 향상시킨 것이 주요 특징이다.
또한 세계 풍력발전시장에서 주로 설치되는 용량의 발전시스템으로 세계 풍력발전시장의 흐름을 읽고 점차 전세계 풍력발전단지에 설치될 주력제품으로 성장하고 있다.
유니슨은 국내 보급뿐만 아니라 세계로 진출범위를 넓혀 해외시장에도 국내 풍력발전기 메이커 중 최초로 진출했다.
유니슨은 최근까지 자메이카, 미국, 에콰도르, 세이셸, 터키, 우크라이나 등 세계 6개국에 풍력발전기를 설치하거나 수출하는 등 다양한 해외진출 경험을 갖고 있으며 풍력발전단지 개발 사업을 성공적으로 수행해왔다. 또한 국내 풍력발전기 제작사로는 처음으로 일본시장에 진출하고 있다.
특히 지난해 한국전력과 해외 풍력발전사업 개발·건설·운영에 관한 정보공유 및 상호협력을 위한 양해각서(MOU)를 체결하고 국내기업들의 해외 풍력발전단지 사업 진출에도 물꼬를 틀었다.
향후 한전은 해외 풍력사업을 진행할 때 풍력발전설비 공급업체 및 EPC(설계·조달·시공)사업자로 유니슨을 검토하게 되며 공동으로 추진한 사업의 효율적인 운영과 정비를 위한 상호 협력관계도 구축했다.
특히 정부가 국내 에너지기관들의 해외 전력공급사업 진출시 국내 기자재 공급사와의 동반진출을 권유하고 있는 상황에서 이번 MOU가 체결되면서 큰 틀에서 정부와 공기업 그리고 민간기업이 상호 협력해 불모지와 같은 해외 풍력발전시장에 도전장을 내밀게 된 것이다.
그동안 국내 풍력발전사들의 해외시장 진출은 해외금융조달 등 현실적인 어려움에 막혀 쉽지 않았던 게 사실이다. 한전이 해외 풍력사업을 진행할 경우 해외금융조달 등이 용이해 국내업체의 대규모 해외 풍력사업 진출 가능성이 한층 높아질 것으로 기대된다.
한전은 국내 유일의 해외 풍력사업 개발자로 중국 네이멍구(內蒙古), 깐수성(甘肅省) 등에 517.8MW 규모의 풍력사업을 진행한 바 있다. 또한 지난해 12월에는 국내 최초로 중동 요르단전력공사와 총 89.1MW 규모의 푸제이즈(Fujeij) 풍력발전소 건설 운영에 대한 사업을 수주하는 등 해외 풍력사업에 대한 네트워크와 역량을 보유하고 있다.
이런 한전과의 MOU를 통해 유니슨은 향후 해외사업 진출에 필요한 노하우와 트랙레코드 확보에 유리한 입장에 놓이게 됐다.
최근에는 영광풍력발전(주)와 2,095억원 규모의 EPC 계약을 체결하고 영광풍력발전단지에 79.6MW 규모 풍력발전기를 설치하게 된다.
지난해 10월 ‘영광풍력발전단지’ 프로젝트가 1단계 육상과 2단계 해상 2부분으로 나눠 1단계 육상부분에 대한 계약을 체결했는데 이번 계약은 1·2단계를 통합한 변경계약이다.
사업자금 중 자본금 375억원은 모두 납입이 완료된 상태로 지분은 유니슨, 한국동서발전, 대한그린에너지가 각각 43%, 41% 16%를 보유하고 있으며 나머지 사업자금은 현재 PF(Project Finance)를 추진 중이다.
향후 전라남도 영광군 백수읍 일대에 2.3MW급 U113발전기 32기, 2MW급 U93발전기 3기, 총 79.6MW, 35기가 설치될 예정으로 지난해 말부터 토목 및 기초공사를 시작했으며 2018년말 완공을 목표로 하고 있다.
■저풍속의 고정관념을 깨다
유니슨의 저풍속 지역에서 최상의 발전효율을 높인 풍력발전기 개발성과의 첫 시작은 지난 2013년부터다. 유니슨은 2013년 DEWI-OCC로부터 저풍속 2MW 풍력발전시스템(U93)의 국제형식인증을 획득했다.
당시 인증을 받은 유니슨의 저풍속 2MW 풍력발전시스템은 국내 최초로 GL 가이드라인의 요구조건에 맞춰 국제형식인증을 받은 풍속 클래스(Class) III급 제품이다.
특히 저풍속 지역에 최적화된 제품으로 기존 제품에 비해 발전 효율이 더 높아 경제성 확보가 가능한 것이 강점이며 당시 인증 획득을 계기로 세계시장의 신뢰성 확보는 물론 시장 확대가 가능해질 것으로 전망된 바 있다.
유니슨은 2012년 9월부터 초저풍속 S클래스 2MW급 풍력시스템 개발의 국책과제를 수행해온 노하우를 통해 당시 특허 취득에 성공했으며 세계시장의 다양한 요구에 대응할 수 있는 경쟁력을 확보해나가는 전초전이 됐다.
당시 유니슨은 도시바그룹이 운영하는 우크라이나의 크리미아반도 서부지역에 있는 풍력발전단지에서 이번 저풍속 2MW 풍력발전시스템의 형식인증을 진행했으며 도시바그룹은 이 제품으로 2013년 2월부터 상업운전을 진행한 바 있다.
이를 토대로 유니슨은 지난 2015년 처음 출시한 고효율의 저풍속 풍력발전기인 2.3MW급 U113을 개발하는 데 성공했으며 이를 기반으로 풍력시장을 주도해 나가고 있다.
이를 통해 유니슨은 특히 국내에서 처음 상업가동용 풍력발전기를 개발한 ‘최초’의 타이틀을 넘어 새로운 기술로 풍력시장을 선점해 나갈 수 있는 ‘혁신’을 주도하는 기업으로 성장하고 있다.
U113 풍력발전기는 2.3MW로 유니슨이 정부 국책과제로 개발한 기존 저풍속 풍력발전기의 효율을 높이는 등 업그레이드 과정을 거쳐 탄생한 것이다.
특히 풍력자원이 좋지 않은 지역에서도 높은 발전효율을 확보할 수 있어 국내 육상풍력발전단지 확대를 주도적으로 이끌 것으로 전망되고 있다.
기존의 풍력발전기의 경우 풍황 등 풍속자원이 우수한 지역이 아니면 최대 효율을 발휘하기 어려워 경제성 확보에 걸림돌이 돼 왔다. 이에 우수한 풍황지역을 확보하기 위한 사전조사 및 계측기 설치에 기업별로 많은 비용이 소모됐으며 시간도 그만큼 지연돼온 것이 사실이다. U113은 풍력사업에 기본적으로 붙어다니던 단점과 고정관념을 깨고 새로운 풍력시장을 창출해낸 제품으로 평가받고 있다. 풍황 자원이 우수하지 않은 지역에서도 풍력발전기로 경제성을 확보할 수 있게 된 것이다.
U113은 블레이드 지름이 113m로 저풍속에서도 바람을 최대한 활용해 기존 풍력발전기대비 30% 이상의 발전효율성을 확보했다. 특히 블레이드 직경이 커졌음에도 불구하고 태풍 등 고풍속을 견디게 설계돼 내구성을 확보했다.
유니슨은 특허기술인 U2 플랫폼(단일메인베어링을 활용한 2.XMW급 구동축시스템)을 활용해 경량화 및 유지보수 용이성을 확보했다. 특히 U113은 독일 DEWI-OCC로부터 국제공인설계 및 형식인증을 획득해 신뢰성을 확보한 상황이다.
유니슨은 U113을 활용해 국내 풍력시장을 주도하고 해외풍력시장도 개척한다는 방침이다. U113을 활용할 경우 풍력발전개발 후보지 중 저풍속으로 인해 사업성 확보가 어려웠던 지역도 단지개발이 가능해져 유니슨의 향후 세계시장 선점 확대가 전망된다.
특히 유니슨은 최근 ESS(에너지저장장치)와 연계한 풍력발전에 가중치를 부여하는 RPS제도 개선에 따라 국내 풍력발전기시장 확대가 늘어날 것으로 전망하고 있다. 이에 따라 풍력신기술 확보를 꾸준히 진행해 시장점유율을 높이겠다는 전략이다.
지난해는 처음 제품이 공개된 지 6개월여만에 U113이 잇따라 수주에 성공하면서 업계의 주목을 받았다.
유니슨은 지난 1월 코오롱글로벌(주)와 209억원 규모의 풍력발전기 공급계약을 체결해 경주풍력발전단지에 오는 12월까지 납품을 완료할 예정이다. 유니슨은 이번 수주를 발판 삼아 일본 및 동남아시아 등 해외 풍력시장도 적극 공략할 계획이다.
또한 정암풍력발전단지에도 490억원 규모로 U113 14기를 설치하기로 확정하는 등 U113은 출시 이후 현재까지 58기의 발전기를 수주하는 쾌거를 달성했다.
유니슨은 U113기종의 효율을 개선한 U120 WTG를 지난해 개발하는데 성공하고 시제 인증까지 마쳤으며 이를 기반으로 저풍속시장에서 확실한 입지를 다질 방침이다.
■혁신기술 개발, 멈추지 않는다
유니슨은 신기술 개발에도 주력하고 있다. 유니슨은 지난해 4MW급 육상용 모듈식 드라이브 트레인 개발 관련 국책과제 주관기관으로 최종 선정됐다.
이번 국책과제는 육상풍력터빈 대형화에 가장 큰 걸림돌인 운송과 설치 어려움을 해결하기 위한 모듈식 드라이브 트레인을 개발하고 4MW 풍력터빈 시제품을 개발, 현장실증을 통해 상품화하는 것이 목표다.
총 사업비는 약 160억원 규모로 유니슨이 주관기관으로 (주)신라정밀, (주)스트로마그코리아가 참여기관으로 선정됐다.
유니슨이 개발할 4MW급 육상용 모듈식 드라이브 트레인은 기존의 생산공장에서 조립하는 방식이 아닌 현장에서 직접 드라이브 트레인을 조립하는 방식으로 풍력터빈의 대형화로 인한 운송의 어려움과 비용의 증가를 줄인다는 것이 최대 강점이다.
최근 전세계 풍력터빈 사이즈가 점점 증가하고 있고 선진국은 이미 3MW에 육박하고 있어 4MW급 모듈식 드라이브 트레인의 개발은 시급한 실정이다.
4MW급 육상용 모듈식 드라이브 트레인이 개발되면 현재 사용되는 2~3MW급 육상풍력터빈의 대부분을 대체할 수 있어 오는 2021년까지 국내외 약 400MW 규모의 판매가 가능할 것으로 기대되고 있다.
드라이브 트레인 모듈화는 세계 풍력시장에서도 몇 안되는 핵심개발 기술로 가메사(Gamesa), 에너콘(Enercon), XEMC 등 선두업체들만 개발 중이다.
특히 이 기술은 최근 유럽 및 일본을 중심으로 불고 있는 3~4MW급 풍력터빈이 요구되는 리파워링(repowering)시장에서도 매우 필요하다는 분석이다. 리파워링이란 20년 이상 운영된 노후설비를 최신 대형터빈으로 교체해 발전용량과 효율을 끌어올리는 에너지사업으로 신규 발전소를 건설하는 것이 어려운 경우 효과적인 대안으로 각광받고 있다.
4MW급 모듈식 드라이브 트레인의 육상용으로는 유니슨이 국내 최초로 개발한다는 점뿐만 아니라 유니슨의 연구개발의 우수성을 다시 한번 입증한 결과로 평가된다.
특히 2000년 중반에 건설된 풍력발전단지들은 리파워링이 필요한 시점이 오기 때문에 4MW 풍력터빈은 새로운 시장뿐만 아니라 리파워링시장에서도 주도권을 잡아가는 역할을 기대할 수 있는 품목이다.
4MW 풍력터빈은 부피가 커서 운송에 어려움이 많은 데 이번 모듈식 드라이브 트레인은 유니슨이 사천공장에서 풍력터빈 주요 파트대로 출고·운송해 현장에서 조립할 수 있게 했다. 오는 2019년 4MW까지 개발이 완료되면 유니슨은 육상풍력 제품의 모든 라인업을 완성하게 된다.
유니슨은 육상풍력뿐만 아니라 해상풍력 기술 확보에도 주력하고 있다. 특히 국내 부유식 해상풍력발전 기술개발을 통한 상용화를 이끌어나갈 전망이다.
유니슨은 지난해 6월 부유식 해상풍력발전 파일럿 플랜트(750kW급) 기술개발 관련 국책과제 참여기관으로 선정됐다.
이번 국책과제는 부유식 해상풍력발전분야로 중수심용 부유식 해상풍력 플랜트를 개발하고 현장 실증을 통해 성능검증 및 안정성을 확보하는 것이 목표다. 오는 2020년 4월까지 4년간 총 160억원을 들여 개발사업을 진행하며 정부가 100억원을 출원한다.
부유식 해상풍력발전 플랜트는 지형에 제한을 받지 않고 바다에 떠 있는 기술로 미국, 유럽, 일본을 중심으로 활발한 연구 및 실증이 진행 중이나 아직 상용화 단계에 들어가지는 못한 상황이다. 국내는 기술개발 시작단계로 이번 국책과제를 통해 실증을 완료하게 되면 세계 4번째로 세계 정상급 기술을 확보하게 된다.
유니슨은 이번 국책과제에서 ‘상부 발전설비 개발과 해상풍력 실증’을 담당한다. 750kW풍력발전기를 활용해 파도, 조류 등 해상환경에 따른 동적 거동 해석과 하중 및 제어 최적화 그리고 중수심 해역에서의 풍력발전성능테스트를 진행하게 된다.
특히 유니슨은 이번 과제를 통해 확보된 기술을 기반으로 향후 3~5MW급 대형 해상풍력발전 기술을 지속적으로 개발한다는 계획이다.
이를 토대로 추후 해상풍력용 발전기 개발 진행상황에 따라 서남해 해상풍력 실증사업 이후 2단계 시범사업에 참여할지 여부를 결정할 계획이다.
아직 확정된 부분은 아니지만 해상풍력사업을 위한 준비를 안하면 국내외 기업들과의 경쟁에서 밀릴 수도 있는 만큼 기존에 개발해온 풍력발전기보다 용량을 확대해 해상풍력용 풍력발전기를 개발하고 시기를 맞춰 서남해 해상풍력사업에도 참여할지 여부를 확정할 계획이다.
유니슨의 관계자는 “기존 유니슨이 보유하고 있는 풍력발전기는 2.3MW급 이하이기 때문에 해상풍력용으로는 적절하지 않아 용량을 확대한 발전기 개발을 추진 중”이라며 “이 과정에서 서남해 해상풍력 등 풍력발전기 트랙레코드 확보를 위한 설치가 필수인 만큼 개발을 진행하면서 서남해 사업일정과 조율해 설치여부를 확정할 계획이지만 아직 구체적으로 정해진 부분은 없다”고 강조했다.
■수출용 신제품 개발 ‘시동’
저풍속 풍력발전기의 개발은 아시아 전력개도국 시장에 유니슨의 진출 확대로 이어질 것으로 기대된다.
특히 시장에 혁신을 가져온 U113을 아시아 지역 수출전략형 제품으로 개량하는 ‘U120’ 개발로 이어질 전망이다.
유니슨은 지난해 아시아 저풍속시장 진출용 풍력발전기 최적화 및 현지 실증 국책과제에 주관기관으로 선정돼 2019년 9월까지 풍속이 낮고 기후가 높은 아시아(베트남, 태국, 인도 등) 현지를 공략할 풍력발전기를 개발하고 실증한다.
유니슨이 주관하며 한국에너지기술평가원이 전담, 한국에너지기술연구원이 참여한다. 총 사업비는 112억9,400만원이며 정부보조금은 61억8,900만원이다.
2015년 시장에 출시해 40기의 설치 및 수주실적을 보유한 U113기종을 개량해 U120(로터직경120M) 기종을 개발하는 사업으로 U120 기종은 동남아시아 지역 환경특성에 최적화한 것으로 기존 U113기종대비 전력생산효율을 10% 이상 개선한 수출전략형 제품이 될 것으로 보인다.
현재 베트남, 태국 등 동남아 지역 풍력발전사업 진출을 준비하고 있는 유니슨으로선 기술개발도 하고 시장도 선점하는 일석이조의 사업이 될 전망이다.
유니슨의 관계자는 “현재 베트남 짜빈(Tra Vinh)성 등에서 풍력사업을 추진 중에 있으며 이번 과제를 통해 관련 해외프로젝트 실현 가능성과 수익성이 한 층 향상될 것”이라고 전했다.