[투데이에너지 송명규 기자] 정부의 적극적인 노력에도 불구하고 재생에너지 보급 정책과 관련해 비판이 이어지고 있는 가운데 대규모 단지조성이 가능한 부유식 해상풍력 단지조성에 이목이 집중되고 있다. 특히 중앙정부나 특정 기업이 단독으로 진행하는 것이 아닌 지자체, 공기업 간 협력체제를 구축해 부유식 해상풍력을 추진하고 있다는 점에서 그 의미도 크다.
부유식 해상풍력은 육지가 아닌 해상에 띄워진 상태에서 전기를 생산하는 방식으로 심해로 갈수록 풍랑이 우수하고 입지 제약이 적어지는 장점이 있다.
우리나라는 울산시가 세계 최고 수준의 해양플랜트 인프라를 활용하고 동해 가스전 등 지리적 장점을 내세워 단지조성 이니셔티브를 모색하고 있다.
반면 주민의 어업권 침해 주장에 따른 민원 발생 가능성이 상존하고 기술축적이 미흡한 상태에서 사업화를 추진할 경우 국부유출 및 기술종속도 우려된다.
이에 선결되는 많은 문제점들을 단계적으로 해결하면서 최근 정체 양상인 재생에너지 보급확산에 부유식 해상풍력 활용할 수 있는 방안은 무엇인지 짚어보고자 한다. /편집자주
■부유식 풍력, 어디까지 알고 있니?
지구에서 바다가 차지하는 비율은 약 70%로 알려져있다. 육상에서의 평균 풍속은 5~10m/s 정도지만 해상에서의 풍속은 평균 8.4m/s 이상이다.
또한 해상에서는 바람의 방향 변화도 심하지 않아 풍력발전에 적합한 조건을 가지고 있어 최근에는 전세계적으로 해상에 풍력발전소를 세우고 있으며 국내에서도 해상풍력에 대한 비중을 높이려는 시도가 이어지고 있다.
그럼에도 불구하고 기존의 해상풍력발전은 설치장소가 제한되는데 수심이 깊은 해저지반에 풍력발전기 기둥을 고정하는데 많은 비용이 들기 때문이다. 특히 안전상에도 문제가 있기 때문에 일반적으로 수심 50m 이내 지역에서만 해상풍력사업이 진행되고 있다. 문제는 해안경관과 주변 양식장을 해칠 수 있기 때문에 주변어민들과의 갈등이 발생하고 있다는 점이다. 이러한 걸림돌을 극복할 방법으로 부유식 풍력발전이 주목받고 있다.
육상에 설치하는 재생에너지만으로는 에너지전환이 온전히 이뤄질 수 없기 때문에 우리나라는 바다에서 에너지기반시설 건설을 시작할 필요가 있으며 국내 바다의 깊은 수심을 고려할 때 이러한 전체 해양에너지 중 상당 비율 부유식 해상풍력이 건설될 필요성이 높다.
부유식 해상풍력발전은 말 그대로 바다 위에 풍력발전기를 띄워 발전을 한다는 것을 의미한다. 다만 조류와 바람에 떠내려가지 않도록 앵커로 부유체를 고정한다.
이에 먼 바다에도 설치할 수 있다는 장점이 있다. 실제로 바다 멀리 갈수록 양질의 바람이 불어 풍력발전 효율을 높일 수 있고 소음, 경관훼손 등 해안 인근의 주민 반대와 어업인의 피해를 줄일 수 있는 장점이 있어 인허가로 인한 사업지연에 시달려온 우리나라에게 적합한 풍력발전으로 평가되기도 한다.
육지에서 벗어나 바다 한가운데 이런 풍력발전기를 세우면 근해에 설치된 것 보다 지속적으로 강한 바람이 넓은 지역으로 걸쳐 불기 때문에 효율적인 이점이 있다. 특히 군사용 레이더의 작동방해를 없앨 수 있고 선박의 통행, 근해 어업, 조류 생태계의 보존 및 관광산업 활용도가 높다.
다만 단순히 바다만 있다고 해서 부유식 해상풍력단지를 조성하는 것이 쉽지는 않다. 우선 대규모 부유식 해상풍력 발전단지를 조성하기 위해서는 배후항만과 조선해양산업이 발달돼 있어야 한다. 즉 항만 인프라와 조선해양플랜트 기자재 기업이 인근에 밀집돼 있어야 유리하다. 특히 대형 부유식 해양구조물 건조 경험이 부유식 해상풍력의 핵심 기술로 봐도 무관하기 때문에 조선·해운분야에 강점을 보이고 있는 국내 중공업사를 기준으로 성장 가능성이 높은 것이 부유식 풍력이라는 평가다.
부유식 해상풍력은 조선 해양플랜트산업과 밀접한 연관성이 있는 만큼 국내에 이미 형성돼 있는 조선·해양플랜트 인프라를 활용해 지역 내 소재, 부품, 장비 서플라이체인을 구축하고 부유식 해상풍력 클러스터를 형성해야 한다는 평가다.
특히 침체된 조선해양플랜트분야의 새로운 일자리 창출과 부유식 해상풍력에 대한 원천기술 확보로 수출확대 등 신성장 동력으로 자리잡을 전망이다. 실제 1GW 부유식 해상풍력발전단지 조성 시 민간사업비 6조원 정도를 투입해 일자리 3만5,000명 창출이 가능하며 96만가구에 대한 전력공급 및 이산화탄소(CO₂) 배출 절감이 기대되고 있다.
전세계에서 최초로 부유식 풍력을 설치한 국가는 스코틀랜드로 지난 2017년 북동부 해안에서 약 24km 떨어진 곳이 건설됐다. 당시 풍력타워의 높이는 175m, 무게는 1만1,500톤으로 최대 풍속 40m/s와 20m의 파도에도 견딜 수 있도록 설계됐다. 이에 건설비용은 2억6,000만달러(약 3,000억원)이 소요됐다.
이후 일본은 실증단계를 거쳐 2023년 상용화를 목표로 하고 있으며 재생에너지 강국인 중국과 미국에서도 단지조성을 검토 중이다. 특히 브라질 같은 남미 국가들도 프로젝트 개발을 모색할 정도로 부유식 풍력발전에 대한 기대가 전세계적으로 높아지고 있다.
즉 전세계가 부유식 풍력에 대한 관심은 높지만 핵심기술을 확보해 상용화시킨 국가는 드물다는 점에서 국내기업들의 기술개발과 투자가 그다지 늦지 않았다는 점도 메리트가 있는 부분이다. 해외기업과의 가격경쟁력에서 크게 밀리지 않을 수 있다는 것이다.
■부유식 풍력이 필요한 이유
최근 해상풍력사업에 대한 정부와 지자체, 국내기업들의 기대가 높아지고 있지만 본격적으로 사업이 추진되기에는 시간이 필요하다는 평가다. 최소 2021~2022년은 돼야 각 해상풍력발전단지별 착공이 시작될 것이라는 분석이 나오고 있는 가운데 고정식 해상풍력보다 부유식 해상풍력이 국내에 더 적합하다는 평가도 이어진다.
현재 국내 육상풍력과 해상풍력분야 모두 사업진행이 침체돼 기업들의 가격경쟁력 확보가 어려운 상황에서 부유식 해상풍력에 대한 투자가 필요한 시점이라는 것이다.
최근까지 국내 풍력산업 전략은 풍력시스템 공급사를 중심으로 육상풍력에서 해상풍력 등 고정식을 중심으로 진행돼 왔으며 현재 2~7MW급까지 단계적인 개발이 진행 중이며 유니슨 등 주력기업은 10MW급 해상풍력겸용 풍력발전기 개발을 준비하고 있다.
국내는 육상풍력에 의존하기에는 시장 한계가 있어 어느 정도의 산업화 이상을 달성하기가 어려우며 자생적으로 산업성장을 이끌기엔 불가능하다는 것이 전문가들의 평가다.
특히 국내 풍력사업 초기 정부의 정책이 선 풍력시스템사 지원, 후 풍력부품사 지원 전략을 사용하다보니 국내 여건과는 맞지 않아 경제성 확보에 실패했다는 주장도 이어진다. 기업에게 연구·개발자금을 투입해 개발을 완료하고 산업에 대한 지원을 통해 내수시장을 형성하며 이에 따른 경험과 실적으로 해외시장에 진출하는 ‘시장 형성 후 부품의 점진적 국산화’를 진행해왔는데 국토가 좁아 경제성이 나오는 연간 평균풍속 7m/s 이상되는 지역이 부족한 현실에서 민원 하나로 사업 자체가 중단되는 국내에서는 적합하지 않았다는 것이다.
특히 생산된 전력을 수용하기 위한 송전탑 공사 확대의 필요성도 최근 들어서 제기되고 있다는 점을 고려할때 출발부터 미흡했다는 비판을 벗어나기 어렵다.
육상풍력 내수시장 확보를 전제로 풍력산업을 활성화시키기 위해선 적어도 풍력발전기가 연간 200기 이상은 생산 및 판매가 돼야 가격경쟁력 확보가 가능한데 생산과 판매는 극소수고 설치사업은 매번 인허가에 막히는 현실 속에서 국내기업들이 대량생산으로 가격을 낮춰가는 해외기업들의가격과 경쟁할 수 있는 능력이 되긴 현실상으로 불가능하다는 평가다.
이에 따라 국내 풍력산업의 경쟁력 확보를 위해 부유식 해상풍력 확대에 주력해야 한다는 주장이 제기되고 있다.
현재 한국은 해상풍력발전산업에 있어 산업적 인프라 구축뿐만 아니라 자연적 환경측면에서 세계적으로 최적지라는 평가도 나온다.
특히 부유식 해상풍력발전을 적용할 경우 수심이 매우 깊고 경제성과 사업성을 갖는 7.5m/s의 풍력자원 확보도 가능하며 주변 원자력발전소를 위한 기존 송전선로 확보가 용이하고 이에 대한 추가적인 경제적 부담이 없으면서도 대단위 전력 소비처가 존재한다는 것이다. 또한 해양에서의 하부구조물 설치비용 절감효과도 클 것으로 기대된다.
일반적으로 부유식 풍력의 경우 구조물 제작과정에서 고정식 해상풍력보다 더 저렴한 것으로 알려졌으며 해저 케이블에 연결만 하면 되는 구조로 의외로 공사기간 단축이 쉬운 분야로 알려졌다.
부유식 해상풍력의 가장 큰 장점은 항만 안벽에서도 완전 조립이 가능하고 필요 시 끌고가서 설치하는 것이다. 이에 부유식 해상풍력은 그 자체로만으로도 경제성과 사업성을 동시에 만족하면서도 신규 시장을 창출한다는 평가다.
이에 철저한 분석을 통해 모처럼의 기회인 부유식 해상풍력산업을 반드시 성공시켜야 하며 특히 풍력산업을 선순환 구조로 변화하는 것이 급선무라는 평가다.
풍력산업을 대기업 풍력시스템 중심에서 엔지니어링 및 설계 위주의 벤쳐에서 출발하는 기본에 충실하는 산업으로 바꿔나가야 한다는 것이다. 특히 부품산업은 중소 및 중견기업 중심의 풍력발전부품산업 중심으로 전환해야 국내 풍력산업의 경쟁력을 높이면서 점진적 시장 확보가 가능하다는 의견이 제시되고 있다. 이러한 시장 확보에 따른 사업 규모 확장에 따라 대단위 자본이 필요한 시점에 대기업 자본 참여의 형식이 필요해 보인다.
■경제성, 그것이 문제로다
부유식 해상풍력발전을 건설, 운영하기 위해서는 기술적인 문제도 있지만 비용이 크기 때문에 경제성확보가 관건이다. 먼 바다에 설치해 초기비용이 많이 들지만 육상고정식보다 효율이 좋고 대형화하면 경제성을 확보할 수 있을 것으로 생각되며 설치장소 선정에도 장점이 있어 앞으로 성장성이 있다는 분석이다.
특히 국내 풍력산업의 핵심부품 기술경쟁력이 선진국에 비해 많이 뒤처져 있고 국산 점유율도 절반에 못 미치고 있는 실정이라는 점에서 지자체와 공기업 주도의 사업을 중심으로 기술개발 단계부터 국내 중소부품기업들을 적극 참여시킬 필요성이 높아진 상황이다.
부유식 풍력발전은 전세계의 지구온난화 목표를 달성하기 위한 핵심기술로 각국 정부와 기업의 관심이 필요한 시점이다. 상용화에 따라 설치비용이 지속적으로 낮아질 수 있기 때문에 경제성 확보를 위해선 결국 많이 설치해야 하는 것이다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 이론상 해상풍력만으로도 전세계 에너지수요를 충족할 수 있다는 분석도 있으며 부유식 해상풍력이 본격적으로 상용화되는 시기는 2021~2025년 정도로 예측된다.
이에 우리 정부도 제8차 전력수급기본계획을 통해 2030년까지 재생에너지 중에서 부유식 풍력을 20% 수준으로 채용하기로 계획하고 있다. 현재 경북, 제주, 울산시가 부유식 해상풍력사업을 추진하고 있다. 또한 한국전력공사는 부유식 해상풍력의 기술개발을 위해 10MW급 부유식 재생에너지 플랫폼 개발, 부유체 및 수중저장 연계형 계류시스템 개발, 이송설치 현장실증, 수중 에너지저장시스템 및 통합운영 시나리오 개발 등 3개 세부기술의 개발을 추진할 예정이다.
최근 국내에서 육상풍력 및 해상풍력사업이 저조한 가운데 부유식 해상풍력 시장선점 필요성이 제기되고 있다. 일부 풍력전문가들은 부유식 해상풍력이 해상풍력대비 설치가 용이하고 장소제약이 적다는 장점이 있으며 경제성을 확보하는 것도 유리하다는 의견이다. 특히 단지규모의 사업으로 진행할 경우 풍력시스템기업뿐만이 아닌 하부구조물 제작을 맡을 제조기업에게도 많은 수익을 줄 수 있다는 것이다.
각 지자체에서 진행 예정인 부유식 해상풍력사업은 이미 세계적인 수준인 조선해양플랜트산업을 풍력산업과 융합해 새로운 시장을 개척할 필요성이 높다.
현재 업계에서 현재 육·해상풍력용 발전기의 투자비용이 MW당 최소 50억원, 부유식은 60억원대까지 형성돼 있다. 특히 부유식 해상풍력의 핵심인 WindFloat(부유체)의 제조단가 목표는 톤당 300만원 정도다. 단 대기업조선소를 활용할 경우 단가가 많이 높아지며 직접 블럭공장이나 타워공장에서 제조해야 가능한 규모다. 특히 발전기 1기씩 설치하는 계약이 아닌 대규모로 단지를 형성하겠다는 기준이기 때문에 부유식 풍력은 시작부터 크게 계획하고 시작할 수밖에 없다.
부유식해상풍력발전은 프로젝트 스케일을 기본적으로 500MW 이상 생각하고 시작해야 하며 이는 최소 2조2,500억원 비용이 필요하다. 물론 수주물량이 최소 125기를 넘었을때 가능한 부분이며 국내기업들이 해외기업들과의 가격경쟁력 확보에 주력해야 하는 이유이기도 하다. 발전사업자 입장에선 같은 효율이나 용량 중에서 제일 싼 발전기를 구입할 수밖에 없기 때문이다.
특히 내수시장을 공략해 충분한 경험과 실적을 쌓고 시장이 연간 1,000기 규모 시장으로 확대되는 시점에 대규모 자금을 투입해 대량생산 체제를 확립해야 지속적인 가격경쟁력 확보가 가능하다는 평가다. 물론 이 배경에는 핵심기술력에서 차별화를 둬야 한다는 전제조건이 붙는다.
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.
■기술적 차별화로 시장을 잡아라
부유식을 넘어 해상풍력 자체가 원자력과 화력발전에서 한국의 전력체계를 바꾸는 거대한 개혁의 시험장이라는 점에서 기존의 사고 방식에서 깨어나는 노력도 필요하다.
현재 부유체기술은 국내의 경우 산·학 연구기관들의 기술개발과 해외 주력기업들과의 충분한 기술적 교류가 형성돼 있어 기술 확보 수준은 세계적인 것으로 평가된다.
부유식 해상시장 진입이 성공하면 안정적 부품 공급이 필요하게 돼 이 여파로 육상풍력발전기 부품과의 서플라이체인 확대도 가능하다는 평가다.
시장에 충분한 반응이 있고 팔릴 수 밖에 없는 제품을 개발해나가면서 생산에서부터 강력한 가격경쟁력을 확보한다는 의미다.
부유식풍력시장이 자리를 잡는 순간 발전기뿐만이 아닌 하부구조물, 부품 등 관련산업 모두가 동반성장하는 지속적인 인프라가 구축될 것으로 기대된다. 시장 진입장벽을 낮춘 대신 확실한 경쟁 우위를 확보하고 시장의 지속성으로 탄탄한 수익구조를 갖는 전략이 필요한 이유다.
부유식 풍력 중심의 해상풍력산업의 지속가능한 개발을 위해서는 관련 지원 정책과 시장 환경 형성이 필수다. 이러한 정책 및 시장 환경이 혁신을 촉진시키고 공급망의 효율성을 높일 수 있으며 산업이 성장함에 따라 비용 절감으로 이어질 수 있다. 장기적으로 의미 있는 규모의 발전용량 목표가 해상풍력정책, 특히 주민수용성과 관련된 인허가정책들과 어우러질 때 해상풍력 개발비용이 상당히 줄어들어 경쟁력 있는 비용 수준에 도달할 전망이다.
국내에 주어진 해상풍력 자원을 충분히 활용하고자 한다면 부유식 해상풍력 기술을 이용해 한반도 주변의 심해까지 진출해야 한다는 분석이 제기되고 있다. 현재까지 쌓아온 해양플랫폼 제작과 조선산업에서의 역량을 볼 때 한국은 한국뿐만 아니라 아시아 더 나아가 전세계의 부유식 해상풍력 구조물 개발과 제작에 있어서 중추적인 역할을 할 수 있다는 기대감이 높아지고 있다. 이에 신재생에너지 목표 달성뿐 아니라 부유식 해상풍력의 주요 지역 거점이 될 전망이다.
특히 지역주민, 어민과 함께 상생하는 참여형사업으로 진행돼야 한다. 사업의 객체가 아닌 ‘사업의 동반자로 평가해야 한다는 것이다. 어업인의 사업참여 및 자녀 우선채용 고려, 어업손실보상, 발전기금, 어업방식 변경지원, 양식장 조성 등 여러 방면에서 어업인과 함께 할 수 있는 프로그램을 추진해야 한다.
해상풍력과 기르는 양식업을 혼용한 산업만 육성할 수 있다면 우리에게는 새로운 산업이 열릴 수 있다는 가능성을 보여준다. 부유식해상풍력은 기르는 어업과 병행할 때 큰 시너지효과를 가질 것으로 보인다.
부유식 해상풍력은 먼바다에서 상대적으로 질 좋은 풍황 자원을 활용할 수 있는 좋은 모델로서 세계적으로 우수한 기술을 먼저 확보할 수 있고 향후 해상풍력 시장을 선도할 수 있는 위치에 우리나라가 단숨에 올라갈 수 있는 분야로 평가된다. 특히 에너지전환과 더불어 국가 경제에 크게 이바지하는 기회로 만들어가야 한다.