 한－중－일 부유식 해상풍력발전의 현주소 및 전망 中 설비 세계 최대 규모…韓 잠재 가능성 커 글로벌 해상풍력 시장은 유럽과 중국을 중심으로 가파르게 성장 중이다. 비용감소를 위해 발전단지와 터빈 용량의 대형화 추세가 뚜렷하며, 대단지 구성을 위해 넓은 해역확보가 가능한 ‘부유식 해상풍력’이 주목받고 있다. 부유식 해상풍력은 현재 전 세계적으로 실증 실험이 활발히 진행 중이며, 향후 국제 경쟁이 치열해질 것으로 전망된다. 아시아 에너지 패권의 세 축을 담당하는 한-중-일의 부유식 해상풍력발전 현황을 살펴본다.
정리 편집부 참조 BNEF, KOTRA 외
울산 반딧불이 부유식 해상풍력 단지 가상 이미지 (출처: equinor)
해상풍력 발전은 풍력터빈과 터빈을 지지하는 하부구조물, 생산된 전기를 수송하는 전력 계통으로 구성된다. 또 사업을 설계하고 운영하는 개발사업자를 중심으로 지자체와 어민, 정부 부처 등의 다양한 이해관계가 존재한다. 그렇기에 입지 개발, 전력 계통, 보조금 정책 등 정책 인프라의 역할이 매우 중요한 산업이다.
글로벌 해상풍력 시장은 유럽과 중국을 중심으로 가파르게 성장 중이다. 해상풍력 발전의 비용감소를 위해 발전단지와 터빈 용량의 대형화 추세가 뚜렷하며, 대단지 구성을 위해 발전단지-해안 간 거리도 멀어지고 있어 넓은 해역확보가 가능한 ‘부유식 해상풍력’이 주목받고 있다.
유럽은 정부 주도의 입지 개발, 효율적인 전력 계통 구축, 시장 성숙도에 따른 보조금 지원 등 선진제도를 구축해 해상풍력의 사업성을 확보한 상황이다. 중국은 강력한 보조금 정책을 통해 해상풍력발전 확대에 성공한 후, 지속 가능한 산업생태계 형성을 위해 제도 정비를 추진 중이다. 일본은 해상풍력 발전을 에너지 정책의 핵심 요소로 삼고 다양한 자금 지원 방안 마련 및 연구&개발을 진행하고 있다. 한국은 해상풍력 발전의 보급 지체 요인 해소를 위해 정부 주도의 제도 개선, 법안 및 정책 발의가 진행 중에 있다.
 태풍 최고등급인 17급의 강풍에도 끄떡없는 세계 최초의 부유식 해상풍력발전기를 광둥(廣東)성 양장(陽江)시 해역에 설치하고 있는 모습 (출처: 인민망)
중국 세계 최대 해상풍력 국가, 중국 2023년 기준 중국은 세계 최대 규모의 해상풍력 발전 설비 보유 국가로, 해상풍력 누적 용량이 38.4GW에 이른다. 2024년 4분기 기준 19.5GW 규모의 프로젝트가 건설 중이며, 계획·인허가 단계 프로젝트의 규모는 59.3GW다.
중국은 2021년까지는 최소한 석탄발전 기준 가격 이상의 안정적 수익을 보장하는 <FIT 제도>를 통해 해상풍력 보급을 확대했다. 이때 적용되었던 <FIT 제도>는 그해 말에 일몰되었지만, 그 한 해 동안에만 14.3GW의 신규 해상풍력이 설치되었다.
중국 정부는 2021~2025년 동안 52GW 규모의 신규 해상풍력 설치를 계획하고 있으며, 이후 2030년까지 해안을 접한 11개 지역 모두에서 해상풍력 개발이 계획되어 있다. 특히 광둥 지역에는 2024~2030년 동안 중국 전역에서 설치될 것으로 예상되는 90GW 중 약 26%인 24GW가 설치되어 중국 해상풍력 확대의 중심지가 될 것으로 전망된다. 더불어 남부에 위치한 광둥(24GW), 하이난(11GW), 푸젠(8GW) 등 3개 지역에 신규 물량의 약 48%가 설치될 것으로 예상된다.
해상풍력 단지 허가 기준 변경… 비용 절감 위해 프로젝트 규모 점점 커져 2023년 8월 중국의 해상풍력 단지 허가 기준이 변경되었다. 중국 인근 해역에는 이미 많은 해상풍력이 건설되어 추가 입지가 부족한데다, 어업 지역과 해양자원 개발 입지가 겹치는 등의 문제가 발생했기 때문이다. 기존에 ‘육지에서 10km 이상 떨어져 있으면서 수심 10m 이상’(double 10 regulation)이던 기준이 ‘육지에서 30km 이상 떨어져 있거나 수심 30m 이상’(single 30 regulation)으로 변경됨에 따라, 향후 신규 해상풍력 설비는 육지에서 더 멀고, 수심이 더 깊은 바다로 이동할 것으로 전망된다.
<FIT 제도>가 중단되고 해상풍력 입지가 더 멀고 깊은 바다로 이동함에 따라 ‘규모의 경제’를 통한 비용 절감을 위해 프로젝트 규모는 더욱 커지고 있다. ’22년~’23년 사이 허가를 받은 프로젝트의 평균 용량은 516MW로, ’21년 이전 상업운전을 시작한 프로젝트의 평균 용량인 226MW 대비 약 130% 증가했다. ’25년~’29년 동안 중국 남부를 시작으로 해상풍력 프로젝트의 평균 용량은 1GW를 넘어설 것으로 예상된다.
중국 남부 지방은 해안선이 길고 풍속이 빨라 해상풍력 잠재력이 풍부할 것으로 기대되며, 아직 미개발 입지가 많아 향후 중국 해상풍력의 중심이 될 것으로 전망된다.
터빈 용량 증가에 따라 블레이드도 길어져 현재 중국의 해상풍력 터빈 평균 용량은 10MW까지 증가했으며, 선두 업체는 최대 18MW급 터빈 제작도 가능하다.
’20년 설치된 해상풍력 터빈 용량의 평균은 5MW에 그쳤는데, ’23년에는 두 배인 10MW까지 커졌고, ’29년에는 12MW 수준이 될 것으로 전망된다. 터빈의 용량이 커지면 동일 규모의 풍력단지 건설 시 발전기 개수를 줄일 수 있어, 공사 기간 단축 및 비용을 절감할 수 있다.
터빈 업체인 Mingyang, Dongfang, Windey에서는 18MW급 터빈(프로토타입)을 생산하고 있다. 그중 특히 Mingyang은 독일에서 추진 중인 해상풍력 프로젝트 <Waterkant>에 18.5MW급 터빈을 공급할 예정이며, 22MW급 터빈 제작을 위한 연구개발을 진행 중이다.
한편, ’23년 중국 남부의 푸젠과 광둥 지역에 설치된 터빈의 평균 용량은 12MW로, 동부(저장 8.3MW)나 북부(산둥 8.5MW) 지방보다 크다. 그 이유는 푸젠과 광둥 지역 해저의 하부가 암반으로 이루어져 타 지방보다 터빈 설치를 위한 굴착에 더 많은 비용이 소요되는데, 공사비 절감을 위해 주로 대형 터빈을 설치하기 때문인 것으로 나타났다.
터빈의 용량이 점점 증가함에 따라 블레이드의 길이도 늘어났다. 상업운전 중인 터빈 가운데 Goldwind의 16MW급 모델에 적용된 블레이드의 길이가 123m로 가장 길다. 한편, Mingyang에서는 18~20MW급 모델에 적용할 143m 블레이드를 생산 중이다.
일본
일본 정부는 ’21년 발표한 「에너지 기본계획(제6차)」을 통해 ’30년까지 에너지 믹스에서 재생에너지의 비율을 기존 22~24%에서 36~38%로 대폭 상향 조정할 계획이라고 밝혔다. 특히 재생에너지 중 해상풍력 발전에 주목했는데, 일본의 지리적 특성상 산이 많고 평야가 적어 해상에서 안정적이고 강한 바람을 확보할 수 있기에 성장 가능성이 높다는 판단에서다.
일본 에너지 정책의 핵심 된 해상풍력 발전 일본의 풍력발전 설비 용량은 ’23년 말 기준 약 5.2GW로, 「에너지 기본계획(제6차)」에서는 ’30년까지 23.6GW (육상 17.9GW, 해상 5.7GW)로 확대할 목표를 세웠다. 일본풍력발전협회(JWPA)는 「WIND VISION 2023」에서 ’50년까지 전력의 3분의 1을 풍력발전으로 공급하기 위해 총 140GW(육상 40GW, 부유식 해상 60GW)의 설비를 도입할 것을 제안하고 있다.
일본 정부는 해상풍력 발전을 에너지 정책의 핵심 요소로 삼고 있다. 지난 ’20년 발표한 「녹색 성장 전략」에서 해상풍력을 14개 중요 분야 중 첫 번째로 꼽았다. 이를 지원하기 위해 민간과 정부의 합동으로 20조엔 규모의 자금을 조달하고, 이를 통해 150조엔 이상의 투자로 이어지는 ‘GX 이행 채권’과 NEDO(신에너지-산업기술종합개발기구)에 조성된 2조엔 규모의 ‘그린 이노베이션 펀드’를 포함한 다양한 자금 지원 방안을 마련했다.
또 ’24년 정기 국회에 해상풍력 발전 설치 장소를 현행 영해에서 배타적 경제수역(EEZ)으로 확대하는 「재생에너지 해역 이용법(개정안)」이 제출되었다. 국제적으로는 덴마크와 부유식 해상풍력 조사 및 R&D를 위한 기본 합의서를 체결하고, 미국과도 부유식 해상풍력 실용화를 위한 협력을 강화해가고 있다.
고용창출 및 경제파급 효과 기대 JWPA의 추산에 따르면, 풍력발전 140GW 도입은 ’50년에 연간 6조엔의 경제파급 효과, 35만 명의 고용창출, 연간 2조5000억엔의 화석연료 조달비용 절감 등의 효과를 가져올 것으로 예상된다.
해상풍력 발전은 공급망 전체에 3만여 개의 관련 부품을 필요로 한다. 현재 일본 내에는 풍차 제조업체가 없어 주요 부품 대부분을 덴마크와 미국 등 해외기업에 의존하고 있다. 해상풍력은 블레이드 비용이 전체의 20~30%에 불과하다. 그 외에 나머지 부분인 계류설비, 부품, 운영관리 시스템 등에서는 자국 생산화할 가능성이 있어 공급망 강화 및 산업 육성의 저변 확대도 기대할 수 있다. 일본 정부는 「해상풍력 산업 비전」을 통해 ’40년까지 발전 설비의 자국 내 조달 비율을 60%까지 끌어올린다는 목표를 설정했다.
일본 내 대기업 14곳, 기술연구조합 설립 일본의 부유식 해상풍력 발전 공급망에는 건설, 조선, 중공업, 제철, 해운 등 다양한 분야의 참여가 잇따르고 있다. 지난해 5월경 실증할 해역 및 사업자를 선정하여 실증사업을 시작했다. 현재 부유식 해상발전은 국내외 기업들이 크게 4가지 유형으로 실증을 진행하고 있으며, 아직 양산화 단계에 이르지 못한 만큼 저비용으로 대량 생산할 수 있는 기반 기술을 공동으로 개발하는 움직임이 활발하다.
일본에서는 지난해 3월 간사이전력, 미쓰비시상사 등 14개 대기업이 <부유식 해상풍력 기술연구조합>을 설립했다. 또 기업연합에서는 어떤 유형에서도 활용할 수 있는 기반 기술을 공동 개발하고 있다.
이들은 ▶부유체 부분의 표준화 및 신속한 대량 생산 기술 ▶발전 설비를 깊은 해저에 고정하는 기술 ▶바람이 부는 적지를 효율적으로 찾는 관측 기술 등의 분야를 공동 연구한다. 신설 법인에 참여하지 않은 관련 기업들과도 협력할 방침이라, 향후 더 많은 기업들이 공동 연구 및 개발을 진행할 것으로 보인다.
해상풍력 발전 육성에 힘 쏟는 일본 부유식 해상풍력은 현재 전 세계적으로 실증 실험이 활발히 진행 중이며, 향후 국제 경쟁이 치열해질 것으로 전망된다. 2030년 상용화를 목표로 아시아 시장 공략에 주력하고 있는 일본은 거대 쓰나미(Tsunami)와 태풍에 대한 내성을 부유식 해상풍력의 필수 조건으로 삼고 있다. 유럽과 달리, 자연재해에 강한 설계를 요구하는 아시아 시장에 판매할 기회를 높게 평가하고 있다.
이처럼 일본은 해상풍력 발전 육성에 많은 힘을 쏟고 있으며, 이는 우리나라 기업에도 좋은 시장 기회가 될 것으로 보인다. 일본은 해양 지반이 다양하고 발전 설비의 핵심 부품, 장비 제조 등을 여전히 해외에 크게 의존하고 있어, 유사 프로젝트에 참여 실적이 있는 한국 기업과의 협업에 관심을 보이고 있다.
한국 한국에서도 대형 해상풍력 발전단지 건설 사업이 속속 추진되면서 ’30년까지 최대 100조원의 경제파급 효과를 기대할 수 있게 되었다. ’24년 3월 정부는 「제10차 전력수급기본계획(전기본)」을 바탕으로 ’30년까지 설비 용량 14.3GW의 해상풍력 발전시설을 국내에 보급하는 것을 목표로 하고 있다.
「제10차 전기본」에 따르면, 우리나라는 현재 10%에 채 못 미치는 신재생에너지 발전 비중을 ’30년 21.6%, ’36년 30.6%까지 단계적으로 높여나가야 한다. ’30년까지 확충하기로 한 전체 신재생에너지 설비 용량은 약 40GW다. 이때까지 확충될 신재생에너지 설비의 약 3분의 1을 해상풍력으로 채워나간다는 것이 정부의 구상이다.
 사키야마 앞바다의 2MW 부유식 해상풍력발전소에 설치된‘하엔카제’는 일본 최초의 부유식 풍력발전 설비이다. (출처: 고토시 haenkaze.com)
현재 국내 기반이 거의 없는 상태 현재 한국의 상업운전 해상풍력 발전단지는 제주 탐라(30MW), 서남권(60MW), 영광(34.5MW)의 3곳에 불과하다. 개별 단지의 규모도 작아 세 곳을 모두 합친 누적 설비 용량이 124.5MW, 즉 0.1245GW에 그친다. 아직 국내 기반이 거의 없다고 볼 수 있는데, 6~7년 이내에 14GW 이상의 해상풍력 보급을 해야 하는 상황이다.
1GW는 일반적인 원전 1기 설비 용량 수준이다. 해안선에서 수십 킬로미터(km) 떨어진 바다에 1GW 규모의 해상풍력 발전단지를 건설하려면 5MW 터빈이 달린 풍력발전기 200개를 꽂아야 한다. 과거에는 1GW당 건설비가 통상 5조원 정도였는데, 최근 국제 원자재 가격 상승과 고금리 지속 여파로 7조원 정도로 높아진 것으로 추산된다.
1GW당 건설비를 7조원으로 잡으면 ’30년까지 14.3GW의 해상풍력을 국내에 보급하는데 약 100조원의 투자가 이루어져야 한다. 현재 발전사업 참여 허가를 받은 곳은 80여개 단지이며, 설비 용량이 27GW에 달하는 것으로 알려졌다.
 탐라해상풍력발전소 광고 (출처: 한국남동발전)
해상풍력 잠재 가능성 무궁무진
세계풍력에너지협의회(GWEC)는 전 세계 해상풍력 누적 설치 용량이 ’22년 63GW에서 ’32년 477GW까지 늘 것으로 보고 있다. 하루 절반만 발전하는 태양광에 견주었을 때 훨씬 안정적이고, 육상보다 바람 자원이 풍부한데다 대규모 개발이 쉬우며, 주변 환경 영향도 상대적으로 적다는 것 등 해상풍력의 장점이 점점 부각되고 있기 때문이다.
해상풍력으로 인한 고용창출 효과도 클 것으로 기대된다. 환경단체 그린피스의 발표에 의하면 1MW 추가 설치 시 해상풍력의 고용 예상 인원은 23.8명으로, 태양광(20.4명), 석탄(16.7명), 원전(13.7명), 육상풍력(8.2명), 가스(2.4명)보다 많다.
우리나라에는 발전기인 ‘터빈’과 몸체인 ‘타워’ 그리고 바다에 띄울 ‘하부구조물’ 등 해상풍력 주요 기자재를 생산하는 회사들이 많다. 터빈은 두산에너빌리티와 유니슨, 타워는 씨에스윈드, 하부구조물은 SK에코플랜트와 세아윈드, 바다에서 발전기를 설치할 설치 선박은 한화오션과 HD현대중공업 등이 있다. 해저케이블 분야에서는 세계적인 기술을 보유한 LS전선이 있다.
자연조건도 좋은 편이다. 해상풍력의 최소 적정풍은 초속 7m인데, 한국에너지기술연구원의 자원지도 분석을 보면 한국 연근해 해발 120m 상공에서는 대부분 풍속이 초속 7m를 넘어 해상풍력이 가능한 합격선 안에 있다.
세계적 해상풍력 기업들 진출 줄이어 그러다 보니 세계적인 해상풍력 회사들도 한국에 관심을 두고 있다. 세계 1위 풍력터빈 제조사인 덴마크 베스타스(Vestas)는 ’23년 9월 싱가포르에 있던 아시아·태평양 본부를 한국으로 옮기고 풍력터빈 핵심 부품과 기자재를 한국에서 제조할 계획이다. 또 다른 덴마크 기업이자 세계적인 해상풍력 회사인 오스테드(Ørsted)는 ’23년 11월 인천에서 70㎞ 떨어진 서해에 1.6GW 규모 국내 최대 해상풍력 발전 사업권을 얻었다. ’30년까지 8조원을 들여 발전단지를 건설할 계획으로, 가동 시 수도권 100만 가구가 쓸 양의 전력을 생산하게 된다.
노르웨이 국영 에너지기업 에퀴노르(equinor)의 자회사 반딧불이에너지는 ’23년 8월 국내 기업 포스코이엔씨와 「울산 반딧불이 해상풍력 프로젝트」를 위한 전략적 협력합의서를 체결했다. 울산항에서 약 70km 떨어진 해상에 750MW의 부유식 해상풍력 발전소를 건설하는 프로젝트다. ’30년 상업운전을 목표로 하며, 가동 시 연간 44만 가구에 전력을 공급하게 된다.
한편, 이외에도 영국 비피(BP), 프랑스 토탈(TotalEnergies) 등도 전남과 울산 등지에서 해상풍력 사업을 벌이고 있다.
해상풍력 특별법 필요 이처럼 산업 인프라나 자연조건이 나쁘지 않은데도 한국에서 그간 해상풍력이 활성화되지 않은 이유는 관련 법·제도의 뒷받침이 없었기 때문이다. 입지 발굴, 인허가, 전력 계통 연계 같은 일들을 사업자가 직접 알아서 해야 했다. 29가지 법률에 따른 각종 인허가를 최대 10개 부처와 지방정부로부터 받아내야 하는데, 이 기간만 평균 6년이 소요되었다.
지난 21대 국회에서 이런 문제를 해결하고자 정부 주도로 관련 입지를 확보하고 주민 의견을 수렴하는 등 행정 절차를 간소화하는 「해상풍력 특별법」을 추진했지만 끝내 통과되지 못했다. 22대 국회에서도 비슷한 법안들이 계속 발의되고 있다.
전 세계적인 탄소중립 질서 대응을 위해 해상풍력 발전의 중요성은 점점 커질 것으로 전망된다. 높은 잠재력을 가진 국내 해상풍력 발전은 전력계통 용량 및 배후 항만 확보를 통해 추후 산업의 확대에 대응해야 할 것이다. 이와 함께 차질 없는 보급을 위한 선도국의 성공 사례 연구도 병행되어야 할 것이다.
표1 내용중 1) 준 해상풍력은 육지에서 접근이 가능한 해상풍력 발전 설비를 의미한다.
<Energy News>
| 
장바구니
주문내역
