국내외 풍력발전 현황 및 전망

Ⅰ풍력발전의 필요성 1. 외적요인의 변화 ○ 에너지 소비는 지속적으로 증가하고 있으나, 자원은 점차 고갈되어 가는 추세 (2010년까지 연평균 2.3% 증가) ·미국, EU 및 중국 등 주요 에너지 소비대국의 에너지 확보경쟁 가속화 ·OPEC의 시장지배력 강화 ○ 국제 유가 상승 등 에너지 시장이 불안정 ·우리나라의 에너지의 해외 의존도 97%, 원유의 중동의존도가 79.5%에 달함 ·에너지 자립화 방안 마련 필요 ○ 기후변화협약 및 교토의정서 발효에 따른 온실가스 배출규제 및 환경문제의 대두 ·세계 온실가스 배출량의 약 85% 내외가 에너지 부문에서 유발 ·우리나라의 경우 EU와 2009년까지 신규등록 자동차에 대해 CO2 배출량을 140g/km(현행 186g/km)로 감축 합의 ·세계반도체협회는 PFC 배출량을 2010년까지 10%(한국 ’97년도 기준)이상 감축 합의 ·교토 의정서에 따른 1차 협약대상국에서는 제외되었으나, 2차 대상국에 포함될 가능성이 매우 크므로 이에 대한 대비책 필요 2. 풍력에너지의 우수성 ○ 현재 가용성 측면에서 가장 풍부한 신재생에너지원 2010년도 예상 세계에너지 소비량의 약 250배의 잠재력을 지님<그림 1>

국내의 경우 약 1,069THh(267백만 toe)의 잠재력을 가지며, 이중 가용자원은 약 93TWh(23백만 toe)로 국내 총발전량(‘04년 기준 342TWh)의 27% 정도의 잠재력을 지님 한국의 경우 유럽 서북부 지역의 풍력잠재력에는 못미치지만, 세계 풍력산업 1, 2위인 독일, 스페인 등과 유사한 풍황자원분포를 가짐<그림 2>

○ 기존 전력원과의 가격 경쟁력 확보 ·2010풍력의 발전 단가의 경우 전기 생산 자체만으로 보면 기존의 화석연료를 이용한 발전 방식에 비해 높은 편 ·기존 발전의 CO2의 배출 또는 폐기물의 처리 등에 의한 환경 비용을 고려할 때 기존의 화석 연료에 의한 발전에 비해 시장가격이 높다고 보기 힘듬 ·유럽의 경우 외적 비용(external cost : 폐기물 처리비용 등)이라 명명하고, 이것을 모두 포함하여 사회적 비용(social cost of energy)이라고 정의하여 시장가격을 산출하려는 움직임을 보임<그림 3>

·외적 비용을 고려할 때 kWh당 풍력의 발전단가는 6유로 센트, 기존의 발전단가는 10유로 센트 수준임(출처 : EWEA, the Fact) ·기술 개발과 시장의 성장으로 발전 단가와 건설비는 계속 낮아지고 있는 추세임<그림 4>

2004년 현재 발전 단가 - kWh당 3.7유로 센트(O&M 비용 포함) 건설비 - kW 당 780유로 ☞ 2020년 전망 발전 단가 - kWh당 2.45유로 센트(O&M 비용 포함) 건설비 - kW 당 512유로 - 환율 1USD = 0.9328 EURO, 1USD = 1,200원 * : Wind Force 12, 2003.5 p35-p36 > Investment cost(건설비) : Installation cost > Investment cost(건설비) : Turbine cost(기자재비) + 설치/시공비 > 총 사업비 = 건설비 + PJT 개발비 ** : Wind Energy - The Facts, Vol.1 Technology p66 > Turbine cost(주기기 & BOP) 비율 = 건설비의 75% (해외/유럽 평균)　 > BOP : Tower, 전기/제어설비 등 - 2002년 건설비 = 823 EURO/kW, 기자재비 = 617 EURO/kW = 662 USD/kW - 2003년 건설비 = 797 EURO/kW, 기자재비 = 598 EURO/kW = 641 USD/kW ======================================참고-1 : 강원태백풍력 PJT 견적자료(GE-Energy 제공, 2003년) 근거 > 총 81MW급 규모(1.5MW x 54units), 건설비 1,069억원(1,100USD/kW) > Turbine cost 비율 = 건설비의 66.4% (국내) = 730USD/kW = (총 사업비의 53.8%) > 주기기와 BOP 상대 비율 = 82.8 : 17.2 참고-2 : 제주한경풍력 PJT 견적자료(남부발전 입수, 2002. 12) 근거 > 총 6MW급 규모(1.5MW x 4units), 건설비 109억원(1,515USD/kW) > Turbine cost 비율 = 건설비의 71.3% (국내) = 1,081USD/kW > 주기기와 BOP 상대 비율 = 77.1 : 22.9 ○ 이용률 측면 ·발전단가의 경우 이용률을 고려하여 산출됨 ·풍력 발전의 이용률은 25~45% 수준(육상 25~30%, 해상 30~45%, 출처 : wind direction) ·국내 한경, 행원의 이용률은 25~30% 수준(사업단 조사) ·이용률의 경우 풍력 발전 단지의 설비 규모 대 발전량을 산출하기 위한 의미로서 화석연료 또는 핵 발전 등에서의 효율을 판단하기 위한 의미가 아님 ·풍력의 경우 연료에 대하여 따로 비용을 지불하지 않기 때문에 풍력 발전을 다른 발전과 이용률로 단순 비교하는 것은 의미 없음 ○ 환경적 측면에서의 풍력에너지의 우수성 ·풍력발전은 기후협약을 위해 필요한 필수정책 중 하나인 CO2 저감에 매우 큰 효과를 지니며, 완성도 및 영향력이 큰 에너지 기술 ·유럽의 경우 풍력에너지를 통해 이미 년간 약 5천만 톤의 CO2 감소 효과를 지니고 있으며, 2010년 약 1억 톤의 감소효과를 기대 ·온실효과를 야기시키는 유해가스 배출량 감소에 가장 효과적인 방안으로 대두되고 있으며 CDM에서도 풍력에너지를 인정하고 있음 ·유럽 풍력산업계획에 따르면, 2020년까지 누적총계 100억 톤, 2030년까지 400억 톤, 2040년까지 약 900억 톤의 CO2 배출량 저감효과를 기대

3. 풍력산업 육성의 필요성 ○ 에너지원으로서의 풍력발전 ·유럽에서 이미 가능성에 대한 검증을 마친 에너지원 ·에너지 안보를 위하여 석유 에너지에 의존에서 탈피하기 위해 현시점에서 가장 현실적인 대안 ·kWh당 3~5유로 센트로 현실적으로 경쟁력을 갖춘 에너지원 ·외적비용을 포함한 사회비용을 고려할 때 기존 발전과의 경쟁력을 가지는 에너지원 ·현재 화석 연료의 대안으로 가장 주목 받고 있는 에너지원 ·다른 신 재생 에너지원과 비교할 때 가장 낮은 발전 단가<그림 6>와 필요 토지 면적<그림 7>을 가짐 kWh 당 발전 단가 (출처: The European Renewable Energy Study (TERES II), mid-range estimates) - 풍력 : 3~5유로 센트 - 태양광 : 18~20유로 센트 전후 - 수력 : 6~7 유로 센트 GWh당 필요 토지 면적 (출처 : EWEA, The fact 1990년 기준) - 풍력 : 800~1,355m2 - 태양광 : 3,237m2 - 화력발전 : 3,642m2

○ 산업으로서의 풍력발전 ·IEA의 전망에 의하면 풍력의 경우 2020년에는 전세계 발전량의 11.94%를 차지하며 2040년에는 23.26%를 차지할 것으로 예상하고 있음 ·현재 풍력 발전 산업의 연 평균 성장률은 30%정도이며 이 추세는 2040년까지 계속될 전망 ·2020년 1,245GW(3,053TWh) 규모로 성장할 전망 ·2010년 년간 약 250억 달러의 풍력발전 시장 창출 기대 ○ 국내 산업 활성화 21C 첨단산업으로 육성 시 수출산업 및 고용창출의 효과 국내 산업화가 될 경우 1MW당 22명(생산과정 17명, 건설과정 5명)의 고용효과 기대(수입에 의존할 경우 고용효과는 25%로 감소) 2012년 국산화를 통한 보급목표(2,237MW) 달성 시 직접적으로 약 3조원의 국내 산업 육성 기여도와 약 5만명의 고용효과 달성 기대 Ⅱ. 해외 풍력에너지 현황 및 전망 1. 해외 기술개발 현황 ○ 기술의 개발 및 발전단가 저감을 위해 점차 대형화 추세임 ·3MW 시스템 상용화를 앞두고 있으며, 4.5MW, 5MW 시스템에 대한 실증연구 수행중 ○ 해상풍력발전단지 건설 및 기술개발이 활발히 진행중 ·해상풍력의 경우 건설단가는 육상에 비해 비싼 편이나, 우수한 풍황조건으로 인해 약 40%이상의 전력생산량을 높일 수 있음 ·해상풍력 건설비용 : 1.5~1.7M /MW (육상 : 0.7M /MW) ·유럽의 경우 2020년까지 약 70GW의 해상풍력발전단지 건설을 통해 전세계 전력 소비량의 12%를 풍력에너지로 대체 예정<그림 13> 2. 해외 보급현황 ○ 90년대 이후부터 꾸준히 증가추세이며, 최근 5년간 누적용량은 연평균 28%의 증가율을 보임(그림 15.) ○ 2004년 현재 전세계 풍력발전 설치용량은 47,912MW로 약 2,300만 가구(유럽기준)에 전력공급이 가능한 수준임 ·유럽이 세계 누적 설치용량(2004년 기준)의 75%를 차지하며, 전세계 고용인원(약 10만명) 중 80%가 유럽에서 종사 ·상위 5개국이 전세계 설치 용량의 78.7%를 차지하며, 아시아 시장이 급성장하는 추세임 ·국가별로는 독일이 전세계 설비용량의 34.5%를 차지하여 세계 제 1위이며, 스페인 미국 등의 순위임(그림 16.) ·독일 스페인의 경우 자국 전력소비량의 약 6%를 풍력에너지가 담당하고 있으며, 네덜란드의 경우 약 22%를 풍력에너지가 담당 ○ 2002년 한해동안 약 70억 유로, 2003년 90억 유로의 투자가 이루어졌으며, 2020년까지 약 6,920억 유로의 투자가 예상됨 Ⅲ. 해외 각국의 풍력에너지 동향 ※ 출처 : EWEA, GWEA, IEA Annual Report, WindForce12 등 다수 자료 1. 각 대륙별 풍력에너지 동향 ○ 최근 5년간 평균 30%의 시장성장률을 가지며, 급속도로 시장이 팽창하고 있음 ○ 풍력발전 시스템 제조업체들이 합병 및 인수를 통해 대형화 추세 Vestas 社의 NEG-Micon 인수합병 Siemens 社의 Bonus 인수 ○ 유럽시장의 경우 육상풍력단지의 포화상태가 다가옴으로서 Re- powering 시장의 창출 및 해상풍력으로의 진출이 활발히 진행중 ○ 아시아 및 북미(캐나다) 시장이 급성장하고 있음 ○ 풍력발전시장의 초기단계에서는 고정가격제 및 인센티브 제도를 통한 산업육성 및 시장촉진정책을 택한 국가들이 시장을 주도해 나가고 있음 ○ RPS의 성급한 도입은 자칫 산업체의 부담 및 시장의 위축을 가져올 수 있음 2. 독일 : World Leader ○ 2004년말 기준 16,649MW의 설비용량으로 전세계 풍력발전 설비용량의 34.7%(세계 1위)를 차지함(자국내 전력소비량의 6% 수준) ○ 2010년까지 전력소비량의 8%, 2030년까지 15%(25,000MW)의 목표 설정 ○ 자국내 시스템(4.5MW, Enercon)의 개발지연으로 보급이 지연되고 있음 ○ 신재생에너지 지원 법률 제정 ·EFL(Electrical Feed Law, 1991) : 모든 신재생에너지 생산자에게 국내 전력 판매가의 90%까지를 보장해주는 제도 시장창출 및 기존 전력원과의 경쟁력 제고 등에 매우 효과적 ·new Renewable Energy Law(2000) : 풍력발전 개시 후 5년 후부터 가격 보장을 줄이는 방안이지만, 풍력발전의 경우 이미 경쟁력을 확보하였으므로 이 제도에 상관없이 지속적인 투자가 이루어지고 있음 ·각 지자체별로 신재생에너지 달성 목표를 제시하여 꾸준한 시장창출 지자체의 경우 신재생에너지 목표 달성은 물론 지속적인 고용창출 효과를 얻음 ·낮은 대출 이율을 적용하여 투자자들의 부담을 줄임 ·EEG(Erneuerbare-Energien-Gesetz, 2004) : 재생에너지의 기술개발과 생산의욕을 장려하기 위해 고정우대가격제도(FIT) 시행 육상 : 부지별 풍황에 따라 5.5~8.7c /kWh의 차등 구매가격 적용 해상 : 해안으로부터의 거리에 따라 6.19~9.1c /kWh의 차등 구매가격 적용 보조금 지원 및 저리의 융자 생산 장려금 지원 및 초기설비비 지원 3. 스페인 : Southern Europe’s Powerhouse ○ 1993년 52MW의 설비용량만이 존재하였으나, 각 지자체의 정책 및 국가차원의 지원책을 바탕으로 급속도로 시장이 성장 ○ 2004년말 기준 8,263MW의 설비용량으로 전세계 17.2%의 설비용량(세계 2위)을 가짐(자국내 전력 소비량의 6% 수준) ○ 2020년까지 최소한 12%(20,000MW)의 전력을 풍력으로 대체예정 ○ 국가 및 지자체의 신재생에너지 지원책 ·고정가격제(1994) : 5년간 신재생에너지 발전사업자에게 장려금 지급 ·AET(Average Electricity Tariff) : 풍력발전사업자에게 전력판매 소매가의 80~90%를 지원하도록 법률을 수정하였으며(1998), kWh당 7.2c 를 지원함 ·각 지자체에서는 풍력발전 목표를 설정해 시장을 창출하였으며, 이를 통해 지역경제 부흥 및 고용창출 효과를 거둠 ·Galicia의 경우 2010년까지 지역내 전력 소비량의 55%(4,000MW)를 풍력으로 대체한다는 목표로 발전사업자 및 시스템 제조사에 투자지역에 대한 토지사용권을 제공 ·Navarra 지역의 경우 EHN(Energia Hidroelectica de Navarra)에 의해 대부분의 풍력발전단지가 건설되었으며, 이미 지역 전력의 50%를 풍력이 담당 2004년말 기준 4. 미국 : Waking Gian ○ 1980년대 세계 풍력발전 시장을 주도했으나 정책적인 문제로 인해 유럽에 주도권을 내줌 ○ 6,750MW로 세계 시장 점유율 14..1%로 세계 3위의 설비용량을 지님 ○ 풍력발전 단지 조성에 사업비 지원 ○ 미국동부 Cape Cod 400MW, New York 동부 연안 140MW 해상풍력발전단지 추진 등 ○ 2020년까지 미국 전력 소비량의 6%(100GW) 달성이 목표 ○ 풍력에너지 지원정책 · PTC(Production Tax Credit, 1992) Incentive : 초기 10년간 생산세액, 투자세액 면제 등의 세제 우대제도(소득세 감면 : 1.9cent/kWh) ·2020년까지 신규증설 발전량의 4%를 신재생에너지로 공급(풍력발전 5%) ·RPS(Renewable Portfolio Standards) 5. 덴마크 : Commercial Success ○ 2004년말 기준 3,083MW의 설비용량(전력 소비량의 22%)으로 전세계 설비용량의 6.4%를 차지(세계 4위) ·전세계 1위의 풍력시스템 업체(Vestas)와 최대의 해상풍력단지(Nysted)를 보유 ·풍력발전에 대해 공, 사, 개인, 단체의 구별 없이 우호적으로 협조 ·현재 건설된 풍력발전기의 80%를 개인이나 협동조합이 소유 ○ 수입 연료들에 대한 의존성을 줄이기 위해 친환경적, 재생가능 에너지로 전환 ○ CO2 배출량 저감을 위한 에너지 플랜 ‘에너지 21’ 추진 ○ National Action Plan : 2030년까지 풍력에너지로 전력수요량의 40% (4,000MW)를 보급하려는 계획 ○ 풍력에너지 지원정책 FIT(Feed-in Tariff) : 현재는 풍력시장이 활성화 되어 자유롭게 거래되고 있으나(거래가는 5c /kWh), 이자율을 낮추어 줌으로서 풍력발전의 이점 제공 환경에 대한 보상으로 1.3c /kWh를 지급함 6. 인도 : Develpoing World Pioneer ○ 2004년말 기준 시설용량 3,000MW로 세계시장의 6.3%를 차지함(세계 5위) ○ 2012년 까지 5,000MW의 보급을 목표로 함 ○ Vestas RRB, Suzlon 등의 기업에서 자국내 설비의 80%이상을 자체 제작함으로서 고용창출 및 발전단가 저감을 야기 ○ 풍력에너지 지원책 ·MNES(Ministry of Non-Conventional Energy Sources) : 빠른 경제성장에 따른 화석연료의 사용을 줄이고 신재생에너지를 개발 ·정부차원(MNES)의 풍황자원 측정 네트워크 구성을 통해 풍력 보급의 기반을 조성함 ·금융이자 삭감 및 면허세, 판매세 등의 면제를 통한 금융지원책 마련 풍력발전설비 설치시 첫해에는 직접세의 80% 면제 10년간 세금 면제 및 기타 지자체의 인센티브 존재 7. 일본 ○ 2004년말 기준 시설용량 991MW로 세계시장의 2.1%를 차지함(세계 8위) ○PESP(Primary Energy Supply Plan) : 2010년까지 전력량의 3,000MW, 2030년까지 6,020MW를 보급예정 ○ 미쓰비시 중공업의 경우 2004년 미국내 시장점유율 30% 달성(출처 : windpower2005 미쓰비시 발표자료) ○ 미쓰비시를 제외할 경우 제어기술 개발을 통한 풍력발전 시스템의 이용효율 제고를 위한 기술개발 및 보급확대를 위한 정책발굴에 치중 계통연계 안정성, 기술적 안전성, 낙뢰 방지, 태풍에의 안전성 및 발전량 예측 등에 대한 R&D 활동에 중점을 둠 ○ 신재생에너지 지원책 정부차원의 실증단지 지원 및 신에너지사업 지원책(New Energy Business Support Programmes)을 통한 산업에의 유리함 제공 신재생에너지를 이용한 전력의 고가 매입(지역별 17~28￥/kWh) 및 정책 실시 환경조화형 에너지 환경 조성을 위한 보조금 지원 및 소득세 감면 지방공공, 비영리 민간 사업자에게 1/2을 정률 보조 8. 영국 ○ 2004년말 기준 991MW로 전세계 시설용량의 1.9%를 차지(세계 9위) ·유럽에서 가장 우수한 풍황자원에도 불구하고, 개발에 대한 저항 및 며확한 정책의 부재로 시장이 침체되어 있었음 ○ 2010년까지 발전량의 10%, 2020년까지 20%를 신재생에너지로 충당할 계획이며, 그 중 풍력이 대부분을 차지 ○ 신재생에너지 지원책 ·Green Certificated-based market incentive : 최근에 지원제도의 정비를 통해 침체된 풍력 시장에 위험요소를 줄여주었으며, 이를 통해 풍력에너지의 보급이 활발해 짐 ·ROCs(Renewable Obligation Certificates) : 신재생에너지 발전사업자에게 MWh당 증서를 발급하고 이를 거래할 수 있도록 함(풍력의 경우 평균 거래가는 30/MWh) 9. 캐나다 ○ 2004년말 기준 시설용량 444MW ○ 우수한 풍황자원을 바탕으로 2012년까지 5,000MW의 보급을 목표로 함 ○ 풍력에너지 지원책 WPPI(Wind Power Production Incentive) : 10년간 kWh 당 1센트를 지원 RPS를 통하여 각 지자체에서 보급목표를 설정