글로벌 해상풍력동향 분석 및 해외사례 소개

글로벌 해상풍력 동향 분석 및 해외사례 소개

---

<목차>

 

1. 글로벌 해상풍력 운영현황

2. 고정식 해상풍력 보급 전망

3. 부유식 해상풍력 보급 전망

4. 에너지 섬 건설을 통한 해상풍력 보급 확대

 

---

1. 글로벌 해상풍력 운영현황

글로벌 해상풍력은 영국과 독일이 시장을 주도하고 있으며 중국이 급속히 성장 중이다. 2019년 신규 설치용량은 6,145MW이었으며 2020년 상반기에는 2,535MW가 설치되었는데 이는 2019년 전체 대비 41%에 해당한다. 2020년 상반기까지의 글로벌 해상풍력 누적 설치용량은 29,840MW로 영국·독일·중국이 전 세계 해상풍력 설비의 82%를 차지하고 있다. 현재 국내에서 운영 중인 해상풍력 단지는 총 6개 132.5MW이며 발전사업허가를 취득하여 추진 중인 사업은 27개 단지 약 4.2GW이다.

표 1 국내 해상풍력 사업 운영현황

 

전 세계적으로 해상풍력 사업은 터빈 대형화에 따른 발전량 증가로 경제성이 개선되고 있다. 해상풍력 터빈 1기의 평균 용량은 2010년 3MW 수준이었으나, 최근 10MW급 터빈이 상용화되었으며 향후 12MW급도 도입될 예정이다. 또한 2017년 유럽의 해상풍력 평균 이용률은 41.7%였으며 덴마크는 46.8%를 기록하였다. 국내 서남해 실증단지 및 한림해상풍력의 계획 이용률은 약 29%로 이는 유럽 평균의 약 70% 수준이다.

 

그림 1  해상풍력 1기 용량 및 블레이드 길이 및 유럽 주요국 해상풍력 이용률

 

---

2. 고정식 해상풍력 보급 전망

2030년 글로벌 신규 설치 용량은 30.9GW, 누적 용량은 약 230GW에 달할 것으로 예상되며 중국의 지속적 성장이 예상된다(총 59GW, 전체의 25.7%).

유럽은 2030년 영국, 독일, 네덜란드, 덴마크의 해상풍력 보급 비중이 전체의 69%를 차지하며 영국과 독일이 시장을 주도할 것으로 전망된다. 특히 프랑스는 2020년 해상풍력 설비를 보유하고 있지 않지만, 2030년까지 9GW 보급을 목표로 빠른 성장이 기대된다. 영국은 기후변화위원회 주도로 2030년까지 최소 40GW 보급계획 수립을 권고하였으며 독일은 해상풍력 법 개정안을 승인하여 2030년 20GW에서 2040년 40GW의 해상풍력 보급계획을 수립하였다.

아시아는 중국을 선두로 일본, 대만 및 우리나라가 해상풍력 보급을 적극적으로 추진하고 있다. 중국은 2019년 1.0GW를 건설한 이후, 글로벌 해상풍력 시장의 선두를 차지하였으며 풍황 조건이 뛰어난 해역이 중국해에 집중되어 있고 Goldwind 등 터빈 제조사의 가격 경쟁력 강화로 미국, 영국, 독일과 함께 Big Market이 될 것으로 예상된다. 또한 2025년부터 2030년까지 인도(4.2GW)와 베트남(5.2GW)에서도 설치용량 급증이 전망된다.

미국 해상풍력은 2020년대 중반 이후 본격 확대 예정으로, 2030년까지 22.6GW 보급 목표를 수립하였다. 미국의 해상풍력은 버지니아, 뉴욕, 매사추세츠, 노스캐롤라이나, 코네티컷 및 뉴저지 등 동부 해안의 6개 주에서 주도하고 있다.

그림 2  고정식 해상풍력 누적 설치용량 전망

---

3. 부유식 해상풍력 보급 전망

 

부유식 해상풍력은 1970년대에 최초로 개념이 도입되었으며 2000년대 MW급 시범 설치를 거쳐 2017년 상업 운전을 시작하였다. 부유식 해상풍력은 부유체 위에 터빈을 설치하는 기술로 해저 지반에 기초구조물을 설치하는 고정식과 대비되는 개념이다. 부유식 해상풍력은 50m 이상의 깊은 수심에서도 건설 가능하며 특히 고풍속·외해 지역에서 효과적이다. 일반적으로 고정식보다 이용률이 높으며 노르웨이 2.3MW 데모 터빈의 10년간 운영 실적 분석 결과 이용률이 약 56%로 고정식 대비 15%p 높은 것으로 나타났다. 국내에서는 울산광역시에서 부유식 해상풍력 건설을 추진 중이며 2021년 생산종료 예정인 동해가스전을 해상변전소 및 O&M을 위한 현장 기지로 가스 배관은 전력 케이블로 활용하는 방안을 구상하였다(2024년 1단계 200MW, 2030년 2단계 1GW 단지 조성이 목표).

그림 3 및 표 2  부유식 해상풍력 유형 및 특징

부유식 해상풍력은 2009년 세계 최초로 운전을 시작한 이후, 현재 약 136MW가 보급되었다. 향후 10년 동안 6.2GW의 부유식 해상풍력이 보급될 것으로 전망되며 현재 영국, 포르투갈, 일본, 프랑스, 노르웨이가 적극적으로 보급을 추진하고 있다.

그림 4  부유식 해상풍력 누적 설치용량 전망

 

우리나라는 계획상으로 2030년 글로벌 부유식 해상풍력 최다 설비 보유국이 될 예정이다. 부유식 해상풍력은 2030년 전 세계 해상풍력 설비에서 약 6%를 차지할 것으로 전망되며 보급 확대를 위해서는 부유체 설계와 생산 모듈화 부분의 경제성 확보가 필요하다.

해외에서는 전력 유틸리티뿐만 아니라 석유 대기업에서도 부유식 해상풍력 참여가 활발하다. 노르웨이 국영 석유회사인 에퀴노르는 부유식 해상풍력의 선구자로 최근 Shell 및 Total과 같은 메이저 석유회사와 협력을 추진하고 있다. 또한 ‘Hywind Tempen’과 스페인, 그리스 및 우리나라의 프로젝트에도 참여할 예정으로 최근 석유공사와 800MW 개발을 위한 기상 데이터 측정을 위해 Lidar 설치를 시작하였다.

 

표 3 글로벌 부유식 해상풍력 프로젝트 추진현황

---

4. 에너지 섬 건설을 통한 해상풍력 보급 확대

덴마크는 ‘기후행동계획 2020’에서 세계 최초의 에너지 섬 건설과 2050년까지 북해의 석유·가스 생산 중단 및 청정에너지로의 전환을 발표하였다. 에너지 섬은 인근 해상풍력 단지와 연계하여 전력 생산 및 송전망 허브로 활용하는 것이 주요 목적이며 덴마크는 2030년까지 2개의 에너지 섬 구축계획을 발표하였다. 해상풍력 단지의 초과 전력은 그린수소 등 녹색 연료로 전환하여 항공·선박·대형 트럭에 공급함으로써 수송부문에서의 재생에너지 활용성 확대에도 기여할 수 있다. 또한 에너지 섬은 여러 개의 해상풍력 단지를 연결하여 자국과 주변국에 전력을 공급할 수도 있다. 덴마크는 독일, 벨기에, 네덜란드 등 주변국과 국가 간 전력망 연계 협정뿐만 아니라 향후 구속력 있는 합의도 체결할 예정이다.

 

표 4 덴마크 에너지 섬 주요 내용

---

저자 

 

글 | 이순정
(한국전력공사 경영연구원 선임연구원)