유럽서 6MW 이상 대형 터빈 설치 확대되면서 해상풍력 단지 경제성 향상
[에너지데일리 변국영 기자]유럽에서 꽃을 피운 해상풍력이 바람이 전세계로 불고 있다. 친환경은 물론 비용 하락에 따른 경제성 확보로 해상풍력이 차세대 에너지로 각광을 받고 있는 것이다. 비약적인 발전을 하고 있는 해상풍력은 이제 아시아로 불어오고 있다. ‘재생에너지 3020’을 추진하고 있는 우리나라 역시 해상풍력이 큰 역할을 해야 한다. 풍력의 대부분을 해상풍력으로 달성한다는 목표를 세웠기 때문이다. 이런 가운데 포스코경영연구원은 최근 ‘아시아에 불어오는 해상풍력’이라는 보고서를 내놓았다. 이를 중심으로 전세계에 불고 있는 해상풍력의 성장 배경과 전망을 알아본다.
▲빠르게 성장하는 해상풍력
2017년 세계 해상풍력 신규 설치용량이 4.3GW에 달하면서 누적 용량은 전년보다 30% 증가한 18.8GW로 늘어났다
해상풍력 누적 용량이 2011년 4.1GW 대비 4.6배로 확대되며 연평균 29% 증가했는데 같은 기간 풍력발전 전체 용량의 연평균 증가율 15%보다 훨씬 빠른 속도를 보이고 있다. 이에 따라 전체 풍력발전에서 해상풍력이 차지하는 비중은 2011년 1.7%에서 2017년 3.5%로 꾸준히 늘어나고 있다.
유럽은 해상풍력 시장의 허브라고 할 수 있다. 영국과 독일 등 유럽 국가들이 북해를 중심으로 해상풍력 개발을 주도하고 있기 때문이다.
2017년 유럽의 신규 설치용량은 3.1GW로 역대 최고치를 기록했고 이에 따라 누적 용량은 15.8GW로 증가해 현재 총 4149개의 터빈이 그리드에 연결돼 있다. 영국, 독일, 덴마크, 네덜란드, 벨기에 5개 국가가 유럽의 98%, 세계 전체의 82%를 차지하고 있다.
유럽 외에서는 중국을 제외하면 아직까지 상용 프로젝트 실적이 미미한 상황으로 유럽 5개국과 중국이 전세계 해상풍력의 97% 차지하고 있다.
하지만 2000년대 후반 유럽 내 해상풍력 투자가 본격화된 이후 2015년부터 신규 용량이 비약적으로 증가하고 있다. 1990년대와 2000년대 초반의 태동기를 거친 유럽 해상풍력 시장은 이제 본격적인 성장기에 진입한 것으로 평가되고 있다.
특히 지난 3년간(2015∼2017년) 설치된 신규 용량은 지금까지 총 누적 용량의 절반 가량인 7.7GW에 달하며 향후 3년간(2018∼2020년) 약 10GW의 신규 용량이 추가될 것으로 예상되고 있다.
▲비용 하락으로 가속도
해상풍력은 더 이상 ‘미래형’이 아닌 ‘현재형’ 에너지로 부상하고 있다. 해상풍력은 비용이 높아 경제성이 떨어지는 기술로 여겨졌지만 기후변화 대응 노력과 기술 발전에 따른 비용하락에 힘입어 육상풍력의 단점을 보완할 수 있는 현실적인 대안으로 각광 받고 있다.
각국 정부는 친환경 에너지 보급을 확대하는 과정에서 육상을 중심으로 풍력 투자를 확대했다. 하지만 육상풍력은 소음이나 주변경관 훼손과 같은 문제점을 유발했고 최근에는 부지확보의 어려움도 커지고 있다.
이에 반해 해상에 설치할 경우 대규모 풍력단지를 조성하기 수월하고 육상 보다 양질의 바람을 확보함으로써 설비 효율을 높일 수 있어 해상풍력에 대한 투자 매력이 높아지고 있다.
유럽에서는 최근 들어 6MW 이상의 대형 터빈 설치가 확대되면서 해상풍력 단지의 경제성이 향상되고 있다. 2017년 유럽에서 새롭게 가동에 들어간 해상풍력 터빈의 평균 용량은 5.9MW로 2010년 3MW 대비 약 2배로 커졌다.
MHI Vestas, Siemens Gamesa 등 주요 터빈 제작사들의 대형 모델 공급 경쟁이 치열해지며 최근 7∼8MW 터빈들도 설치·가동되기 시작했다. 현재 상용 가동 중인 최대급 터빈은 영국 Burbo Bank Extension 프로젝트에 설치돼 2016년 말 가동을 시작한 MHI Vestas의 V164-8.0MW 터빈3다.
2020년 이후에는 10∼15MW 규모의 초대형 터빈이 속속 등장하고 부유식 단지 건설도 확대될 전망이다. 유럽에서는 고효율 경량 터빈 개발을 목표로 산학 협력으로 10MW 해상풍력 터빈을 개발 중이며 GE Renewable Energy는 2021년까지 12MW급 초대형 터빈을 도입해 해상풍력 시장을 적극 공략하겠다는 방침이다.
2017년 11월 스코틀랜드에서는 노르웨이 오일업체 Equinor이 개발한 세계 최초 상용 부유식 해상풍력 Hywind(30MW) 프로젝트가 가동을 시작, 가동 이후 3개월 평균 설비이용률이 65%에 달했다.
이 프로젝트는 6MW 터빈 5기를 설치했는데 수심은 95∼120m에 달한다. 이는 석탄·LNG 복합발전소의 55%보다 높은 수치로서 향후 수백MW급 대규모 부유식 단지 개발의 가능성을 보여줬다는 평가다.
그렇다면 해상풍력의 비용은 어느정도까지 떨어졌을까. IRENA에 따르면 세계 해상풍력의 균등화발전단가(LCOE)는 2010년 U$0.17/kWh에서 2016년 U$0.14/kWh로 하락했다. 같은 기간 육상풍력의 LCOE는 U$0.08/kWh에서 U$0.06/kWh로 떨어졌고 태양광은 U$0.36/kWh서 U$0.10/kWh로 낮아졌다. 해상풍력 LCOE 하락은 설비이용률 향상, 공급사슬 성숙에 따른 설치·물류 효율성 제고, 경쟁입찰 시행 등에 따른 결과로 풀이된다.
같은 기간 해상풍력의 총 설치비용은 8% 증가했는데 이는 터빈의 대형화와 육지로부터의 거리와 같은 요인으로 건설·수송 비용 등이 늘어난 영향으로 분석된다.
터빈의 대형화, 설치·운영 노하우 축적에 힘입어 2020∼2022년 가동될 프로젝트들의 경우 LCOE가 30∼60%가량 추가로 떨어져 U$0.06∼0.10/kWh 수준까지 내려갈 전망이다. 영국에서는 신규 원전보다 저렴한 프로젝트가 등장하기 시작했고 독일과 네덜란드에서는 ‘보조금 제로’ 프로젝트도 나타났다. 2017년 9월 11일 영국에서 실시한 경매에서 낙찰된 Hornsea (1,386MW)와 Moray Offshore Wind Farm(950MW) 프로젝트는 최저 전력판매 단가가 57.5파운드(U$80)/MWh로 확정됐다. 2년 전 열린 영국의 바로 직전 경매에서 낙찰된 해상풍력의 평균 판매가격 117.14파운드/MWh 대비 51% 낮은 금액이며 힝클리 원전의 전력구매계약가격 92.5파운드/MWh보다도 38% 낮은 수준이다. 2017년 4월 독일 경매에서 총 1380MW 규모 3개 프로젝트, 2018년 3월 네덜란드에서 Hollandse Kust 1&2(총 700∼750MW)는 ‘보조금 제로’ 프로젝트로 낙찰됐다.
