[일렉트릭파워] 우리나라의 해상풍력산업은 한마디로 과거 10여 년동안 실패의 연속이었다. 우리나라 속담에 실패는 성공의 어머니란 말이 있는데, 속담이 의미 있다는 사례를 보여주는 것이 국내 해상풍력사업이다.

정부의 뉴그린딜(NGD, New Green Deal) 정책의 선두주자로 한국풍력산업은 지난 7월에 전남 영광군 안마도 앞바다 해상풍력산업(528MW, 2조5,000억원 소요)에 대한 산업통상자원부로부터 전기사업허가를 취득했다. 한국전력과 전력계통연계도 합의했다.

현재 환경영향평가 등 지방정부인 영광군에서 건설 관련 허가를 취득하기 위해 준비 중이다. 향후 2021년까지 마무리해 2022년에 착공하고 2023년에 준공 예정이다.

글 · 이임택 한국풍력산업 대표이사 공학박사

해상풍력산업, 2030년까지 지속적 증가세
해상풍력 산업분야는 과거 10년간 숱한 시행착오를 거듭한 이후에 이번 정부 들어 에너지전환 정책의 성과를 올리는 사례에 해당한다.

서남해 2.5GW 해상풍력단지 계획은 이제 60MW를 설치했지만, 4대 조선회사가 풍력터빈 제조업에 참여해 1조원 이상의 투자비용을 소비하고 사업을 철수하는 상황을 맞기도 했다.

안마도 해상풍력발전 사업은 정부가 2030년까지 해상풍력을 12GW까지 확대하겠다는 원대한 사업의 최초 실천 사업으로 주춧돌을 세우기 위해 한국풍력산업은 노력하고 있다.

이 사업은 한수원, 현대엔지니어링 및 전남개발공사가 제휴해 진행되고 있으며, 정부 R&D 사업으로 지원받아 추진하고 있다.

전세계적으로 해상풍력은 지난 10년동안 2GW에서 30GW로 15배 증대했으며 향후 10년간은 매년 6~30GW로 증대해 누계 205GW로 확대될 전망이다. 일자리 창출은 향후 5년 내에 90만개가 만들어질 것이라는 전망이다(17.3명/MW×52GW×25년).

해상풍력산업은 2019~2024년에는 연간 18.6% 성장이 예상되며 2025~2030년에는 연간 8.2% 증가세를 보일 전망이다. 기존 산업은 감소하고 있는 상황에서 유일하게 코로나19 발병 이후에도 급속히 성장하고 있는 분야다.

전력생산단가도 초기에는 정부지원을 받아 성장했지만 유럽에서는 이미 화석연료로 생산하는 전력보다 저렴하다.

우리나라도 초기 정부지원을 받지만 5년 혹은 10년 이후에는 화석연료의 발전단가보다 낮아질 것으로 전망된다.

이 분야의 기술은 비약적으로 계속해서 발전해 나가고 있다.

풍력터빈 발전용량은 2000년에 1MW 규모였지만 2020년에는 10MW 규모가 시장에 선을 보이고 있다. 전세계적인 화두는 현지조달 자재의 증대, 지역고용 증대, 지역경제 진작 및 지역 업계를 세계시장에 참여할 수 있는 방안 등이 공론화되고 있다.

전라남도 신안군이 8.2GW 해상풍력사업을 추진하면서 지역주민, 어업인들과의 합동으로 사업을 추진하는 사례는 시사하는 바가 크다.

석탄·원자력은 감소··· 풍력·태양광은 증가
IEA는 1980년대 수력과 기름, 석탄이 주요 에너지원으로 역할을 해왔으며, 1990~2010년대에는 수력과 원자력, 석탄이 주종을 이뤘다고 분석했다.

2020년대로 들어서 풍력과 태양광 등 재생에너지원이 큰폭으로 늘어나 에너지전환이 본격적으로 진행되면서 큰 변화를 보일 것으로 예상된다. 기존 에너지원으로 자리매김했던 수력은 비중면에서 상대적으로 줄고, 원자력과 석탄은 감소되며, LNG 가스발전이 어느 정도 몫을 유지할 전망이다.

특히 석탄은 코로나19 팬데믹을 겪으면서 인류가 청정환경의 중요성을 인지하면서 대기오염의 주범으로 몰려 2050년대에는 획기적으로 감소하게 될 것으로 전망했다.

반면 재생에너지인 태양광과 풍력이 주요 자원으로 부상하면서 가변성 있는 단점을 에너지저장기술의 발전으로 해결할 것으로 보인다.
블롬버그에서 전력생산량을 적시해 에너지원의 변화를 제시하기도 했다.

OECD 국가들의 전력소비량은 연간 약 1만8,000TWh를 전후해 향후 큰 변화가 없을 것으로 전망하고 있다.

그러나 에너지원의 변화에서 풍력과 태양광이 크게 부상하고 있는 점을 인지할 수 있다.

특히 풍력터빈은 기술이 일취월장해 전력계통의 운영에서 안전도(Stability)를 획기적으로 향상할 수 있도록 출력조절을 할 수 있게 됐으며, 전력시스템의 품질(Quality)을 향상하는 기능(Ancillary Services)을 갖췄다.

이는 대형 풍력터빈의 발전기가 전력을 생산해 전력계통에 연계하는 시스템이다. 바람의 힘을 기계적인 힘으로 전환해 프래밍의 오른손 법칙에 의해 생산된 교류전력을 모두 직류전력으로 바꿔 바람의 변화속도에 대응하고 이를 다시 교류로 전환해 전국 교류전력 계통망에 연결하는 과정을 거친다.

이 과정에서 가변성 바람자원을 기계적으로 전환하는 과정에서 가속력을 일부 조정하고 다음으로 직류로 전환해 다시 교류로 전환하는 시스템이 컨버터와 인버터를 사용하게 되는데, 이는 자체의 조절 기능을 갖추고 있다.

또 바람의 속도가 변화하면 각기 다른 풍속마다 전력생산의 극대화 기능(MPPT)을 부여해 유효 전력생산을 많이 하고, 무효 전력생산을 할 수 있다.

다시 말해 역률(Power Factor)를 조정할 수가 있다.

원자력 발전량의 증감조정장치를 고정시키고 에너지 이용을 극대화하기 위한 전력의 저장장치로 양수발전설비를 우리나라에선 많이 구축해 계통의 안전을 도모하고 있다. 하지만 실제로는 계통의 주파수 조정에 더 많이 이용되고 있다.

이 기능을 Ancillary Services라고 하며, 대형 풍력터빈(5~10MW 규모)이 가지고 있다. 따라서 향후 대형 해상풍력발전단지 운영에 있어서 전국 전력시스템 운영회사는 해상풍력단지가 Ancillary Services 기능을 갖추면 이에 상당한 전력요금의 보상(양수발전에 주는 혜택과 같은 수준)을 해야 할 것이다.

그린뉴딜 정책에 힘을 모아야 할 때
풍력터빈 기술이 발전함에 따라서 일반 대중이 염려하는 전력의 가변성을 넘어 안전성을 유지할 수 있다는 점을 인지하고 많은 국민의 이해를 바란다.

전세계적인 변화의 물결은 청정하고 인류가 수만년동안 이용하고 살아왔던 자연에너지로 산업화된 사회의 전력공급에도 지장없이 해결할 수 있다는 점을 인지해야 한다.

우리나라가 과감히 추진하는 그린뉴딜(Green New Deal) 정책에 힘을 모아야 할 것이다.

특히 정치권에서 법학전공하고 법만으로 사회를 다스리는 인사들의 정쟁의 도구로 에너지전환 정책을 갑논을박 하지 않길 건의한다.

에너지도 집중적이고 엘리트적인 운영을 지양하고 민주화와 같이 전국에 산재한 에너지를 사용하면서 전국민이 행복을 추구하는 삶을 영유할 수 있도록 해야 한다.

풍력과 태양광과 같은 자연에너지는 영속적으로 접할 수 있기에 우리나라도 에너지 자원국으로 이 분야 산업국으로 젊은이에게 직업을 제공하는 방안으로 지방경제를 부흥하면서 영속적인 문화생활을 할 수 있게 힘을 합쳐 노력해야 할 것이다.