새로운 블루 오션-부유식 해상풍력발전
새로운 블루 오션-부유식 해상풍력발전
  • 김연민 울산대 산업경영공학부 교수
  • 승인 2018.10.04 17:15
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열린 논단

1. 왜 부유식 해상 풍력 발전 단지가 필요한가?

최근 자동차, 조선해양산업의 저조를 극복하기 위한 새로운 대안으로 부유식 해상풍력발전이 떠오르고 있다. 1GW(기가와트)의 부유식 해상풍력발전 단지를 조성할 때 3만5000명의 고용을 창출할 수 있다. 해상풍력발전은 풍력 부품 제조, 기자재, 운송 설치, 전력계통(케이블), 운영 및 유지 보수, 연구개발, 인증 및 실증, 지원항만 등의 산업을 창출한다. 향후 조선산업과 견줄만한 세계 1위의 부유식 해상풍력발전 산업을 육성하여 수출 산업화가 가능할 것이다. 부유식 해상풍력은 2010년부터 2030년까지 성장 속도가 8037%로 예상되며, 조선산업보다 2.7배 이상의 부가가치를 낳는다. 2030년까지 12GW 부유체 생산을 하면 하부구조물 수주물량은 15조 원에 육박할 것이다.

또 한국의 에너지 전환에 기여하여 정부 목표인 2030년 신재생 에너지 20% 달성에 크게 기여할 것이다. 부유식 해상풍력발전은 안전하고 환경친화적인 에너지이며, 고용효과가 높은 재생에너지 사업으로 산업생태계를 변화시킬 수 있다. 이러한 사업으로 기후변화에 대처하고, 미래의 아이들에게 안전하고 살기 좋은 환경을 제공하며, 자연과의 조화를 추구할 수 있어 울산은 향후 친환경 에너지 도시로 바뀔 것이다.

2. 부유식 해상풍력에 대한 관심이 집중되고 있다. 부유식 해상풍력은 어떤 것인가?

풍력 발전은 바람으로 풍력발전기 즉 풍력터빈을 돌리는 것이다. 풍력발전은 육상풍력발전, 해상풍력발전이 있고, 해상풍력발전은 다시 수심이 낮은 연안 가까이에 설치하는 고정식 해상풍력발전과 50~200m 깊이의 한바다에 설치하는 부유식 해상풍력발전이 있다. 부유식은 spar(원재) 방식, 반잠수식, 인장계류 식으로 나뉘며 부유체가 풍력터빈을 지탱한다. 9.5MW(메가와트) 풍력 발전기는 날개 길이 80m, 무게 35t, 허브 높이 105m 정도의 대형 구조물이다.

3. 부유식 해상풍력은 국내에서 유일하게 울산 앞바다에 건설되는 친환경 풍력발전단지라고 하는데, 고정식 풍력발전과 어떤 점이 다른가?

부유식이기에 기초구조물이 필요하지 않고, 지질 조사 비용을 절감할 수 있다. 울산에서 58km 떨어진 동해가스전 부근은 예전에 해양투기 지역 해저에 폐기물이 20cm 이상 쌓였다고 한다. 28년간 2949만t을 버려 어로가 어려운 구역이다. 이런 곳에 풍력발전이라는 친환경 재생에너지 단지를 건설하고자 한다. 풍속이 초당 7.5~8m로 연안에 고정식으로 설치하기보다 발전효율이 훨씬 높다. 어업과의 공생이 가능하며, 부유체가 어초의 역할을 해, 어종, 어획이 증가하며 대어장을 형성한다. 일본에서는 잿방어, 황조어, 보리새우 등이 늘어났다고 한다.

4. 왜 울산이 국내에서 유일하게 부유식 해상풍력발전에 관심을 두는가?

조선해양 사업과 부유식 풍력발전은 유사한 부분이 많다. 이미 해양플랜트 제작 능력과 주변 산업 인프라가 잘 갖추어져 있다. 특히 부유체는 용접이 대부분이어서 그간의 숙련 기술로 세계적인 경쟁력을 가질 수 있다. 또 시추선을 설계, 시공한 기술이 있기에 향후 부유체의 설계, 시공으로 손쉽게 사업 전환을 할 수 있다. 기왕의 크레인, 야드 등을 부유체 대량 생산에 이용하기 쉽다. 최근 현대중공업이 조선해양 사업의 부진으로 구조조정을 통해 수만 명의 노동자가 실직하게 되었다. 따라서 부유식 해상풍력으로 이런 숙련 기술 인력을 다시 고용할 수 있을 것이다.

울산 동해가스전 부근은 제주도에 버금가는 바람의 속도가 7.5~8m/초인 풍력 자원을 가지고 있다. 송전선로 확보가 쉽고, 향후 원전 폐로에 대응할 수 있으며, 이미 전력산업에 대한 높은 지역 수용성을 가지고 있다. 전력 수요처가 많으며, 향후 자동차, 조선해양 산업이 저조해도 이를 대체할 산업이 될 수 있다.

울산은 이미 동해가스전 부근에 울산테크노파크, 울산시, 동서발전, 서울대학교, 해양대학교, 울산대학교, 창원대학교가 참여해 200MW 부유식 해상풍력 실증단지를 설계하며 해상풍력 자원의 평가 기술을 개발하고 있다. 이외에도 750KW 부유식 해상풍력 시험 공장(파일럿 플랜트) 개발, 5MW급 부유식 대형 시스템 설계 기술 개발이 이루어지고 있어 지금 병행 추진되는 민간투자 사업인 대규모 해상풍력 발전 단지 조성에 큰 도움이 될 것이다.

5. 외국에서는 부유식 해상풍력 발전이 성공한 사례가 있는가?

2017년 영국 스코틀랜드의 하이윈드 (Hywind)는 효율이 68%에 이르렀다. 6MW 풍력터빈 5기로 이루어진 30MW 단지로 실증이 끝나고 상업 운전 중이다. 2011년 포르투갈 세투발 (Setubal)은 6~8MW 4기, 2013~2016년 후쿠시마는 5.2MW 3기, 2015년 사카이 야마는 2MW 등으로 경제성이 있으며, 태풍 등에 전혀 문제가 없다는 실증이 이미 끝났다.

이제 세계는 본격적인 상업 발전을 시작하려고 하고 있다. 캘리포니아 앞바다에 ENOW와EnBW와 Trident Winds의 1GW 프로젝트, 하와이 400MW 프로젝트, 타이완 타오요완 300~500MW 단지가 곧 착공될 것이다.

6. 우리의 해상풍력 기술 수준은 어느 정도인가?

우리의 기술 수준은 부유체 자체 설계를 아직 하지 못하지만, 시추선 설계 경험을 이용하면 곧 설계가 가능할 것이다. 풍력터빈은 두산, 유니슨 등이 만들고 있지만, 가격과 품질이 좋지 않다. 현재 대형으로는 지멘스 (Simens)가 8.5, 9MW, GE가 10MW를 생산하고 있으나 기술이전은 하지 않고 있다. 울산이 부유체 생산 허브가 되면 풍력발전기 회사로부터 OEM 생산이나 합작 투자를 받을 수 있을 것이다.

김연민 울산대 산업경영공학부 교수


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