글로벌 전기 에너지 수요 및 해상풍력 전망
글로벌 전기 에너지 수요 및 해상풍력 전망
  • 전기저널
  • 승인 2019.06.10
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이철민 한전 경영연구원 선임연구원

1. 개황
가. 전기 에너지의 수요 증가

연례 세계 에너지 전망 보고서(World Energy Outlook 2018)는 글로벌 에너지 시장에서 전기 에너지의 수요 증가와 신재생 발전 비중 증가를 전망했다. 구체적으로 살펴보면 전기 에너지의 수요 형태 및 발전원 구성 등을 분석했는데 먼저 전기 에너지 수요 연간증가율을 다른 에너지원 증가율의 두 배에 해당하는  2.1%로 전망했다. 이는 전기모터, 전기차, 냉·난방용 등에서 전기 에너지  수요 증가가 예상된다는 것이다. 이에 따라 최종 에너지 소비에서 전기가 차지하는 비중을 현재 약  20 % 수준에서  2040 년에는 약  25%까지 증가한다고 전망했다. 한편 전기 에너지 생산 관점에서 주목할 점은 다양한 신재생 에너지 발전 비중이 증가할 것이라는 점이다. 동 보고서에서는 전체 발전원 중 신재생 에너지 발전원 비중이  2017 년 기준  6 %에서  2040 년에는  20%까지 증가할 것으로 전망했다.


나. 신재생 발전비중 확대의 주요 요인
최근 신재생 에너지와 관련한 기술 진보가 균등화 발전 비용(LCOE: Levelized Cost of Electricity)을 낮춤에 따라 신재생 발전원의 경제성이 지속적으로 향상되고 있다. 글로벌 에너지 시장은 기존 화력 발전을 대신해 신재생 발전원 비중을 확대하는 것으로 반응하고 있으며 앞으로도 풍력을 포함한 신재생 발전원의 보급은 점점 더 가속화 될 전망이다. 뿐만 아니라 각 국에서는 신 기후체제를 대비해 온실가스 감축을 목표로 신재생 에너지를 정책적으로 육성하고 있으며 여러 신재생 발전원 중 해상풍력은 국가소유 부지인 공유수면의 활용이 가능해 국내외 건설 전망이 밝

은 것으로 보인다. 특히 국내에서도  2030 년까지 재생에너지 발전 비중을  20%로 확대한다는 ‘재생에너지  3020 정책’이 발표됐으며, 이 중 해상풍력의 전체 개발규모는  12 GW(20.5%)로 건설 확대가 전망된다.

 

2. 현황 및 동향
가. 글로벌 해상풍력 시장의 현황
Global Wind Report  2018 에 따르면 작년 말 기준 전 세계해상풍력의 누적 설비용량 규모는 약  23.1GW 이다. 주요국은 영국, 독일, 중국이며 이들의 합산 설비 용량은 전 세계 합산 용량의 약  82%로 집계됐다. 그 외에 총 누적 설치규모가  1GW를 넘는 해상풍력 강국으로는 덴마크(1.3GW)와 네덜란드(1.1GW)가 있는 것으로 확인됐다. 글로벌 해상풍력 시장 관점에서는 유럽의 강세 속에 사회주의 체제하에서 중국이 급성장하는 것으로 보인다.
한편, 국가별 신재생에너지 정책이 보급 현황에 큰 영향을 미친 것으로 보이는데 유사한 지리적 입지를 가지고 있는 프랑스와 독일을 비교해 보면 그 현상이 뚜렷하다. 양국은 국경을 맞대고 있으며 전력 계통을 상호 연계하고 있는데 발전원 구성이 완전히 다르다. 원전을 운영하는 프랑스의 2017년 총 생산 전력량 중 원자력 비중은  77%(447.7TWh)이나 신재생 비중은 3%(15.7 Wh)에 불과하고 이 중 상업운전 중인 해상풍력 단지는 없는 것으로 보인다.

반면 신재생 발전 비중 확대를 천명하는 독일의  2017년 기준 신재생 발전량은  33.1%로 증가했고 해상풍력으로만 전체 자국 전기의  2.8%(약 18.3TWh)를 생산했다. 독일은 해상풍력 전기 생산량만으로 프랑스 전체 신재생 전기 생산량을 초과하고 있는 셈인데 이는 국가별 발전원 구성 정책이 해상풍력 보급에 큰 영향을 미칠 수 있다는 점을 시사한다.
 

나. 해상풍력을 통한 세계 최초 국가간 그리드 탄생
해상풍력 선진국인 독일에서는 발틱해 지역에  48.3MW 규모의 독일 최초 해상풍력 상업 단지를 구축했다. 구축 과정에서 극복해야할 여러가지 주민수용성 문제가 발생했으나 최초의 상업 운전 단지라는 점 등이 고려되어 수용성 문제를 극복하고 사업이 완료됐다.
발틱2 사업은 발틱1 사업 후 확산사업의 성격이 있었다. 설치용량은 288MW이며, 위치는 발틱1 사업지 북동쪽 덴마크 및 스웨덴 국경 인근이고, 면적은  27km2로써 발틱1 사업의 약 3배에 달했다.

독일 Baltic 해상풍력단지 조성사업은 독일 최초의 상업 해상풍력 단지라는 점과 확산단지라는 의미 외에도 매우 중요한 사업적 의미를 가지는데 이는 독일 발틱 해상풍력 단지가 덴마크 KRIEGERS FLAK 해상풍력 단지에 연계되어 ‘세계 최초 해상풍력을 통한 국가간 그리드 구성’ 사례가 될 전망이기 때문이다. 해상풍력에서 생산된 전력은 상호 연계망을 통해 양국으로 판매가 가능할 전망이며 또한 상호 예비력 확보로 계통 안정도 향상 효과도 기대된다.


다. 해상풍력 사업의 장애사항
과거 국내외 해상풍력 건설사례를 보면 경제성 향상과 국가별 정책적 육성 기조에도 불구하고 주민수용성 문제로 어려움을 경험해 왔던 것으로 보인다. 큰 흐름 안에서는 어업권 등 생활 터전의 침범으로 인한 수입의 감소, 환경 훼손으로 인한 관광 영향도, 소음 등으로 인한 인체 피해우려 등이 주요 문제 원인이었던 것으로 보인다.
이러한 장애사항에도 불구하고 사업을 성공적으로 추진할 수 있는 시사점 도출을 위해 덴마크 코펜하겐시 전력량의 3%를 담당하는 40MW급 미델그룬덴 해상풍력 사업을 살펴 보았다. 경관훼손, 주민들의 부정적 의견, 환경 문제 등이 주요 문제 요소였던 것으로 보이는데, 사업자는 해결을 위해 문제 요소별로 대응 전략을 활용했다.
주민과의 적극적인 소통으로 풍력발전기의 대수와 배치를 변경하였고 사업 발생 이익을 주민들과 공유하였으며 환경 영향 평가의 투명한 공개와 적정한 보상을 위한 연구를 별도로 시행하는 등 종합적인 노력으로 수용성 문제를 극복하였다. 

 

3. 전망 및 향후계획
가. 글로벌 해상풍력 건설 전망
글로벌 해상풍력시장은  2030 년까지 120GW 규모로 성장할 전망이다. 기술적으로 해저면 고정식(Sea Bed Fixed)과 부유식(Floating)의 두 가지 형태로 분류해 발전할 것으로 전망된다.
해저면 고정식과 부유식에 대한 간략한 설명을 덧붙이면 해저면 고정식은 일반적으로 수심이 비교적 얕은 근해의 해저면에 기초를 직접 고정하여 설치하는 방식이고 부유식은 수심이 깊어 해저면에 기초를 고정하기 어려운 경우 기초를 부유된 상태로 두고 발전하는 방법이다. 부유식은 고정식 적용이 어려운 통상  50M 이상의 깊은 수심에 주로 적용하는데 수심이 깊다는 의미는 육지로부터 멀어질 수 있다는 장점을 가지므로 이를 통해 육지와 멀리 설치하여 경관 저해나 소음 등의 민원을 회피할 수 있다.
 

또한 풍황 조건이 좋은 먼 바다에도 설치 가능한 점도 큰 장점으로 꼽힌다. 추후 해상풍력 시장에서 부유식 해상풍력은 상기 언급한 장점을 이유로 점유율이 확대될 것으로 보인다. 해상풍력의 시장 전망에서 경제성에 대한 부분을 언급하지 않을 수 없다.  그림 4에 따라 IEA(International Energy Agency)가 분석한 과거  5년간의 재생에너지 발전원별 균등화 발전비용를 보면 거의 모든 신재생 발전원들의 균등화 발전비용이 낮아진 이력을 확인할 수 있다. 유럽의 해상풍력 시장에서도 균등화 발전비용은 저감 되어 왔으며 Global Wind Power Report  2017 에서는  2020 년 해상풍력의 균등화 발전비용은 접속비용을 포함하여  70유로/MWh에 이르고  2030년까지는  60유로/MWh까지 더 떨어질 것으로 전망하였다.
Global Wind Report  2018 및 복수 매체를 통해 해외 입찰시장 동향을 살펴보았다. 2018년 독일의  2번째 해상풍력 단지 낙찰 평균가격은  46유로/MWh였으며(접속비용제외), 네덜란드의 Borssele Wind Farm Zone의  5차 사업 낙찰 평균가격은 약  54.5유로/MWh(접속비용제외)로 확인된다.
 

한편 네덜란드 환경평가 기관에서 출간한 자료를 참고하여 해상풍력 그리드 접속비용을 추정하면 해당은 상기 낙찰가의 약  40% 수준이 될 것으로 보인다. 이에 따라 최근 입찰되는 해상풍력의 균등화 발전비용은 대략  65~77유로/MWh(접속비용포함) 수준으로 추정되며 이는  2017년에 예상한  2020년 균등화 발전비용과 유사한 것으로 보인다. 

 

나. 사업 추진 전략
여러 매체를 통한 분석결과 해상풍력은 세계 에너지 정책의 신재생에너지 확대 기조 및 기술개발을 통한 경제성 확보 속에서 성장하고 있으며 이는 앞으로도 지속 될 전망이다. 특히 유럽 시장 중 독일과 덴마크에서는 세계 최초로 해상풍력을 통한 국가 간 그리드 구성이 될 정도로 활성화 되고 있다. 하지만 이러한 모든 사업을 추진하기 위한 대전제는 주민수용성이므로 주민수용

성을 확보할 수 있도록 노력해야 할 것이다. 이를 위해 해상풍력 선진국에서는 정부 주도로 주민의견을 충분히 반영하고 환경 영향을 고려한 후 해상풍력 사업이 가능한 사업단지(Wind Farm Zone)를 선정하여 해당지역에서 해상풍력 단지를 추진하는 이른바 계획입지제도를 운영하고 있다. 이러한 흐름은 앞으로도 이어질 것으로 전망되며 이에 더해 지역 기업과의 협업, 발전 수익을 지역과 공유하는 이익공유제도 등을 활용하여야 해상풍력 사업이 적기에 차칠 없이 추진될 것으로 보인다.

 

 

이 글은 한전경제경영연구원(KEMRI) 전력경제리뷰의 내용을 발췌해 작성되었음을 알려드립니다.

 

 

 

참고문헌
1. IEA, World Energy Outlook 2018, Outlook for electricity demand and supply
2. 산업부, 해상풍력 시대 서막을 울리는 발전사업 허가기준 고시 개정 추진, 2018.5.3
3. 산업부, 제8차 전력수급기본계획(2017~2031) 공고, 2017.12.29
4. EDF, Reference Document including the Annual Financial Report 2017
5. Craig Morris, Germany’s energy consumption in 2017, Energytransition, 접속일자 2019. 5.17
- https://energytransition.org/2018/01/german-energy-consumption-2017/
6. EnBW, EnBW Baltic 1, 접속일자 2019. 5. 17
- https://www.enbw.com/renewable-energy/wind-energy/our-offshore-wind-farms/baltic-1/
7. EnBW, Wind farm in the Baltic Sea: EnBW Baltic 2, 접속일자 2019. 5. 17
- https://www.enbw.com/renewable-energy/wind-energy/our-offshore-wind-farms/baltic-2/
8. Energient, Kriegers Flak - Combined Grid Solution, 접속일자 2019. 5. 17
- https://en.energinet.dk/Infrastructure-Projects/Projektliste/KriegersFlakCGS87
9. 김석우, 주민수용성 제고를 통한 해상풍력 건설 실행력 확보방안 자문보고서, 에너지기술연구원, 2018. 12
10. Sander Lensink and Iulia Pisca, Cost of offshore wind energy 2018, PBL Netherlands Environmental Assessment Agency, 2019. 2
11. GWEC, Global Wind Report 2017, 2018.4
12. GWEC, Global Wind Report 2018, 2019.4
13. 송대호수석전문위원, 『신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법 개정법률안』,산업통상자원중소 벤처기업위원회, 2018. 2

 

 


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