부유식 해상풍력 얼마나 알고 계시나요?

기획/특집 / 이종호 기자 / 2021-11-29 00:00:09
울산시 공동기획 - 부유식 해상풍력

울산 부유식 해상풍력 Q&A

울산시와 투자사들의 계획대로라면 2030년까지 울산 동쪽 60킬로미터 해상에 6기가와트(GW)의 부유식 해상풍력발전단지가 조성된다. 날개 한 개의 길이가 100미터가 넘는 10메가와트(MW) 용량의 발전기를 설치한다면 울산시보다 넓은 면적의 바다 위에 600개의 발전기를 띄워 평균 초속 8~9미터의 바닷바람으로 전기를 생산하게 된다. 발전기 한 대가 1만 가구가 쓸 수 있는 전기를 생산할 수 있다. 민간투자 36조 원이 들어가는 이 사업은 민선 7기 울산시의 제1 공약이고 제2의 조선해양산업으로 기대를 모은다. 하지만 막상 시민들은 부유식 해상풍력에 관해 정확히 알지 못한다. 본지는 울산시와 함께 울산 부유식 해상풍력에 관한 시민들의 궁금증을 쉽게 풀어 설명해주는 ‘16문 16답’을 정리했다. <편집자 주>


Q1. 부유식 해상풍력! 그 큰 풍력발전기가 바다에 둥둥 떠다닌다는 건가요? 그게 가능해요?


A. 부유식 해상풍력발전(floating offshore wind power generation)은 수천 톤이 넘는 부유체(쇠기둥이나 삼각 또는 사각 모양의 반잠수식 철구조물)를 바다에 띄우고 그 위에 풍력발전기를 올려서 전기를 생산하는 방식이랍니다. 강철밧줄(wire rope)이나 쇠사슬(chain)로 바다 바닥에 설치한 앵커(닻, anchor)와 부유체를 연결해 조류나 바람에 떠내려가지 않도록 고정하기 때문에 바다에 둥둥 떠다니는 건 아닙니다. 걱정하지 마세요.
 

 


Q2. 바다에 뜨긴 뜨는데 쇠줄로 바다 바닥에 고정시켜서 바람이나 조류에 떠내려가지 않게 한다는 거네요. 그래도 그 큰 발전기가 바다에 뜬다는 게 쉽게 이해가 안 가요. 태풍이 불면 발전기가 넘어지거나 불이 나는 건 아닌가요?


A. 우리나라 기업인 A사가 개발 중인 10MW 해상풍력발전기는 순간 바람세기 초속 70미터에서도 견딜 수 있도록 설계되어 있습니다. 정상 속도로 최대 출력이 날 때 풍력발전기가 견딜 수 있는 바람의 세기는 3초 이상 초속 약 90미터입니다. 우리나라에 설치된 풍력발전기는 바람세기가 초속 25~30미터가 넘어가면 자동으로 멈추도록 설계되어 있습니다. 정상으로 돌아가는 풍력발전기 날개가 견딜 수 있는 바람세기보다 태풍이 불 때가 더 적다고 할 수 있구요, 풍력발전기 내부에 자동소화장치도 설치되어 있어 불이 나면 소화장치가 바로 작동하게 됩니다.
 

 


Q3. 그럼 울산에는 얼마나 큰 부유식 해상풍력발전기가 설치되나요?


A. 풍력발전기 제조 회사인 B사는 15MW(메가와트) 해상풍력발전기를 개발하고 있습니다. 2024년부터 대량 생산하겠다고 밝혔는데요. 풍력발전기 날개(Blade) 길이가 115.5미터나 됩니다. 엄청 크죠? 12MW(메가와트) 풍력발전기는 이미 상용화되었고요. 우리나라는 C사가 8MW, A사가 10MW 발전기를 개발하고 있습니다. A사가 개발하는 10MW 해상풍력발전기는 날개 한 개의 길이가 102미터입니다. 우리 울산의 부유식 해상풍력발전 단지에는 최소 8~10MW가 넘는 풍력발전기들이 들어설 텐데요. 10MW급 해상풍력발전기라고 하면 울산에서 계획하는 6GW규모로는 2030년까지 모두 600개가 설치된답니다.
 

 


Q4. 8MW, 10MW, 15MW급 해상풍력발전기라고 하는데 이게 무슨 뜻인가요?


A. 발전설비용량을 뜻하는데요. 풍력발전기에서 만들어낼 수 있는 전력량을 말합니다. 10MW 규모의 해상풍력발전기란 한 시간에 최대 10MWh의 전력을 생산할 수 있는 발전기라는 뜻입니다. 그런데 이는 그 발전기의 이용률이 100%일 때를 말하는 것이고, 24시간 365일 똑같은 바람이 불거나 기계적 손실이 전혀 없을 수 없기에 실제 이용률이 중요한데, 현재의 기술로는 태양광발전이 평균 15%, 육상풍력발전이 평균 25% 정도의 이용률을 보이고 있습니다.


Q5. 10MW 부유식 해상풍력발전기가 설치되면 어느 정도 전기가 생산되나요?


A. 울산 부유식 해상풍력발전 단지가 조성될 해상 풍황 측정 결과 평균 풍속이 초속 8~9미터가 나왔습니다. 실제 측정 자료와 인공지능 프로그램으로 예측해보니 발전이용률이 45% 이상 나왔습니다. 10MW 해상풍력발전기 한 대가 평균 시간당 4.5MWh의 전력을 생산할 수 있다는 말입니다. 그러면 하루에 108MWh가 생산되고(4.5MWh×24시간), 한 달이면 3240MWh(4.5MWh×24시간×30일), 1년이면 3만9420MWh(4.5MWh×24시간×365일)가 생산돼 10MW 부유식 해상풍력발전기 1대로 1만여 가구가 사용하는 전기가 나옵니다.(가구당 한 달 300kWh 사용 가정, 1만 가구×300kWh×12개월=3만6000MWh)
 

 


Q6. 울산 부유식 해상풍력발전단지는 어디에 어느 정도 규모로 만들어지나요?


A. 울산항에서 동쪽으로 60㎞가량 떨어진 바다 위에 세워집니다. 이곳은 수심 100~200미터로 깊고, 대륙붕이 넓게 펼쳐져 있습니다. 바람세기도 평균 초속 8~9미터로 부유식 해상풍력발전에 가장 적합합니다. 2022년 6월에 생산이 중단되는 동해가스전도 이곳에 있는데 해상변전시설이나 현장 운영관리(O&M) 기지로 활용할 수 있습니다. 해당 면적으로는 울산시 면적(1060㎢)보다 약간 큰 면적이며, 이곳에 2030년까지 모두 6GW의 부유식 해상풍력발전단지를 조성할 계획입니다.(10MW 경우, 600개, 15MW 경우 400개, 기술은 대규모로 빠르게 발전하고 있습니다.)
 

 


Q7. 6GW(기가와트)라고 하면 감이 잘 안 오는데 얼마나 큰 규모인가요?


A. 설비용량으로만 따지면 원자력발전소 5~6개 규모라고 보면 됩니다. 발전효율을 45%로 볼 때 6GW 해상풍력발전단지에서 연간 2만3652GWh(약 23.7TWh)의 전력이 생산됩니다. 영남권 5개 시·도 모든 가구(540만 가구)가 쓸 수 있는 전력량입니다. 재생에너지로 전력을 생산하기 때문에 연간 1046만 톤의 이산화탄소를 줄이고 19억238만 그루의 나무를 심는 효과를 거둘 수 있습니다. 게다가 2030년까지 해상풍력 12GW를 설치하겠다는 정부 목표의 절반을 울산에서 달성할 수 있게 됩니다.
 

 


Q8. 돈이 엄청나게 들어갈 텐데 너무 막대한 예산이 들어가는 것 아닌가요?


A. 잘못 알 수 있는 부분인데요, MW당 60억 원씩, 총 36조 원이 들어갈 것으로 예상되는 울산 부유식 해상풍력발전단지 조성 비용은 모두 민간투자를 유치해 조달합니다. 울산시와 Equinor, Shell-CoensHexicon, GIG-TotalEnergies, CIP-SK E&S, KFWind 등 5개 민간투자사는 2019년 투자협약을 체결했습니다. 투자사들은 어민대책위원회와 협의를 마치고 2020년 라이다(풍황계측기) 14기를 설치해 풍황자료를 분석하고 있습니다. 울산시에서는 이들의 투자가 울산의 산업을 도약시키도록 하기 위해 부유식 해상풍력 제조기지와 운영센터 등 울산의 산업과 핵심기술을 확대·발전시키기 위한 사업을 계획하고 있습니다.
 

 


Q9. 해외 민간투자사들이 이렇게 막대한 자금을 들이면서 울산에 부유식 해상풍력발전단지를 조성하려는 이유가 있을 것 같은데요?


A. 대부분의 투자사가 해양에 거대한 구조물을 설치해 석유를 시추하던 기업이거나 관련 기업들입니다. 기후위기에 대응해 탄소를 감축하기 위해서는 화석연료인 석유를 대체할 에너지를 개발해야 합니다. 그것도 먼저 시장에서 경쟁력을 갖춰야 살아남습니다. 전 세계적으로 해상풍력에 상당한 투자를 하고 있는데, 대부분 해저에 고정시키는 고정식 해상풍력입니다. 반면 먼바다는 바람자원이 좋아 경제성이 높고 소음, 경관 문제에서 자유로워 바다 에너지의 강자가 되기 위해서는 부유식 해상풍력을 개척할 필요가 커졌습니다. 또한, 울산의 입장에서는 소규모 설치로는 울산의 전 산업계에 미치는 영향이 미미하기에 대규모 설치를 투자사들에게 제안하였고, 그럼으로써 비로소 거대한 부유식 해상풍력 시장이 만들어지게 되었습니다.(설계시장, 제조시장, 운송・설치시장, 운영・관리 시장 등을 울산이 주도하게 됩니다.)
 

 


Q10. 그런데 왜 하필이면 울산 앞바다인가요?


A. 울산이 대규모 부유식 해상풍력발전단지를 조성하는 데 가장 좋은 조건을 갖추고 있기 때문입니다. 초속 8~9미터를 넘나드는 좋은 바람과 150미터 수심의 넓은 대륙붕이 있어 부유식 풍력발전기를 설치해 운영하기에 적합하고요. 대규모 단지 조성을 위해 풍력발전기를 조립하고 운송할 배후 항만이 잘 갖춰져 있습니다. 각종 해상풍력 부품을 공급할 조선해양플랜트 기자재 기업이 밀집해 있고, 대형 부유식 해양구조물을 건조한 경험이 풍부한 H중공업, S중공업 같은 대기업과 조선해양플랜트 중소, 중견기업이 많습니다. MW당 200톤가량 들어갈 것으로 추정하는 철강은 인근 제철회사에서 생산할 수 있고, 원전과 화력발전소가 주변에 있어 송·배전선로가 이미 구축되어 해상풍력발전단지와 계통 연계가 쉽다는 점도 강점입니다. 대규모 국가산업단지가 있어 전력소비처도 마련되어 있고요.
 

 


Q11. 터빈 제작 핵심기술이 아직 국산화되지 않은 상태에서 해외자본을 투자해 풍력단지를 건설하면 나중에 ‘국부 유출’ 같은 문제가 생기지 않을까요?


A. 우리 기업들은 해상풍력 분야에서 이미 세계 최고의 산업경쟁력을 지니고 있습니다. 해상풍력발전기는 부유체, 부유체 위에 설치해 발전기를 지탱하는 타워, 풍력발전 시스템이 들어가는 넛셀(nacelle)과 날개(blade)로 구성되어 있습니다. 해저전력선과 해상변전소도 중요합니다. 터빈과 날개를 제외하고는 모든 기자재와 부품들이 울산의 조선해양플랜트 관련 기업들과 국내 기업들이 이미 세계시장 1~2위를 점하고 있습니다. 2021년 9월 울산시와 GIG-TotalEnergies, 현대중공업, 세진중공업, 신한중공업, 울산 부유식 해상풍력 공급망 협회, 울산과학기술원 등은 ‘부유식 해상풍력 발전사업 울산업체 공급망 구축과 국산화를 위한 업무협약’을 체결했습니다. 지역 인재를 우선 채용하고 공급망 구축에 울산지역 기업을 최우선적으로 참여하도록 추진한다는 내용입니다. 단지 조성과 설계, 제조, 설치, 운영 과정에서 자금과 일자리가 울산에서 울산의 기업들과 인재들을 중심으로 공급망이 구축되도록 추진하고 있기 때문에 이른바 ‘먹튀’ 걱정은 하지 않아도 될 것입니다. 울산을 살리기 위한 사업이지 외국회사를 위한 사업은 아닙니다.
 

 


Q12. 어민들은 부유식 해상풍력 때문에 황금어장을 잃게 된다면서 해상시위를 벌이고 피해보상을 요구하고 있습니다. 어민들과 상생할 수 있는 방법은 없나요?


A. 부유식 해상풍력발전단지가 조성되면 부유체와 계류선은 물고기와 해양생물에게 서식처와 은신처, 산란처와 먹이를 제공하는 어초 구실을 합니다. 국내외 여러 해상풍력발전단지에서 물고기의 종류가 다양해지고 개체수가 늘어났습니다. 어획량도 증가했고요(제주탐라해상풍력, 일본 고토시 부유식해상풍력). 해상풍력단지 안에 양식장을 조성하는 나라도 있습니다. 어민은 해상풍력사업에서 단지 어업손해를 보상받는 객체가 아니라 주체이자 동반자입니다. 어민들은 주민참여형의 주체로 지분을 확보해 발전사업에 직접 참여할 수 있습니다. 국내외 많은 해상풍력사업자들이 보상에 그치지 않고 발전기금을 조성해 지역사회와 어민들을 지원하고 있습니다. 고급 어종을 기르는 양식장을 만들 수도 있습니다. 상당한 수익이 발생되는 운영관리선을 어민들이 운영할 수도 있습니다.
 

 


Q13. 6GW 부유식 해상풍력발전단지를 조성하고 운영하는 데 일자리는 얼마나 생기나요?


A. 미국의 JEDI(Jobs and Economic Development Impact) 모델을 기준으로 보면 해상풍력 1MW당 35명의 고용창출효과가 있습니다. 6GW(기가와트) 건설 시 21만 명의 일자리가 만들어집니다. 해상풍력사업은 시공에 2~3년, 운영에 20년 이상 걸립니다. 배후항만 클러스터에 넛셀 조립공장과 타워, 블레이드 제작 공장, 200개 이상의 관련 부품 공급망이 들어섭니다. 거대한 철 하부구조물인 부유체와 해저전력선, 내부케이블 생산 공장도 가동됩니다. 변전소 시공과 관리를 위해 특수선박도 발주해야 합니다. 해상풍력산업은 제2의 조선해양플랜트산업이라고 할 만큼 노동력을 많이 필요로 합니다. 풍력발전 관리・운영과 블레이드 같은 주요 부품을 보수하고 교체하는 작업에도 일자리가 많이 생깁니다. 가령, 유지 보수하는 운영관리 부분의 경우, 매일매일의 점검을 위해 수중 다이버들이 하나의 부유체에서 부유체에 붙은 폐류 청소와 체인 접속부위의 점검 보수를 위해 3명 정도가 한 팀으로 일주일에 걸려 일을 하게 되는데, 600개의 부유체를 일시에 점검한다면 최대 1800명의 다이버가 필요할 만큼 대규모의 사업입니다.(근거: 현직 산업다이버 작업 참조)
 

 


Q14. 부유식 해상풍력발전단지에서 생산하는 전력을 사용해 수소도 만든다고 하던데 수소를 어떻게 만들죠?


A. 풍력은 날씨에 따라 들쑥날쑥 전력을 생산합니다. 재생에너지 전력이 과잉 생산되면 한국전력에서 강제로 출력을 제한합니다. 우리나라 전력망이 늘어나는 재생에너지 발전을 수용할 능력이 모자라기 때문입니다. 이때 버려지는 전력을 활용해 물을 전기분해해서 수소를 만들 수 있습니다. 탄소가 전혀 배출되지 않는 그린수소인 셈이죠. 울산의 가장 큰 조선해양기업은 울산 부유식 해상풍력과 연계해 2030년까지 1.2GW급 그린수소 생산 공장을 가동할 계획입니다. 청정연료인 수소를 활용해 수소연료전지 추진선, 발전설비, 수소 기반 중대형 건설장비 개발에 나섭니다. 수소연료전지자동차, 발전용 연료로 판매할 수소충전소도 늘릴 예정입니다. 풍력발전 효율을 40%로 잡았을 때 수소 1㎏을 생산하는 데 50kWh의 전력이 소모됩니다.(한국에너지기술연구원) 2030년 울산 부유식 해상풍력발전의 20%를 사용할 경우 연간 8만4000톤의 그린수소를 생산할 수 있습니다. 이 양이면 연간 수소전기차 56만 대를 충전하고 운행할 수 있습니다.(100㎞/㎏, 연간 1만5000㎞/대)
 

 


Q15. 울산은 제조업 공장이 많습니다. 부유식 해상풍력이 울산의 탄소중립 실현에 얼마나 기여할 수 있나요?


A. 자동차 한 대를 생산하는 데 들어가는 전력은 1.7MWh입니다. 2020년 H자동차 국내외 총생산량인 448만4805대를 생산하는 데 7.6TWh의 전력이 들어갑니다. 12TWh이면 2015년 H제철 조강 생산량인 2048만 톤을 만들 수 있습니다. 57만 톤의 아연을 생산하는 데 3TWh가 쓰입니다. 이 모든 전력이 탄소배출 전력에서 탄소제로 전력으로 공급할 수 있는 것입니다. 2021년 10월부터 재생에너지 전기공급사업자는 전력시장을 거치지 않고 전기사용자에게 전기를 바로 공급할 수 있습니다. 울산에서 생산한 재생에너지로 울산 기업의 RE100(100% 재생에너지를 사용해 제품을 생산하는 것)을 앞당길 수 있습니다. RE100에 참여하는 울산지역 기업들이 쓰고 남는 전력은 시민들이 참여해 활용할 수 있습니다. 이처럼 재생에너지를 사용한 기업의 경우 탄소국경세에서 자유로워지기 때문에 수출경쟁력 강화와 더불어 막대한 부가가치가 창출될 것으로 예상됩니다.(6GW 36조 비용투입→121조 부가가치 창출, RE100 플랫폼전문기업 S사 자료) 

 


Q16. 6GW가 상당한 물량이긴 하지만 6GW를 완성하고 나면 관련 기업들은 어찌 되나요?


A. 전 세계의 해상풍력이 점차 육상에서 먼바다에 설치하는 부유식 해상풍력으로 옮겨가고 있는 추세입니다. 미국의 경우 하와이섬만 하더라도 1GW 내외의 부유식 해상풍력 설치 계획을 갖고 있고 바이든 대통령은 캘리포니아만 앞바다에 4.6GW의 부유식 해상풍력 설치 정책을 추진하고 있습니다. 2021년 9월 캘리포니아주에서는 바이든 정부의 계획을 반영한 정책을 법으로 제정했습니다. 이처럼 태평양지역의 부유식 해상풍력의 경우 이를 설치할 수 있는 기술과 조건을 갖춘 곳은 울산밖에 없기에(최고의 해양플랜트 기술, 대규모 야드, 항만 등 인프라) 울산이 태평양지역의 부유식 해상풍력 시장을 주도할 수 있습니다. 또한, 아시아의 경우 섬나라와 연안국들이 많기 때문에 향후 발생할 부유식 해상풍력 시장 역시도 경쟁력을 갖춘 울산이 시장을 주도할 수밖에 없습니다. 따라서 부유식 해상풍력은 기존의 울산지역 산업의 혁신적 전환을 이룰 수 있는 매개이며, 지속가능한 성장을 보장할 수 있는 새로운 산업입니다.

 


이종호 기자

 

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