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해상풍력발전 프로젝트 추진 동향 및 건설 비용 분석

일일 보고서 2024년 09월 08일
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목차

  1. 요약
  2. 해상풍력발전의 개요
  3. 한국의 해상풍력발전 프로젝트 현황
  4. 해외 해상풍력발전 프로젝트 사례
  5. 해상풍력발전 건설 비용 분석
  6. 한국 해상풍력발전의 과제 및 해결 방안
  7. 결론

1. 요약

  • 이 리포트는 해상풍력발전 프로젝트의 글로벌 및 국내 동향과 건설 비용을 분석합니다. 주요 목적은 해상풍력발전의 필요성과 다양한 기초 구조의 특징을 설명하고, 한국에서의 추진 현황 및 해외 사례를 통해 시장 동향을 파악하는 것입니다. 한국 정부의 그린뉴딜 정책을 배경으로 전남 신안과 경남 욕지도 등의 대규모 프로젝트가 진행 중이며, 제주도에서의 공공주도 개발도 포함되어 있습니다. 또한, 해상풍력발전의 비용 구조를 고정식과 부유식으로 나누어 비교 분석하고, 한국이 직면한 인허가 절차 및 주민 수용성 문제 등 여러 과제들을 다룹니다.

2. 해상풍력발전의 개요

  • 2-1. 해상풍력발전의 정의

  • 해상풍력발전은 풍력터빈을 호수, 피오르드 지형, 연안과 같은 수역에 설치하여 그곳에서 부는 바람의 운동에너지를 회전 날개에 의한 기계 에너지로 변환하여 전기를 얻는 발전 방식입니다. 2008년 말까지 해상풍력발전 총 누적 용량은 총 풍력발전 누적 용량의 약 1%에 해당하는 1,473MW이며, 2008년에는 30% 증가율을 기록하며 350MW가 추가되었습니다.

  • 2-2. 해상풍력발전의 필요성

  • 육상풍력발전의 발달로 인해 풍력터빈이 대형화되면서 설치 장소의 한계가 드러났으며, 대형화로 인한 소음 문제, 설치 및 운반 문제, 시각적 위압감 등의 문제도 발생했습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 해상풍력발전이 고안되었습니다.

  • 2-3. 기초 구조의 종류와 특징

  • 해상풍력발전의 기초 구조는 대표적으로 4가지 타입으로 나뉘며, 각각의 타입은 다음과 같습니다: 1. **콘크리트 케이슨 타입**: 제작 및 설치가 용이하여 초기 해상풍력발전단지에 사용되었습니다. 비교적 얕은 6~10m의 수심에서 사용 가능하며, 기초 직경은 12~15m입니다. 2. **모노파일 타입**: 현재 가장 일반적으로 사용되는 기초 방식으로서, 25~30m의 수심에 설치가 가능합니다. 기초 직경은 3~3.5m이며, 부재에 대한 피로 하중이나 부식 문제가 존재할 수 있습니다. 3. **자켓 타입**: 수심 20~80m에서 설치가 가능합니다. 대수심 해양의 구조물로 신뢰도가 높습니다. 4. **부유식 타입**: 수심 40~900m에 설치 가능하여 미래의 심해상 풍력발전에 필수적인 과제로 연구되고 있습니다.

3. 한국의 해상풍력발전 프로젝트 현황

  • 3-1. 정부의 그린뉴딜 정책과 목표

  • 한국 정부는 그린뉴딜 정책을 통해 신재생에너지의 비중을 높이고, 이를 위해 해상풍력발전 프로젝트를 적극적으로 추진하고 있습니다.

  • 3-2. 전남 신안 323MW 프로젝트

  • 전라남도 신안에서 진행 중인 해상풍력 발전사업은 323MW의 설비용량을 가지고 있으며, 사업비는 약 2조원에 이릅니다. 이 프로젝트는 연간 약 88만 MWh의 전력을 생산할 것으로 기대하고 있습니다.

  • 3-3. 경남 욕지도 384MW 프로젝트

  • 경남 욕지도에서는 384MW 규모의 해상풍력 프로젝트가 추진되고 있습니다. 이 프로젝트는 연간 18만 가구에 전력을 공급할 수 있는 용량으로, 아시아·호주·유럽 등 여러 지역에서 진전을 보이고 있습니다.

  • 3-4. 제주도 공공주도 해상풍력개발

  • 제주도에서는 공공주도 해상풍력발전 사업이 진행되고 있으며, 제주에너지공사가 해상풍력발전 사업 참여 의향서를 접수하고 있습니다. 현재 30곳에 가까운 마을이 신청하였고, 최대 200MW 규모의 해상풍력단지 조성을 희망하고 있습니다.

4. 해외 해상풍력발전 프로젝트 사례

  • 4-1. 미국 캘리포니아 해상 풍력 발전 프로젝트

  • 미국 캘리포니아의 해상 풍력 발전 프로젝트는 바다에 설치된 풍력 터빈을 통해 풍력 에너지를 전기로 변환하는 기술로, 바다는 육지보다 더 강한 바람이 불어 많은 전력을 생산할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 미국 국립 재생에너지 연구소에 따르면, 미국의 해상 풍력 자원 잠재력은 연간 13,500 테라와트시(TWh)로, 이는 미국의 연간 소비 전기량의 3배에 해당하는 양입니다. 해상풍력 발전은 고정식과 부유식으로 구분되며, 터빈에서 생성된 전기는 해저 케이블을 통해 육지의 변전소로 송전되어 가정과 산업에 공급됩니다. 특히, 로드아일랜드 해역의 사우스 포크 풍력 발전소는 2023년 12월부터 운영을 시작해 2024년 3월에는 완전히 가동된 미국 최초의 상업적 규모의 풍력 발전소입니다. 이 발전소는 뉴욕 지역의 7만 가구 이상에 전기를 공급하며, 생산되는 청정에너지는 25년간 매년 6만 대의 자동차를 없애는 효과가 있다고 합니다. 캘리포니아는 깊은 수심으로 인해 부유식 기초 구조물의 필요성이 대두되고 있으며, 최근 부유 해상 풍력 기술이 발전함에 따라 캘리포니아 주는 우수한 해상 풍력 자원으로 주목받고 있습니다. 주지사는 2018년 '탄소 배출 없는 발전'을 주요 내용으로 하는 SB100 법안을 통해 2045년까지 탄소 배출 없이 청정에너지로 전력 수요를 100% 충족하겠다고 약속했습니다.

  • 4-2. 국제 해상풍력 발전 동향

  • 해상풍력 발전 시장은 현재 북미, 유럽, 아시아 등에서 활발히 발전하고 있으며, 각국은 재생에너지 비중을 늘이기 위해 다양한 정책을 시행하고 있습니다. 특히, 유럽은 해상풍력 발전의 선두주자로, 여러 국가에서 대규모 해상 풍력 단지를 개발 중에 있으며, 기술 혁신이 진행되고 있습니다. 덴마크, 영국 및 독일 등에서는 이미 상업적 규모의 해상 풍력 발전소가 가동되고 있으며, 수많은 프로젝트들이 새롭게 계획되고 있습니다. 이와 같은 국제적인 해상풍력 시장의 발전은 한국의 해상풍력 발전 프로젝트 추진에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.

5. 해상풍력발전 건설 비용 분석

  • 5-1. 고정식 해상풍력발전의 비용

  • 고정식 해상풍력발전단지 건설에는 1GW당 약 5조3500억원의 비용이 소요됩니다. 해상풍력발전은 설치 초기에 많은 비용을 필요로 하지만, 추후에는 상대적으로 낮은 유지비용이 유지되는 경향이 있습니다.

  • 5-2. 부유식 해상풍력발전의 비용

  • 부유식 해상풍력발전단지는 1GW당 약 7조7000억원의 건설비용이 소요됩니다. 이 기술은 기존 발전 방식에 대한 의존도를 줄여주는 대표적인 대안으로, 친환경 에너지 생산의 기여를 예상할 수 있습니다.

  • 5-3. 해상운송 및 물류 비용

  • 해상풍력발전의 경우, 발전기 부품 및 기자재의 해상운송에는 높은 비용이 들어가며, 이는 해양환경 조건 및 항만시설 여건에 크게 영향을 받습니다. 각종 부품과 기자재는 다수의 협력업체로부터 공급받아 최종 조립 작업이 이루어집니다.

  • 5-4. 설치 기초 구조별 비용 차이

  • 고정식과 부유식 해상풍력발전의 설치 기초 구조에 따라 비용 차이가 발생합니다. 고정식 해상풍력발전은 안정적인 해상환경에서 큰 비용이 필요하지만, 부유식은 다양한 환경에서 운영될 수 있는 장점이 있어 추가적인 비용이 발생할 수 있습니다.

6. 한국 해상풍력발전의 과제 및 해결 방안

  • 6-1. 인허가 절차 문제

  • 한국의 해상풍력 프로젝트는 발전사업 허가를 확보하기 위한 인허가 절차에서 어려움을 겪고 있습니다. 현재 2023년까지 발전사업 허가를 확보한 프로젝트가 83개로 총 27.1GW 규모에 달하지만, 2022년 말 기준으로 인허가 절차를 완료한 사례는 단 4건에 불과합니다. 이는 해상풍력 보급 목표인 14.3GW의 1%에 불과한 수치입니다. 특히 인허가 절차는 약 68개월이 소요되며, 개별 사업자가 모든 프로세스를 전담하면서 여러 인허가를 받아야 하는 점이 주된 원인으로 지목되고 있습니다. 또한 일부 민간기업은 의도적으로 인허가를 지연시켜 사업 기간이 장기화되는 사례도 있는 것으로 알려져 있습니다.

  • 6-2. 해상풍력 특별법

  • 제21대 국회에서는 해상풍력 산업의 활성화를 위해 2건의 '해상풍력 특별법'을 발의하였습니다. 이 법안은 해상풍력 입지 결정, 사업 프로세스, 사업자 선정을 위한 경매 입찰 등을 포함하며, 정부의 역할을 강화하는 방향으로 설계되었습니다. 그러나 해당 법안은 아직 통과되지 않아 시행령이 마련되지 않은 상태입니다. 현재 제22대 국회에서 해상풍력 특별법이 통과될 가능성이 있으며, 처음으로 김소희 의원이 해당 법안을 발의하였습니다. 이 법안의 제정이 한국 해상풍력 발전에 긍정적인 변수로 작용할 수 있습니다.

  • 6-3. 주민 수용성 문제

  • 제주도에서의 해상풍력 프로젝트 예시로, 제주에너지공사는 해상풍력발전 사업을 희망하는 마을의 참여의향서를 접수한 결과, 무려 30곳에 가까운 마을에서 신청하였습니다. 그러나 주민수용성 확보는 여전히 큰 문제로 남아 있습니다. 일부 마을에서는 찬반 갈등이 이미 발생하기 시작했으며, 사업자의 계획 단계에서 주민 수용성을 확보하기 위해 무리하게 움직일 수 있다는 우려도 제기되고 있습니다. 이를 해결하기 위해서는 정부와 지자체의 지원 및 주민들과의 소통이 필요합니다.

7. 결론

  • 해상풍력발전은 한국의 신재생에너지 비중을 높이는 데 중요한 역할을 하고 있지만, 상당한 초기 건설 비용과 인허가 절차의 복잡성, 그리고 주민 수용성 문제 등 몇 가지 도전 과제가 존재합니다. 특히 ‘그린뉴딜 정책’ 하에 적극 추진되는 현재의 해상풍력발전 프로젝트들이 이러한 문제를 해결하는 데 중요한 테스트 케이스가 될 것입니다. 인허가 절차의 간소화와 법제화, 지역 주민과의 소통 강화를 통해 이러한 한계를 극복할 필요가 있습니다. 또한, 고정식과 달리 부유식 해상풍력발전이 미래의 심해상 발전에 필수적인 만큼, 기술 개발 및 비용 절감 노력이 지속될 것으로 전망됩니다. 해상풍력발전이 성공적으로 확산되면, 한국의 지속 가능한 에너지 생산과 안정적인 전력 공급이 가능해질 것입니다.

8. 용어집

  • 8-1. 해상풍력발전 [기술]

  • 해상풍력발전(Offshore wind power)은 바다에 설치된 풍력터빈을 통해 바람의 운동에너지를 전기로 변환하는 기술입니다. 이는 대형화를 통해 설치 장소의 한계를 극복하고, 육상풍력의 소음 문제 등을 해결하기 위한 대안으로 주목받고 있습니다.

  • 8-2. 그린뉴딜 정책 [정책]

  • 한국 정부가 추진하는 정책으로, 2034년까지 해상풍력 발전 용량을 24.9GW로 늘리고자 하는 목표를 세우고 있습니다. 이를 위해 50조 원 규모의 투자가 계획되어 있으며, 많은 대규모 해상풍력 프로젝트가 추진 중입니다.

9. 출처 문서