[논문]한국의 해상풍력 현황과 발전방향에 관한 연구

성진기; 이태진

doi:10.5370/kiee.2013.62.3.312

문제 정의

본 연구에서는 정부의 서남해 2.5GW 해상풍력개발사업의 현황과 예상되는 다양한 문제점에 대해서 검토하고, 우리나라의 해상풍력 산업화를 위해 필요한 정부 정책방향에 대해서 제시하였다. 특히 우리나라의 에너지 안보 및 에너지 전원의 다양성 차원에서 해상풍력단지의 필요성과 건설, 조선, 철강 산업 등 최근 침체기에 접어든 기존 산업들의 활성화 촉진 및 산업간 융합을 통해 풍력발전을 새로운 국가동력 산업으로 육성할 당위성과 나아갈 방향에 대해서 언급하고자 하였다.
이를 위해 국내에서 처음 시도되는 해상풍력사업에 대해 한국에너지기술평가원에 「해상풍력추진단」 설치를 통해 적극적인 행정 지원을 추진함과 동시에 기술 경쟁력이 부족한 해상풍력단지개발 사업에 정부의 에너지 R&D사업비를 적극 지원하여 경제성을 높이고자 노력 중 이다.
0 이상 기대하기란 무리수가 있다. 정부의 정책의 지는 경제성이 부족한 상황에 대해 가능한 최대한의 다양한 지원을 통해 사업추진의 주체인 한국전력(주)과 발전6개사의 투자에 대해 NPV=0를 맞추고자 하는 것이다. 이를 위해 국내에서 처음 시도되는 해상풍력사업에 대해 한국에너지기술평가원에 「해상풍력추진단」 설치를 통해 적극적인 행정 지원을 추진함과 동시에 기술 경쟁력이 부족한 해상풍력단지개발 사업에 정부의 에너지 R&D사업비를 적극 지원하여 경제성을 높이고자 노력 중 이다.
5GW 해상풍력개발사업의 현황과 예상되는 다양한 문제점에 대해서 검토하고, 우리나라의 해상풍력 산업화를 위해 필요한 정부 정책방향에 대해서 제시하였다. 특히 우리나라의 에너지 안보 및 에너지 전원의 다양성 차원에서 해상풍력단지의 필요성과 건설, 조선, 철강 산업 등 최근 침체기에 접어든 기존 산업들의 활성화 촉진 및 산업간 융합을 통해 풍력발전을 새로운 국가동력 산업으로 육성할 당위성과 나아갈 방향에 대해서 언급하고자 하였다.

제안 방법

이러한 목표달성과 국내 풍력산업 공급망 구축을 위해서 우리의 기업에 의해 이미 국산화된 2∼3MW급 육상풍력(WTG)을 한반도 인천에서 군산-목포-창원-부산에 이르는 L자형 해안선 풍력발전단지 건설을 추진하는 육상 3GW 풍력단지 건설을 제안한다.
이러한 지원항만 선정을 위한 “지원 항만 선정지표”를 한국에너지기술평가원(해상풍력추진단)에서 지표개발을 하였으며, 선정지표는 해상풍력 지원항만 필수요건을 충족하는 기존 항만에 대해서만 평가를 진행하도록 구성하였다(Table 5).
즉 “국산화”란 제품의 생산에 필요한 기술의 확보와 더불어 국내 산업에 기여 하는 것이라고 볼 수 있다. 이를 바탕으로 국내의 설비 및 인력을 활용하여 생산하는 제품을 국산화된 제품으로 간주하였다. 국내?외 국산화율 사례를 조사한 결과 부품수 비율, 금액비율, 핵심부품 선정 등의 국산화율 산정기준을 정리· 조합하여 다음의 4가지 국산화율 산정방안을 유형화하였다.
필수요건은 계류시설, 수역시설, 임항교통시설, 기능시설, 기타 인프라 측면에서 필요한 항목을 도출하고 필수 기준을 제시하였으며, 실제 “지원항만 평가지표”는 항만입지, 해상풍력단지지원, 사업수행능력, 비즈니스 창출전략 등 4개 차원으로 구성하였다.

대상 데이터

지원항만 선정평가는 에너지관리공단 (신재생에너지센터)에서 주관하여 실시하였으며, 그 결과 전라북도 군산항이 서남해 2.5GW 해상풍력개발사업의 1∼2단계(500MW) 지원항만으로 최종 선정되었다.

성능/효과

결론적으로 서남해 해상풍력개발사업의 자본적 지출(CAPEX) 최소화를 위해서는 시공(Installation, 상부및 하부)기술에 대한 R&D와 전용 설치선(WTIV) 또는 서남해 조건에 적합한 Jack-UP System을 장착한 Barge선의 확보가 무엇보다도 시급하다 할 수 있다.
외 국산화율 사례를 조사한 결과 부품수 비율, 금액비율, 핵심부품 선정 등의 국산화율 산정기준을 정리· 조합하여 다음의 4가지 국산화율 산정방안을 유형화하였다.
우리나라의 풍력발전 누적 설치량은 2012년 12월말 현재 계통 병입 기준으로 전 세계 누적 설치량의 약 0.2% 수준인 471.7MW규모로 총293기(소형풍력(750kW미만) 25기(9,443kW) 포함)가 설치된 것으로 파악되었다.
5GW 해상풍력개발 사업은 정부가 명확한 정책의지를 표명 하였음에도 불구하고 사업추진에 대한 신뢰도가 위협받는 것은 다음의 몇 가지 요인에 의한 것으로 사료된다. 첫째, 경제성 확보 방안에 대한 정책 신뢰 부족이 사업일정 지연에 가장 큰 영향을 미치고 있는 것으로 판단된다. 이를 해소하기 위한 다양한 정부지원 방안에 대한 연구와 대책 마련이 시급하다 할 수 있다.

후속연구

5GW 해상풍력개발사업을 포함해 전라남도 4GW 해상풍력, 제주도1GW 해상풍력 등 향후 추진하게 될 국내 해상풍력개발사업에 활용한다면 국가적으로 매우 유익한 사업이 될 것이다. 더 나아가 중국 등 동남아시아 및 영국 등 북유럽 해상풍력개발사업에 진출하기 위한 우수한 공급실적이 될 것이다. 현재 해상풍력 전용 설치선은 세계적으로 10여대(Jack-Up System 장착)가 운영되고 있으나, 향후 전 세계 해상풍력개발 확대에 따라 2020년까지 100대 이상의 전용선박 건조 수요가 예상되며, 침체에 빠진 국내 조선 산업에도 큰 활력소로 작용할 것으로 판단된다.
이를 해소하기 위한 다양한 정부지원 방안에 대한 연구와 대책 마련이 시급하다 할 수 있다. 둘째는 2011년 11월에 발표된 종합추진계획은 다양한 연구 집단과 정부의 노력에 의한 산물로서 그 가치는 충분히 인정받아 마땅할 것이다. 다만, 서남해(영광-부안 해역)의 해저지형, 조류, 파랑 등 해양환경과 4∼5종 이상의 다양한 Turbine 설치에 대한 방법론 검토가 부족한 것이 아쉽다고 할 수 있다.
따라서 공사에 필요한 절대 공사기간, 설치(시공)장비 및 시공경험이 부족한 것으로 판단됨에 따라 “서남해 2.5GW 해상풍력 종 합추진계획”에 대한 수정 또는 보완이 반드시 필요할 것으로 생각된다.
이를 위해서 해상풍력을 위한 별도의 항만 개발은 입지선정, 타당성 조사, 환경영향평가, 기본 및 실시설계, 항만의 건설 등 많은 시간과 절차가 필요하다. 따라서 확산단계(2GW)의 지원을 위해 기존 항만시설의 보완과 체계적인 개발 등이 항만 관리부처인 국토해양부 및 지자체와 긴밀한 협의를 통해 이루어져서 적어도 1개 이상의 추가적인 지원항만 개발이 빠른 시간 내에 추진되어져야 할 것이다.
따라서, 건설부문과의 협업을 통해 서남해 해상에 설치될 총4∼5종의 상부구조물(WTG)의 제원과 해저지반조건에 대한 정밀조사를 통해 하부구조물 설계, 제작 및 설치를 위한 기초설계 작업이 추진되어져야 할 것이다.
향후에는 원가기반 국산화율 산정방식의 단점인 정책적인 풍력산업 육성방향이나 정성적 기술 평가를 반영할 수 있는 전략적 가중치, 용량이 다른 이종터빈에 대한 차이를 반영할 수 있는 용량별 가중치에 대한 고려가 필요할 것으로 보인다. 또한 제작과 더불어 풍력터빈 에서 중요한 설계기술의 국산화를 유도하기 위해 설계 국산화율 산정방안을 모색할 필요가 있을 것으로 판단된다. 특히, 최종 국산화율은 제작 및 설계 국산화율이 모두 반영되어 풍력터빈 생산에 필요한 모든 과정에 대해 검토할 수 있는 지표가 되어야 할 것이다.
또한 현재 개별 풍력업체가 개발 중인 3∼7MW급 해상풍력발 전(WTG) 시스템이 서남해, 제주 해상 등에 8GW 규모의 해상 풍력단지를 건설함으로서 궁극적으로 우리나라 전력소비의 5% 내외를 담당하여 에너지 안보에 크게 기여 할 수 있을 것이다.
또한, 10MW급 이상 초대형 풍력발전, 초전도 풍력발전기, 부유식 및 공중 부양식 풍력발전 등 차세대 풍력시스템을 개발을 차분히 준비하여 차세대 풍력산업 시장에 대한 준비를 하여야 할 것이며, 이를 위한 국가 주도의 R&D를 체계적으로 준비하고 실행되어져야 할 것이다(Fig. 13).
특히 해군, 해양경찰청, 공군 및 ADD(국방과학연구원) 등의 군사시설(해상 사격장, Radar 간섭 등)에 대한 협의가 시급한 것으로 판단된다. 마지막으로 부안-영광 주민의 풍력발전단지 수용성 및 어업권 보상에 대한 준비를 사전에 추진하여 피해보상, 환경문제 등 민원발생에 대한 철저한 준비와 마무리가 필요하다.
본 연구에서는 풍력발전의 산업화 촉진과 “에너지 안보” 차원에서 내수시장(Home Market)의 규모를 11GW(육상3GW, 해상8GW)로 목표치를 설정하는「11GW Energy Security」 프로젝트를 제안하고, 이를 통해 100만kW급 원자력발전소 3기를 대체할 수 있기를 기대한다(Table 7).
이와 더불어, 국민을 설득할 수 있는 대안으로 해외의 사례와 같이 주민 참여형 풍력단지(Fig. 11)의 개발을 추진하여야 할 것이다.
10). 정부의 적극적이고 과감한 정책 패러다임의 변화만이 풍력산업을 미래 먹거리 산업으로 성장시킬 수 있을 뿐만 아니라 고용창출과 에너지 안보(Energy Security)에도 큰 기여를 할 수 있을 것이다.
특히 하부기초(Foundation)를 포함한 해상풍력 하부구조물 (Sub-structure)의 설계·제작·시공과 상부 구조물(WTG)의 해상운송 및 시공 실적을 육성함으로서 풍력터빈 생산 중공업체, 풍력단지 개발자(Developer) 및 건설(시공)사의 컨소시엄 구성을 통한 유럽(북해) 및 영국의 "Round 3" 와 같이 향후 개발이 예정된 해외 대규모 해상풍력단지 건설 진출이 활성화 될 것으로 판단된다.
특히, 초창기 육상풍력의 사례에서 처럼 안전에 대한 사전 교육과 장비도 미흡한 상태에서 설치 및 시공이 진행되는 현실을 감안하여 정부주도하에 안전 (해상안전 포함)과 소방 등에 관한 “의무교육” 프로그램을 실시하여야 할 것이다.
또한 제작과 더불어 풍력터빈 에서 중요한 설계기술의 국산화를 유도하기 위해 설계 국산화율 산정방안을 모색할 필요가 있을 것으로 판단된다. 특히, 최종 국산화율은 제작 및 설계 국산화율이 모두 반영되어 풍력터빈 생산에 필요한 모든 과정에 대해 검토할 수 있는 지표가 되어야 할 것이다.
결론적으로 서남해 해상풍력개발사업의 자본적 지출(CAPEX) 최소화를 위해서는 시공(Installation, 상부및 하부)기술에 대한 R&D와 전용 설치선(WTIV) 또는 서남해 조건에 적합한 Jack-UP System을 장착한 Barge선의 확보가 무엇보다도 시급하다 할 수 있다. 해상풍력 전용 설치선의 건조는 서남해 2.5GW 해상풍력개발사업을 포함해 전라남도 4GW 해상풍력, 제주도1GW 해상풍력 등 향후 추진하게 될 국내 해상풍력개발사업에 활용한다면 국가적으로 매우 유익한 사업이 될 것이다. 더 나아가 중국 등 동남아시아 및 영국 등 북유럽 해상풍력개발사업에 진출하기 위한 우수한 공급실적이 될 것이다.
해상풍력과 해양에너지 개발을 활성화하기 위한 법률 입안을 조속히 추진하여 해상풍력 산업화, 환경보존 및 국민수용성을 제고 할 수 있기를 기대한다.
해상풍력의 원활한 구축을 위해 정부 출연 연구소(KR, KIMMS, KIER)를 설계 및 성능평가 기관으로 지정하고, 에너지관리공단을 인증기관(Certification Body)으로 하는 인증시스템을 구축 중이다. 향후 대형풍력 인증시스템 정착을 통해 해외 선진 인증기관과 기술교류 및 상호인증 체계 구축을 통해 국내 풍력업체의 해외 진출을 적극 지원할 것으로 예상된다.
만약 다수의 터빈에 대해서 국산화율을 측정하게 된다면 하나의 기준이 필요하게 되므로 터빈의 원가비중을 최고, 최소값을 제외한 나머지 값들의 평균으로 산정하는 것이 타당할 것으로 보인다. 향후에는 원가기반 국산화율 산정방식의 단점인 정책적인 풍력산업 육성방향이나 정성적 기술 평가를 반영할 수 있는 전략적 가중치, 용량이 다른 이종터빈에 대한 차이를 반영할 수 있는 용량별 가중치에 대한 고려가 필요할 것으로 보인다. 또한 제작과 더불어 풍력터빈 에서 중요한 설계기술의 국산화를 유도하기 위해 설계 국산화율 산정방안을 모색할 필요가 있을 것으로 판단된다.
이를 위해 기존에 국내?외에서 운영되어지고 있는 조선 및 해양 플랜트 분야 등 타 분야의 교육 프로그램을 조사, 분석하여 활용하는 것도 중요하다. 향후에는 풍력발전 시스템 회사별로 유지보수에 관한 인력 양성이 별도로 운영될 것으로 판단되며, 특히 풍력관련 업체의 이익단체인 협회 등을 활용한 초급 및 중급 기술자의 양성 프로그램을 운영함으로서 정부, 대학, 협회 및 기업체의 상호 유기적인 인력양성 프로그램 운영으로 시너지 효과를 창출할 수 있을 것이다. 이는 풍력산업협회의 재정과 기능을 확대시켜 풍력산업 전반의 발전과 이익을 도모 할 수있을 것으로 생각된다.
더 나아가 중국 등 동남아시아 및 영국 등 북유럽 해상풍력개발사업에 진출하기 위한 우수한 공급실적이 될 것이다. 현재 해상풍력 전용 설치선은 세계적으로 10여대(Jack-Up System 장착)가 운영되고 있으나, 향후 전 세계 해상풍력개발 확대에 따라 2020년까지 100대 이상의 전용선박 건조 수요가 예상되며, 침체에 빠진 국내 조선 산업에도 큰 활력소로 작용할 것으로 판단된다. 한편, 우리나라 최초의 해상풍력 단지건설의 성공을 위해서는 보험을 통한 사전 안전장치가 필요하다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	풍력발전기 공급실적이란?	풍력발전기(WTG, Wind Turbine Generator) 공급실적 (Track Record)이란 통상적으로 우리나라의 풍력발전 시스템 기업이 해외에 진출(육상풍력 기준)하기 위한 최소한의 실적으로 1년간 100기(또는 50기, 2년 등) 이상의 터빈을 설치, 운영한 실적을 의미한다. 물론 해상풍력의 경우 또는 발주처에 따라서는 실적의 기준이 상이 할 수도 있을 것이다.
	4가지 국산화율 산정방안은 무엇인가?	1안) 터빈 구성부품(WBS)에 원가비중 활용 2안) 터빈 구성부품(WBS)에 정성적 평가 활용 3안) 핵심부품 선정 국산화 여부 판단 4안) 터빈 구성부품(WBS)에 부품수 비율 활용
	2012년도 국내 풍력 신규 설치량은 어느정도인가?	2012년도 국내 풍력 신규 설치량은 태백풍력 18MW, 경주풍력 16.5MW, 창죽풍력 16MW 등 총 65.2MW가 계통에 연결된 것으로 파악되었다(Fig. 3).

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

한국의 해상풍력 현황과 발전방향에 관한 연구
Study on Present Status and Future Direction of Korean Offshore Wind Power 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

한국의 해상풍력 현황과 발전방향에 관한 연구 Study on Present Status and Future Direction of Korean Offshore Wind Power 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

이태진 (40)

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

한국의 해상풍력 현황과 발전방향에 관한 연구
Study on Present Status and Future Direction of Korean Offshore Wind Power 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper