출처 : 일본 국회도서관 / 조사와 정보 / 해상풍력발전의 국제동향(2023.03.07)

 

탈탄소 사회를 실현하기 위해 재생에너지에 대한 관심이 높아지는 상황에서, 해상 풍력발전은 경관ㆍ소음 문제가 비교적 발생하지 않는다는 점, 입지에 제약이 크지 않고 풍차의 크기를 키울 수 있고 발전소 규모를 키울 수 있다는 점, 육상 풍력발전에 비해 주변 장애물이 많지 않아 바람의 방향이나 풍속 등(이하 ‘풍황’)이 전반적으로 안정되는 경향이 있어 재생에너지 중에서는 설비 이용률이 높다는 점 때문에, 세계 각지에서 입지가 굳어지고 있다. 조기에 개발해온 EU에서는 2040년대에는 해상 풍력발전이 전력 공급 점유율에서 중심을 차지할 것이라는 전망도 제시하는 등, 주요 재생에너지원이 될 것으로 기대된다.

 

여기에서는 전 세계의 해상 풍력발전 도입 상황 및 비용 동향에 대해 확인한 다음 해상 풍력발전에서 앞서나가고 있는 영국에서 해상 풍력발전 개발을 촉진하여 비용 저하에 도움을 주는 조직과 비용의 현재 상황 등을 정리한다.

 

1. 세계적인 도입 확대 및 비용 동향

 

1-1. 전 세계의 도입 상황 및 전망

 

2012년의 해상 풍력발전의 설비 용량은 전 세계에서 533만kW이었지만, 2010년대에 계속해서 증가하여 2021년 말에는 누적 설비 용량이 5,568만kW에 달하였다. 단일 연도의 신규 도입 용량 역시 비슷한 증가 경향을 보여, 2013년의 도입 용량은 184만kW였지만, 2020년에는 598만kW, 2021년에는 2,131만kW가 도입되었다.

 

지역별로 보면 1990년대부터 해상 풍력발전을 개발해온 유럽이 중심적으로 도입하여, 2021년 말 시점에 전 세계의 누적 설비 용량 중 약 50%를 차지하였다. 최근에는 중국의 도입량이 증가하고 있다.

 

국제 재생에너지기관(International Renewable Energy Agency : IRENA)의 2021년 말 시점의 데이터에 따르면, 국가별 누적 설비 용량은 2639만kW인 중국이 세계에서 가장 많으며, 영국, 독일, 네덜란드가 각각 1270만kW, 775만kW, 246만kW로 그 뒤를 따르고 있다.

 

해상 풍력발전의 도입은 향후 빠르게 확대될 것으로 보인다. 2030년까지의 각국의 해상 풍력발전 설비 도입 목표는 총 3억 8000만kW에 달하는 등, 많은 국가가 해상 풍력발전 개발 목표를 내걸고 있다. 국제적인 풍력 산업의 업계 단체인 세계풍력회의(Global Wind Energy Council : GWEC)는 향후 도입을 확대하려면 개발 구역을 확대하고, 합리적인 인허가 절차를 마련하고, 송전망을 강화해야 한다고 지적한다.

 

또한 일본에는 5만 1600kW의 해상 풍력발전 설비가 도입되었다. 정부는 2030년까지 1000만kW, 2040년까지 부유식을 포함한 3000만~4500만kW의 해상 풍력발전 사업 계획을 구체화하는 것을 목표로 하고 있으며, 신속하고 효율적으로 개발하기 위해 기초 조사 및 인허가 취득을 정부 및 지방자치체가 주도하는 센트럴 방식을 도입할지 검토하고 있다. 2023년 1월에 사업 실시 구역 지정 및 사업자 공모, 풍황 조사, 육상 송전망과의 연결 확보 등을 센트를 방칙의 구성 요소로 하는 운용 방침의 골자가 제시되었다.

 

1-2. 비용 동향

 

해상 풍력발전은 사업자가 개발하는 데 있어 해저 특성 및 풍황에 관한 데이터 수집이 필요하다는 점, 송전선을 포함한 설비의 설치 및 운전ㆍ보수 환경이 엄격하다는 점 때문에 2012년경까지 발전 비용이 비싼 편이었다.

 

하지만 그 후 풍차의 크기를 키움으로써 발전 능력이 향상되고 건설 및 보수 비용이 저하됨에 따라 2010년부터 2021년까지 발전 비용이 60% 저렴해졌다. 2013년에는 1기당 6,000kW의 풍차를 사용하는 것이 일반적이었지만, 현재는 10,000kW 이상까지 대형화되었고, 2030년에는 15,000~20,000kW급의 풍차가 도입될 전망이다. 또한 해상 풍력발전을 개발한 경험이 쌓이면서 풍황이 더 좋은 연안에서 개발할 수 있게 되어 설비 이용률이 향상되고, 비용이 절감되었다.

 

또한 먼저 개발해오던 국가에서는 해양 공간의 이용에 대한 규칙을 마련하고, 개발 용지 지정 및 풍황 및 해저 기반 조사를 국가가 실시하는 등의 제도를 도입하여, 경쟁 환경을 정비하는 일에 있어서도 비용 저하를 실현하였다.

 

2. 영국 시책 및 비용 상황

 

2-1. 현재 상황 및 목표ㆍ전망

 

영국에는 2000년에 처음 2,000kW 규모의 해상 풍력발전 풍차 2기가 시험 사업으로 인해 설치되었다. 2000년대 말에는 상용 시설을 본격적으로 가동하기 시작하였고, 2022년 9월까지 누적 1385만kW의 해상 풍력발전 설비가 도입되었다. 2022년 1월부터 9월까지는 영국의 총 발전량 중 12.2%를 차지하는 293억kWh의 전력을 공급했다(아래 그림 참조). 2022년 4월에 공표된 ‘영국 에너지 안전 보장 전략’에서는 2030년까지 해상 풍력발전 설비를 최대 5000만kW, 그중 부유식 해상 풍력발전에 대해서는 500만kW를 도입할 것이라는 목표를 제시했다.

 

<그림1> 영국의 해상 풍력발전의 누적 설비 용량 및 총 발전량에서 차지하는 비율 추이

주) 2022년은 9월까지의 실적

자료 : Department for Business, Energy & Industrial Strategy (BEIS)

 

내셔널 그리드 ESO(National Grid ESO)가 공표한 미래의 전력 공급 시나리오에서는 해상 풍력발전이 가장 많이 도입되면 2050년에는 도입 설비 용량이 1억 957만kW, 발전량은 4872억kWh가 될 것이라는 전망을 제시했다.

 

2-2. 개발 제도

 

영국에서는 해상 풍력발전 개발을 ① 개발 해역 지정, ② 개발 해역을 대여하는 사업자 선정에 관한 입찰, ③ 사업 개발 및 사업 계획 인허가 취득 등의 프로세스를 통해 진행한다.

 

‘개발 해역 지정’(①)은 영국 왕실의 자산 관리 회사로서 영국의 영해ㆍ배타적 경제 수역(Exclusive Economic Zone : EEZ)을 관리하는 크라운 이스테이트(Crown Estate)가 수행한다.개발 해역을 지정할 때는 수심과 파랑, 다른 활동에서의 이용 상황도 고려하며, 이들에 관한 정보는 일반인에게도 공개된다. 하지만 개발 사업자 선정 입찰 절차에 참가할 사업 계획을 입안하려면, 사업자의 독자적인 조사도 수행해야 한다.

 

‘개발 해역을 대여하는 사업자 선정에 관한 입찰’(②)도 크라운 이스테이트에서 수행한다. 사업자가 크라운 이스테이트와 해상 풍력발전소를 건설하기 위한 해역 대여 계약을 체결하려면, 먼저 대여 협정(Agreement for Lease)을 체결해야 한다. 대여 협정을 체결하는 사업자는 입찰을 통해 선정되며, 그 입찰 절차는 지금까지 4번(라운드) 진행되었다. 2021년에 이루어진 네 번째(라운드4) 입찰 절차에서는 사전에 자격 심사를 통과하고 각종 조건을 충족하는 사업 계획을 제출한 사업자 중에서 대여 협정 기간에 지불하는 요금을 가장 높게 제시한 사업자가 개발자로 선정되었다. 선택받은 사업자는 입찰에서 제시한 요금을 매년 크라운 이스테이트에 지불한다. 대여 협정 기간은 최대 10년이며, 그 기간 동안 사업 계획의 인허가 취득 프로세스를 진행, 필요한 인허가를 취득한 후 해역 대여 계약을 체결한다. 해역 대여 계약은 해상 풍력발전소 건설부터 철거까지의 라이프사이클 두 번에 상응하는 기간으로 60년에 걸쳐 이루어진다.

 

‘사업 개발 및 사업 계획 인허가 취득’(③)과 관련해서는, ‘2008년 계획법’에서 출력이 10만kW 이상인 해상 발전 설비가 ‘국가적으로 중요한 인프라 프로젝트’(Nationally Significant Infrastructure Projects : NSIP)로 간주되어, 기존에 따로 따로 취득해야 했던 발전 설비 건설 허가, 해상 건축물 건설 허가 및 지자체의 허가를 일원화하였다. 또한 라운드4의 해역 대여 입찰에서는 사업 규모 요건에 따라 모든 해상 풍력발전 시설이 10만kW 이상이며 NSIP의 대상이 되었다. 또한 2022년 4월의 영국 에너지안전보장 전략에서는 해상 풍력발전의 빠른 확대를 위해 평균적으로 4년이 필요한 사업 계획과 인허가 절차를 대폭 줄여, 최소 1년으로 단축한다는 계획이 공표되었다.

 

2-3. 송전선 정비

 

해상 풍력발전소에서 육상 송전망까지의 송전망을 정비하는 일은 발전 설비의 개발과 병행하여 이루어진다. 그 송전선 정비는 발전 사업자와는 다른 송전선 설치ㆍ운용 등의 라이선서를 보유한 해상 송전 사업자(Offshore Transmission Owner : OFTO)가 수행하는 제도이다. OFTO는 비용을 억제하고자 경쟁 입찰을 통해 선정된다. 2016년에 이루어진 도입 효과 검증에서는 다른 방법으로 송전 사업자를 선정하는 것보다 OFTO 제도를 채용함으로써 총 약 6억 8300만~10억 9200만 파운드(약 1조 1,500억~1조 8,400억 원)의 비용을 절약할 수 있음을 알게 되었다.

 

하지만 2030년까지 해상 풍력발전 설비 대량 도입 목표를 고려할 때, 각각의 발전 설비에서 각자 육상 송전망과 연결하는 OFTO 제도가 비효율적이 될 가능성이 있고 보고, 제도 설계를 재검토하고 있다. 2022년 7월에 내셔널 그리드 ESO는 2030년 시점의 해상 풍력발전에 필요한 송전망 형태를 나타내는 ‘Pathway to 2030’을 공표했다. 거기서는 근거리에 입지한 발전소를 조합하여 육상 송전망으로 보내는 송전선을 정비할 것, 해상 풍력발전소가 많이 입지해 있는 스코틀랜드에서 수요지인 잉글랜드까지의 해저 송전선을 강화할 것을 권장하고 있다. 권장하는 방법으로 송전망을 정비하면, 발전소마다 송전선을 정비하는 것보다 약 55억 파운드(약 9조 2,680억 원)를 절약할 수 있다고 한다.

 

2-4. 지원책 및 비용 저하

 

영국의 신규 해상 풍력발전 사업은 차액 결제(Contract for Difference : CfD) 제도의 지원 대상이다. CfD 제도의 지원 대상 사업은 입찰로 결정되며, 가장 낮은 매전 가격을 제시한 사업부터 순서대로 지원 예정 금액이 채워질 때까지 선정된다. 지원 기간은 15년이며, 낙찰 금액이 매전 가격으로 보증된다. CfD의 입찰은 지금까지 네 차례 이루어졌으며, 2021년 12월에 실시된 네 번째 입찰에서는 해상 풍력발전의 평균 낙찰 가격이 역대 최저를 기록했으며, 착상식 해상 풍력발전의 매전 가격은 1kWh당 3.735펜스(약 60원)로 지원 대상에 속하는 재생에너지 중에서 가장 낮았다(표).

 

<표1> 제4회 CfD에서의 주요 발전 기술별 낙찰 결과 및 과거의 해상 풍력발전 낙찰 결과

 

3. 주요 사례

 

3-1. Hywind Scotland

출력 : 30MW

형식 : 부유식 해상풍력 발전소

운전개시 : 2017년

수심 : 120m

이안거리 : 25km

풍차 : Siemens-Gamesa S154-6.0 x 5

 

 

3-2. Kincardine

출력 : 49.5MW

형식 : 부유식 해상풍력 발전소

운전개시 : 2021년

수심 : 60~80m

이안거리 : 15km

풍차 : Vestas V164-9.5 x 5 & V80-2.0 x１