[풍력발전의 기술 및 동향 ①] 풍력발전 지속적 성장 통해 2030년 설치량 1600GW 태양광과 함께 신재생에너지 주도
태양광과 함께 신재생에너지 산업을 주도하고 있는 풍력발전이 지속적인 성장을 통해 2030년경에는 약 1600GW에 달할 것이라는 전망이 나왔다. 특히 기존 육상 풍력의 발전과 함께 해상풍력이 비약적으로 발전할 것으로 전망되며 이에 따라 관련 특허의 수도 크게 증가할 것으로 예상되고 있다.
참조 한국수출입은행‘세계 풍력시장 동향과 국내 풍력산업 이슈’보고서
전세계적인 자원고갈과 환경오염의 논란에 따른 신재생에너지의 확대가 추진되고 있는 가운데 이를 주도하고 있는 태양광 및 풍력발전도 지속적인 성장을 거듭할 것으로 전망되고 있다. 최근 수출입은행이 발표한 자료에 따르면 2012년 세계 육상풍력 시장은 46.8GW가 설치되어 역대 최대치를 기록했으며 현재 다소 주춤했으나 2014년 이후 풍력시장은 완만한 성장세를 회복할 것으로 예상되고 있다. 특히 중국을 비롯한 이머징 마켓의 수요 확대가 향후 풍력산업의 성장을 견인할 전망이다. 중국의 경우 2017년까지 16.5GW 수준의 안정적 수요가 예측되며 유럽의 경우 2020년까지 목표량을 맞추기 위한 수요 증가가 예상되고 있다. 전체적인 수요 전망에서는 2030년까지 세계 풍력 설치량은 1600GW에 달할것으로 예상되며 이 중 육상풍력이 1427GW, 해상풍력이 129GW를 차지할 것으로 예상했다. 최근 해상풍력의 여러 장점들이 부각되고 있으나 당분간은 육상풍력이 풍력산업의 중심 역할을 지속할 예정이다. 또한 2030년 풍력 부품시장은 1,600억 달러 시장을 형성할 것으로 전망됐다. 기어박스 시장은 2012년 43억 달러에서 연 평균 4% 성장한 2030년 81억 달러가 전망됐으며 블레이드 시장은 2012년 106억 달러에서 연 평균 5% 성장한 252억 달러를 기록, 블레이드는 풍력터빈의 대형화로 제작단가가 상승해 부품시장내에서 가장 빠른 성장률을 기록할 것으로 예상했다. 전체 풍력시장 중 해상풍력 부품시장은 530억 달러 시장을 형성할 전망으로 해상풍력단지 개발비용은 터빈 35%, 해상구조물 26%, 설치비용 18%, 전력망 연결비용 6% 순이며 해상풍력 단지 비용절감은 설치비용의 감축이 가장 큰 부분을 차지할 것으로 전망했다.
풍력발전의 주요국가와 선두업체
풍력시장의 최대 수요처는 중국, 미국, 독일, 인도, 캐나다 등으로 이들 지역이 전체 설치 예정량의 70%를 차지할 것으로 전망되고 있다. 향후 동아시아 지역의 발전에 따른 풍력발전의 도입도 점진적으로 확대될 것으로 예상되고 있다. 시장의 확대 속에서 풍력발전은 Top 10 터빈기업들이 2012년 48.4GW 중 65%인 31.4GW를 공급하는 등 시장을 주도하고 있다. 이중 GE와 Vestas사가 1위 업체로 입지를 다지고 있으며, 그 뒤를 Siemens사가 추격을 하고 있다. 최근 중국 등 후발업체들의 공급과잉으로 인한 공급량 초과가 발생할 시에는 후발업체와 선발업체간 격차가 벌어지며 일정부분의 구조조정도 예상되고 있다.
풍력 기술개발 동향
풍력발전의 대출력화를 위해서는 날개의 길이를 증가시켜야 한다. 풍력발전의 개발초기 발전용량 0.05㎿의 경우 회전날개의 직경이 15m 정도에 불과했으나 최근 8~9㎿의 회전날개는 160m로 증가하고 있으며 이 부분의 연구도 활발히 진행되고 있다. 풍력발전의 기술개발은 아직까지는 육상풍력이 그 중심을 이루고 있지만 최근 각광받고 있는 해상풍력의 기술개발도 빠르게 발전하며 관련 특허의 수도 증가하고 있는 상황이다. 해상풍력의 경우 국내에서는 풍력발전기 설치 또는 운송방법 관련기술이 22.7%로 가장 많은 특허출원을 나타냈으며 뒤를 이어 기초 또는 지지구조물 관련기술이 17.1%, 부유식 해상풍력발전 관련 기술이 16.1%, 풍력이나 파력 등과의 복합 발전장치 관련기술이 10.4%를 차지하는 등 주로 풍력발전의 설치와 관련된 기술이 주를 이루고 있는 것으로 나타났다. 또한 최근에는 육상과 해상 풍력 모두에서 유지 및 보수에서 장점을 가지는 Gearless 터빈의 개발도 꾸준히 추진되고 있다. 풍력발전은 고장에 따른 발전량 감소가 주요 이슈로 특히 gear 부분의 고장이 잦은 편이다. 이에 따라 해상풍력의 경우에도 Gearless 터빈의 채택이 늘어날 전망이다. 해상풍력의 경우 수리에 대한 어려움이 크기 때문에 유지와 보수에 강점이 있는 Gearless 터빈의 장점이 부각되고 있다. 2030년 Gearless 터빈의 점유율은 40%에 달할 것으로 예상된다.
국내 풍력산업 동향
국내 풍력발전 산업의 시작은 1990년 초 시작되어 2002년부터 시장이 형성되었으나 아직은 시장 형성 초기단계에 머무르고 있다. 2013년 4월 기준 국내 풍력발전 누적설치 용량은 483㎿로 전 세계 풍력 설치량에 0.17%에 불과한 상황이며, 누적 발전총량 기준으로는 전 세계 30위권에 머물고 있다. 국내 풍력발전 산업은 현대중공업, 삼성중공업, 대우조선해양 등 조선사들이 시장을 주도하고 있는 가운데 최근 건설업체들도 풍력산업에 적극적으로 뛰어들고 있다. 이는 조선업계와 건설업계 모두 업계의 불황이 지속되면서 새로운 차세대 성장동력으로 풍력에 관심을 집중하고 있기 때문으로 분석된다. 특히 풍력발전의 경우 대형 터빈의 활용과 이에관한 건설과 설치 등 토목공사의 비중이 큰 부분을 차지하고 있어 기존 조선 및 건설과의 산업적 연관성이 깊어 향후에도 이러한 특성은 지속될 것으로 예상되고 있다. 각사별로는 현대중공업이 영암 풍력단지에 2㎿ 풍력터빈을 제공하기로 했으며 대우조선해양은 한국남동발전과 풍력 공동개발협약을 맺고 풍력발전단지의 건설 및 운영을 추진 중이다. 또한 삼성중공업과 두산중공업도 풍력발전 사업의 꾸준히 추진해 나가고 있다. 주요 대형 기업을 통한 풍력발전의 산업이 점진적으로 확대되고 있지만 아직까지 국내 풍력발전 사업의 발전은 더딘 편이다. 특히, 많은 면적을 필요로 하는 풍력발전에서 정부의 환경규제로 인한 허가 문제 등이 아직 난점으로 작용하고 있다.
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