급성장하는 풍력발전, '에너지전환' 열쇠될까

2021-03-17 16:00
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[글로벌에픽 차진희기자] 세계풍력에너지협회(GWEC)는 풍력 발전이 2019년 유럽 연합 전력 수요의 15%를 충당했다고 발표했다. 중국도 2019년 한 해에만 23.8GW(기가와트)의 육상 풍력을 전력망에 연결했다. 현재 중국에서는 풍력 발전이 전체 에너지원 중 세 번째로 많은 전력 수급을 담당하고 있다.

지난 20년간 풍력 발전 시장은 빠르게 성장해왔다. 이러한 급성장을 기반으로 최근에는 석유를 대체할 주류 에너지원으로 주목받고 있다. 일각에서는 탄소 순 배출량을 '0'으로 만드는 '넷제로(net-zero)'를 구현하는 데 주요한 역할을 할 것으로 기대한다.

풍력발전은 입지 조건에 따라 육상 풍력과 해상 풍력으로 나뉜다.

국제재생에너지기구(IRENA)는 2030년까지 지구 온도상승 1.5℃ 제한 목표를 달성하기 위해 글로벌 육상 풍력 용량을 3배, 해상 풍력은 10배 증가시킬 것이라 발표했다. 풍력 발전의 가격 경쟁력이 높아지면서 IRENA의 계획이 현실화할 가능성도 커지고 있다. 균등화발전비용(LCOE)은 발전소에서 생산하는 전력당 평균 실제 비용을 의미한다. 풍력의 균등화발전비용이 지속적으로 하락하면서, 풍력 발전은 다가올 에너지 대전환을 이끌고 갈 신산업으로 자리매김하고 있다. 실제, 지난 5년간 육상·해상 풍력 비용은 평균 50% 이상 낮아졌다.

GWEC는 '2019 풍력발전 보고서'에서 풍력 발전의 경쟁력을 높이기 위한 2가지 신기술과 향후 시장 전망에 대해 소개하고 있다.

◇ 하이브리드 솔루션으로 재생 에너지 통합에 도전한다

하이브리드 솔루션은 풍력 에너지와 다른 에너지원 또는 ESS(Energy Storage System)를 결합시키는 것을 의미한다.

ESS는 신재생 에너지를 미리 저장한 뒤 필요한 시간에 사용할 수 있도록 도와주는 에너지 저장 시스템이다.

이 기술은 성숙한 시장인 유럽, 미국, 호주와 성장 중인 동남아 시장 모두에서 효율적인 발전 대안이 될 가능성이 있다. 화석 연료를 대체하면서 재생 에너지의 비중을 높일 수 있기 때문이다. 개발도상국이나 작은 섬의 풍력 발전에 적용될 경우 '마이크로그리드(Microgrid)'를 가능케 해 전기 공급의 안전성을 가져다준다. 마이크로그리드는 신재생 에너지원과 ESS가 융·복합돼 소규모 지역에서 전력의 자급자족을 돕는 스마트 그리드 시스템이다. 하이브리드 솔루션은 활용 가능성이 높지만, 정치적 지원이 미미해 성장하지 못하고 있다.

전 세계적으로 에너지전환이 가속화되면서 하이브리드 솔루션이 갖는 시스템적 가치가 주목받고 있다. 많은 재생 에너지를 연결해 유연하게 발전 설비를 운영할 수 있고, 재생 에너지의 고질적 한계인 전기 수급 문제도 개선이 가능하다. 향후, 경제적·효율적인 저장기술, 디지털 솔루션이 개발된다면, 아프리카 등 신흥시장에서 풍력 발전이 빠른 속도로 확산될 것으로 예상된다.

◇ 탄소 배출 없앤 그린수소, 에너지전환의 열쇠

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우주를 구성하는 원소 중 90%는 수소로 이뤄져 있다. 깨끗하고 풍부하면서 독성까지 없는 물질인 수소는 추출하는 방법이 간편하고, 가스·액체 형태로 운반이 가능해 사용하기 편리하다. 연소 시 산소와 결합해 물로 바뀌기 때문에 매우 친환경적인 자원이다. 문제는 수소를 만들기 위해선 이산화탄소를 배출하는 화석 연료를 사용해야 한다는 점이다. 탄소 배출 없이 재생 에너지로 생산되는 '그린수소'의 필요성이 커지고 있다.

바람이 강할 때 전기를 생산한 후, 남은 전력을 이용해 수소를 만든다. 특히, 해상 풍력이 수소를 만드는 데 용이하다. 풍력 발전 시 남은 에너지는 수소 전기분해기 가동에 사용될 수 있기 때문이다. 수소 전기분해기는 물 분자를 수소와 산소로 분해한다. 이 과정에서 생성된 그린수소는 압축돼 탱크 시스템에 저장된다.

풍력 발전을 이용해 수소를 생산하면, 에너지를 안정적으로 공급해 에너지 시스템의 운영 효율을 높일 수 있다. 수소는 또한 가스·액체 형태로 운반할 수 있기 때문에 재생 에너지 시장 성장의 기회가 될 수 있다. 향후, 탈 탄소 중공업의 수소 수요를 충당할 풍력 발전 혁신 기술 개발이 필요하다.

◇ 2020-2024 세계 풍력 발전 시장 전망

'GWEC 마켓 인텔리전스(GWEC Market Intelligence)'에 따르면 세계 풍력 발전 시장은 5년간 4%대 연평균 성장률을 기록하며 확대된다. 2024년까지 매년 71GW가 새롭게 설치돼 총 355GW 이상의 신규 용량이 추가될 것으로 보인다.

향후 5년간 풍력 발전 시장은 생산 세액 공제, 경매제도, 국가·주 단위 재생 에너지 보급 목표 등 정부 지원으로 성장할 것으로 보인다.

풍력 발전 부문에서 시장이 가장 큰 국가는 미국, 중국이다. 2020년에는 두 국가 모두 빠르게 풍력 발전을 추가할 것으로 예상된다. 중국은 육상 풍력이 빠르게 확대되면서 생산 비중이 낮은 재생 에너지에 지원하는 보조금이 중단될 가능성도 있다.

해상 풍력 역시 5년간 5GW가 새롭게 생겨날 것으로 예측된다. 연평균 성장률은 19.5%에 이를 것으로 보인다. 아시아에서는 중국, 대만, 일본 순으로 발전 시설이 확대된다. 미국에는 2023년경 세계 최초로 800MW 이상의 해상 풍력 발전이 설치될 것으로 예상한다.

차진희 글로벌에픽 기자 news@globalepic.co.kr

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