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[기고] 미국 해상 풍력발전 개발 현황

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[기고] 미국 해상 풍력발전 개발 현황

이재영 기술사, JYL Consultant, LLC 대표






2050년까지 86GW 규모 해상 풍력발전 생산 전망

아래 도표 및 그림과 같이 미국은 2050년까지 전 연안에서 86GW 규모의 해상 풍력발전을 계획 중이다. 그 중에서 현재 가장 활발하게 사업을 진행하고 있는 지역은 동부 연안으로 총생산량의 절반 이상을 차지하고 있다(참고자료 [1]).

지역
해상 풍력발전량(GW)
비율 (%)
북동부 대서양 연안 (North Atlantic)
28
33
남동부 대서양 연안 (South Atlantic)
19
22
서부 태평양 연안 (Pacific Coast)
17
20
오대호 (Great Lakes)
13
15
멕시코만 연안 (Gulf Coast)
9
10
합계
86
100

지역별 해상 풍력 발전량
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자료: 2020 US Offshore Wind Conference(2020.6.)

미국 해양 석유, 가스 및 신재생 에너지 개발을 주관하는 정부기관인 해양에너지 운영국(BOEM, Bureau of Ocean Energy Management)은 미 동부와 서부 연안 그리고 하와이에 위치한 16개의 해상 풍력단지를 임대용으로 할당하여 그 중에 절반인 8개 구역임대계약을 체결했다.

신재생 에너지 프로그램 현황
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자료: 2020 US Offshore Wind Conference (2020.6.)

미국에서 최초로 해상 풍력발전 단지가 조성된 곳은 로드 아일랜드 주에 있는 Block Island로서 총 용량 0.03GW(30MW)의 시범 프로젝트로 시작되었다(참고자료 [2]).

동부 지역 해상 풍력발전 현황
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자료: BOEM (2020)

나아가서 2020년 0.01GW(10MW)와 2023년에 0.3GW(300MW)를 시작으로, 2024년부터는 매년 2.5-4.1GW의 해상 풍력단지가 동부연안에 설치될 것으로 예상하고 있다. 즉 2025년까지 총 6.6GW, 2030년까지 총 21.9GW의 발전량을 갖추게 될 것이다. 아래 도표는 각 주의 연도별 발전량 증설 추세를 보여준다. 도표에서 Buffer는 어느 주가 될지 모르지만 개발이 이루어질 것으로 예상하여 책정한 것으로 이해하면 된다.

연도별, 주별 발전 증설량
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자료: Bloomberg NEF(2020.6.)

또 다른 보고서에 따르면, 2035년까지 미 동부 6개 주에서 총 25.4GW의 해상 풍력발전을 예측하고 있다. 특히 뉴욕, 뉴저지, 매사추세츠 등 총 3개 주가 전체 생산량의 약 80%를 차지하고 있다. 뉴욕주의 경우 2035년까지 9.0GW의 전기를 생산할 예정인데 이는 약 6백만 가구에 공급할 수 있는 전력량이다(참고자료 [3]).

2035년 미 동부 지역 해상 풍력발전량
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자료: Bloomberg

2030년까지 500억 달러(60조 원) 시장

해상 풍력발전 전기료는 기술개발로 인하여 계속 낮아지리라 예상하고 있으며 2028년에는 생산단가가 $66/MWh까지 떨어질 것으로 보고 있다. 현재는 약 $80/MWh (운반을 고려하면 $100/MWh)수준으로 이중에 절반이 터빈에 소요된다(아래 도표 및 그림 참조).

미국 해상풍력 발전량이 2030년에 22GW에 이른다고 보면 해상 풍력단지 개발 경비는 약 500억 달러(약 60조 원)로 전망하고 있다. 이것은 주변 항구 시설 확충, 육상처리 시설 및 각종 기반시설 건설을 고려하지 않은 것으로 이것까지 고려하면 총 경비는 더욱 증가할 것이므로 고용창출 등 미국 사회에 끼치는 영향은 실로 막대하다고 볼 수 있다. 더욱이 각 주마다 클린 에너지 정책을 펴고 있으므로 정부로부터 지원이나 혜택을 받기에도 수월할 것으로 보인다.

국별 신규 해상 풍력발전 비용(2020년 1분기 기준)
LCOE (Levelized Cost of Energy), $/MWh
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자료: Bloomberg

분야별 신규 해상 풍력발전 건설비 분포(2030년 기준)
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자료: Bloomberg

부유식/계류식 터빈 해상 기초구조물의 필요성

해상 풍력터빈의 기초구조물은 고정식이 많고 그 중에서도 모노파일(Monopile) 방식이 주류를 이루고 있는데, 이것은 대체로 30m 이내의 천해에 적당하고, 수심이 깊어지면 자켓(Jacket) 이나 트라이포드(Tripod) 형태의 구조물을 적용하게 된다. 그리고 수심이 50-60m 이상이 되면 계류식/부유식 구조물을 사용하게 된다(아래 그림 참조).

해상 풍력터빈 기초구조물
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자료: 2020 US Offshore Wind Conference (2020.6.)

현재 미 동부지역의 개발이 활발한 이유 중 하나는 대체로 수심이 서부연안보다 낮아서 가격이 저렴한 고정식 구조물(Monopile 혹은 Jacket)에 터빈을 설치할 수 있기 때문이다. 앞으로 수심이 깊은 지역의 개발이 활발해지면 부유식 구조물의 사용이 불가피해 질 것이다. 미국 해상 풍력단지 가운데 수심이 60m 이상인 곳이 60%나 되므로 부유식 구조물의 실용화가 절실할 것으로 예상된다(참고자료 [4]). 더불어 해저 전력 케이블선도 부유식 구조물에 설치되어 해양 동적 운동에 적합한 제품의 수요가 늘어날 전망이다.

참고자료
[1] https://virtual.newenergyupdate.com/event-schedule/
[2] https://us.orsted.com/wind-projects#:~:text=Block%20Island%20Wind%20Farm%20in,energy%20to%20power%2017%2C000%20homes.
[3] https://www.nyserda.ny.gov/All-Programs/Programs/Offshore-Wind
[4] https://www.nrel.gov/news/program/2020/floating-offshore-wind-rises.html


※ 이 원고는 외부 전문가가 작성한 정보로 KOTRA의 공식 의견이 아님을 알려드립니다.