풍력 발전의 잠재력: 미래 에너지 패러다임의 전환점
2025년을 앞둔 현시점에서 풍력 발전은 전 세계적으로 재생에너지 확대 전략의 핵심 축으로 부상하고 있습니다. 특히 한국의 경우 삼면이 바다로 둘러싸인 지리적 특성과 뛰어난 조선업·제조업 역량을 바탕으로 해상풍력 강국으로 도약할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 풍력 발전은 기후 변화 대응과 에너지 자립이라는 시대적 과제 앞에서 지속가능한 미래 에너지원으로서 중요한 역할을 할 것으로 전망됩니다. 이 보고서에서는 풍력 발전의 현황과 미래 전망, 장단점, 기술적 혁신, 그리고 한국의 풍력 발전 잠재력과 과제에 대해 분석하겠습니다.
풍력 발전의 현황과 미래 전망
세계적으로 풍력 발전은 지속적인 성장세를 보이고 있습니다. 세계풍력협의회(GWEC)에 따르면 2022년 말 기준 전 세계에 설치된 풍력 설비 용량은 906GW에 이르며, 향후 10년(2023~2032년) 동안 380GW 이상의 신규 해상풍력 설비용량이 추가될 것으로 전망됩니다. 특히 2026년에는 30GW, 2030년에는 50GW에 육박하는 새로운 해상풍력 설비가 설치될 것으로 예상됩니다. 더불어 GWEC는 2023년부터 2027년까지 세계에 풍력발전 설비가 682GW 추가되고, 연평균 15% 성장할 것이라고 전망했습니다.
국내 풍력 발전 역시 급격한 성장이 예상됩니다. 2025년 한국의 풍력 발전 용량은 약 4.5GW에 이를 것으로 예상되며, 이는 2024년 대비 약 55% 증가한 수치입니다. 특히 해상 풍력 발전이 전체 용량의 70%를 차지할 것으로 보이며, 풍력 발전이 2025년 전력 생산의 12% 비중을 차지할 전망입니다. 더 나아가 한국 정부는 제10차 전력수급기본계획을 통해 2022년 3381GWh였던 국내 풍력발전량을 2030년 3만8887GWh로 10배 이상 증가시키겠다는 목표를 설정했습니다.
해상풍력의 급부상
해상풍력은 특히 주목할 만한 성장 잠재력을 보여주고 있습니다. GWEC에 따르면 해상풍력 설비는 2023년부터 2027년까지 연평균 31% 급증할 것으로 전망됩니다. 해상풍력은 육상보다 풍속이 높고 기상 조건이 더 유리하기 때문에 발전 효율이 높다는 장점이 있습니다. 세계 해상풍력 자원 잠재력의 80%가 수심 60m 이상 심해에 있어, 부유식 해상풍력 등 새로운 기술의 도입으로 더 많은 잠재력이 실현될 것으로 기대됩니다.
현재 진행 중인 주요 국내 해상풍력 프로젝트로는 총 8.2GW 규모의 신안 해상풍력단지(1단계 시범운영 시작), 약 3GW 규모의 전남 해상풍력 프로젝트, 1.0GW 규모의 울산 해상풍력 프로젝트, 1.5GW 규모의 동해안 해상풍력 프로젝트, 약 1.0GW 규모의 서남해 해상풍력단지, 약 0.6GW 규모의 제주 해상풍력 프로젝트 등이 있습니다. 이러한 대규모 프로젝트들은 국내 풍력 발전의 미래 성장을 이끌 것으로 기대됩니다.
풍력 발전의 장점과 잠재적 이점
풍력 발전이 지속적으로 성장하는 배경에는 다양한 이점이 존재합니다. 풍력 발전의 주요 장점은 환경적, 경제적, 사회적 측면에서 고루 나타납니다.
환경적 이점
풍력발전은 무공해 청정에너지로서 화석연료를 태워 전기를 만드는 화력발전소와 달리 대기오염이나 미세먼지를 발생시키지 않습니다. 또한 산성비, 스모그, 온실가스를 만들어내지 않아 기후변화 대응에 크게 기여합니다. 전세계적으로 탈탄소화가 화두로 떠오른 상황에서 풍력발전은 온실가스 배출 감소에 효과적인 대안으로 부각되고 있습니다.
경제적 이점
풍력발전은 전기를 만들어내는 다른 발전 방식에 비해 비용이 적게 들 수 있습니다. 특히 육상에 건설된 상업용 풍력발전단지는 현존하는 가장 경제적인 에너지 생산방식 중 하나로 평가받고 있습니다. 풍력발전은 20년 이상의 장기 계약을 통해 전기를 공급하고, 석유나 석탄 같은 연료가 필요하지 않기 때문에 장기적으로 안정적인 운영이 가능합니다.
글로벌 금융 자문·자산 관리 회사인 '라자드'의 보고서에 따르면 2009년부터 2023년까지 세계 육상풍력 발전의 균등화발전비용(LCOE)은 66% 감소했으며, 이는 연평균 8%씩 줄어든 수치입니다. 이러한 비용 하락 추세는 앞으로도 계속될 것으로 예상됩니다.
사회경제적 이점
풍력발전은 고용창출 효과가 높습니다. 미국의 풍력발전 산업계에서는 10만 명 이상의 인력을 고용하고 있으며, 윈드터빈 엔지니어는 미국의 직업 분류에서 가장 빠르게 성장하는 직업군으로 꼽힙니다. 국내에서도 2025년까지 풍력 산업 관련 일자리가 약 1만 개 이상 증가할 것으로 예상됩니다.
또한 풍력발전은 중공업 산업과 연계되어 있고 해상풍력발전은 건설업, 조선업과도 깊은 관련이 있어 국가 경제에 큰 파급효과를 가져옵니다. 특히 한국은 조선업과 제조업 역량이 뛰어나 해상풍력 산업이 발전할 경우 관련 산업의 동반 성장이 기대됩니다.
에너지 안보 측면의 이점
국가 에너지 정책에서 가장 중요한 것은 에너지의 독립성입니다. 국제정세에 따라 수입하는 가격이 변하거나 수입경로가 막힐 수 있는 화석에너지와 달리, 풍력은 나라 안에서 에너지원을 확보할 수 있어 에너지 자립에 크게 기여합니다. 바람은 끊임없이 불어오고 연간 불어오는 바람의 양도 예측할 수 있어 안정적인 에너지 공급원으로 활용할 수 있습니다.
풍력 발전의 도전과제와 한계
풍력 발전이 가진 많은 장점에도 불구하고, 여전히 극복해야 할 여러 도전과제와 한계가 존재합니다.
발전효율과 지리적 제약
국내 풍력발전소의 발전효율은 전국적으로 평균 24%로, 유럽 등 선진국이 보여주는 50% 수준에 크게 못 미치고 있습니다. 이는 한국의 지리적 조건이 유럽 등에 비해 상대적으로 불리하기 때문입니다. 한국은 풍속이 초당 7m 정도이며 풍향도 일정하지 않은 반면, 발전효율이 50%를 넘는 유럽 북해 인근 국가인 노르웨이, 덴마크 등은 연평균 풍속이 초당 10~11m에 달하고 바람도 한 방향으로 불어 풍력발전에 유리합니다.
지역별로는 제주·경북·강원(26%), 전남(23%), 경남(18%), 경기(16%), 인천(11%) 수준으로 국내 지역 간에도 발전효율의 차이가 있습니다. 특히 도심부에서는 바람이 약하고 평균 3m/s 정도의 풍속 밖에 얻을 수 없어, 도시 지역의 풍력 발전은 제한적입니다.
비용 및 경제성 문제
풍력발전, 특히 해상풍력은 초기 설치 비용이 많이 들고 장기간에 걸쳐 투자금을 회수하는 사업입니다. 한국의 해상풍력 LCOE는 295원/㎾h으로 세계 평균(102원/㎾h)보다 배 이상 높아 경제성 확보에 어려움이 있습니다.
또한 해상풍력은 생산한 전력을 육지로 끌어오기 위해 대규모 송전선을 설치해야 하며, 발전효율이 낮아도 송전선은 최대출력에 맞춰야 하는 만큼 과잉설비로 인한 고투자가 병행되어야 합니다. 육상풍력발전단지를 건설하기 좋은 곳은 대체적으로 도시나 공업단지와 같은 전기가 필요한 곳에서 멀리 떨어진 곳에 위치하기 때문에 송전 인프라 구축에도 추가 비용이 발생합니다.
기술적 및 정책적, 사회적 과제
풍력발전 산업의 성장에는 기술적, 정책적, 사회적 과제도 존재합니다. 코로나 19 이후 물류비 부담이 늘고, 공급망 비용 압박, 높은 금리 등 사업 불확실성이 커져 미국과 유럽 곳곳에서 일부 프로젝트의 개발이 중단되거나 지연되는 사례가 발생하고 있습니다.
국내에서도 전력계통 연계, 지역 주민 수용성 확보 등의 과제가 있으며, 풍력 발전의 간헐성에 대응할 수 있는 전력 저장 및 관리 시스템 구축도 필요합니다. 또한 풍력 터빈은 25m/s를 넘는 강풍이 불었을 경우 과회전에 의한 파손을 피하기 위해 브레이크 기구를 작동시켜야 하는 등 기술적 한계도 있습니다.
차세대 풍력 기술의 혁신과 발전 방향
풍력 에너지 산업은 끊임없는 혁신을 통해 효율성을 향상시키고 경제성을 높이려는 노력을 계속하고 있습니다. 최근 개발되고 있는 차세대 풍력 기술은 기존의 한계를 극복하고 풍력 발전의 새로운 가능성을 열고 있습니다.
차세대 풍력 에너지 시스템
차세대 풍력 에너지 시스템은 기존의 풍력 에너지 발전 기술보다 단위 면적당 최대 10배의 전력을 생산할 수 있는 잠재력을 갖고 있습니다. 이러한 차세대 시스템으로는 부유식 해상풍력 터빈, 소용돌이 터빈(무날개 풍력 터빈), 공중에서 작동하는 풍력 에너지 시스템(AWESs) 등이 있습니다.
특히 부유식 해상풍력 터빈은 반잠수식, 단일 점 주황 공간(SPAR), 또는 긴장 다리 플랫폼(TLPs)과 같은 부유식 플랫폼 기술을 사용하여 40m 이상의 수심에 배치될 수 있어, 더 깊은 바다에서의 풍력 발전을 가능하게 합니다. 이는 세계 해상풍력 자원 잠재력의 80%가 수심 60m 이상 심해에 있다는 점을 고려할 때 큰 의미를 갖습니다.
다음 세대 풍력 터빈 기술
다음 세대 풍력 터빈 기술은 더 크고 더 효율적인 터빈을 개발하는 방향으로 진화하고 있습니다. 이러한 터빈은 바람의 에너지를 더 효과적으로 수집하며, 더 적은 유지 보수를 필요로 합니다. 높은 터빈 높이와 더 긴 날개는 풍력 터빈의 성능을 향상시키는 주요 요소 중 하나이며, 터빈 대형화 경쟁은 풍력발전 단지 규모를 키우고 육상에서 해상으로 시장을 전환하는 데 중요한 역할을 했습니다.
또한 지속 가능한 소재 개발, 인공 지능(AI) 및 빅 데이터 분석을 활용한 예측 및 최적화, 해양 풍력 발전 기술 등의 발전도 진행 중입니다. 이러한 기술 혁신은 풍력 발전의 효율성을 높이고 경제성을 향상시키는 데 기여할 것으로 기대됩니다.
한국의 풍력 발전 잠재력과 전략적 방향
한국은 삼면이 바다로 둘러싸여 있고 조선업·제조업 역량이 뛰어나 해상풍력 강국으로 성장할 잠재력이 풍부합니다. 이러한 잠재력을 실현하기 위해 정부와 산업계는 다양한 전략을 추진하고 있습니다.
국내 풍력 발전의 목표와 현황
한국 정부는 2030년까지 14.3GW의 해상풍력 발전시설을 국내에 보급할 계획이며, 2022년 3381GWh였던 국내 풍력발전량을 2030년 3만8887GWh로 10배 이상 끌어올리겠다는 목표를 설정했습니다. 제10차 전력수급기본계획에 따르면 풍력 발전은 2021년 대비 12.2배 증가할 전망이며, 2036년까지는 24.3배 증가가 목표로 설정되어 있습니다.
현재 국내에서는 다양한 해상풍력 프로젝트가, 2024년 11월부터 시범운영을 시작한 신안 해상풍력 1단계 프로젝트를 비롯하여 전남, 울산, 동해안, 서남해, 제주 등 여러 지역에서 진행 중입니다. 이러한 프로젝트들은 국내 풍력 산업의 성장과 일자리 창출, 지역 경제 활성화에 기여할 것으로 기대됩니다.
한국형 풍력 발전의 경쟁력 강화 방안
한국의 풍력 발전, 특히 해상풍력이 경쟁력을 갖추기 위해서는 몇 가지 전략적 접근이 필요합니다. 먼저, 풍력 발전의 규모를 확대하여 경제성을 확보하는 것이 중요합니다. 영국의 경우 해상풍력 LCOE가 2010년 0.219달러/㎾h였으나 풍력산업 규모가 커지면서 2022년 발전단가는 0.064달러/㎾h로 떨어졌습니다. 한국도 대규모 프로젝트를 통해 발전단가를 낮출 수 있는 잠재력이 있습니다.
또한 국내 조선업과 제조업의 강점을 활용하여 풍력 터빈 및 관련 부품의 국산화를 추진하는 것도 중요합니다. 풍력 산업은 중공업 산업, 건설업, 조선업과 깊은 관련이 있어 관련 산업의 동반 성장을 이끌 수 있습니다.
더불어 전력계통 연계, 지역 주민 수용성 확보 등 풍력 발전 확대에 필요한 사회적, 정책적 과제를 해결하기 위한 노력도 필요합니다. 특히 해상풍력 프로젝트는 지역 주민들과의 소통과 이익 공유를 통해 사회적 수용성을 높이는 것이 중요합니다.
결론
풍력 발전, 특히 해상풍력은 지속가능한 미래 에너지원으로서 큰 잠재력을 갖고 있습니다. 세계적으로 풍력 발전은 빠르게 성장하고 있으며, 기술 혁신과 비용 감소로 인해 더 많은 국가에서 경쟁력을 갖추게 될 것으로 예상됩니다. 특히 한국은 삼면이 바다로 둘러싸인 지리적 특성과 뛰어난 조선업·제조업 역량을 바탕으로 해상풍력 강국으로 도약할 수 있는 잠재력을 갖고 있습니다.
물론 풍력 발전에는 발전효율, 비용, 기술적 한계 등 여러 도전과제가 존재합니다. 그러나 차세대 풍력 기술의 개발과 규모의 경제 실현, 정책적 지원 등을 통해 이러한 과제들을 극복하고 풍력 발전의 잠재력을 최대한 실현할 수 있을 것입니다. 앞으로 한국의 풍력 발전이 어떻게 발전하고 성장할지, 그리고 에너지 전환과 기후변화 대응에 어떻게 기여할지 기대됩니다.