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풍력이 재생 가능한 에너지원으로 중요한 이유는 무엇일까요?

신재생 에너지원으로서 풍력은 깨끗하고 지속 가능한 에너지원일 뿐만 아니라, 원하는 만큼 얼마든지 전력을 만들어 낼 수 있는 힘을 가지고 있기 때문에 기후 변화와의 싸움에서 우리가 정말 유용하게 활용할 수 있는 귀중한 자원입니다.

풍력처럼 재생 가능한 에너지원이 지닌 가장 큰 장점 가운데 하나는 바로 에너지를 만들어 낼 수 있는 곳이 널리 분산되어 있다는 점입니다. 화석 연료를 태워서 에너지를 만들어야 하는 기존의 발전 시설은 그 특성상 시설 규모가 커야 하고 사람들이 살지 않는 외딴 곳에 지어야 하는 반면, 육상이나 해상에 설치할 수 있는 풍력 발전기나 건물 지붕에 설치하는 태양광 패널 등 재생 에너지를 사용해 전력을 생산하는 시설은 그 규모가 훨씬 작아도 효과적으로 발전소로서의 기능을 발휘할 수 있는 장점을 지니고 있습니다.

또한 풍력 발전은 지리적 위치에 구애 받지 않고 전 세계 어디에서나 사용할 수 있는 발전 방식인 동시에, 풍력 발전기는 가동 시에도 유해한 온실 가스나 오염 물질을 일절 배출하지 않아 친환경적인 발전 방식이라고 할 수 있습니다.

기후 변화가 오늘날 우리 인류가 직면한 가장 시급한 문제 중 하나로 급부상하면서 영국 등 여러 국가에서는 과감한 넷-제로 목표를 수립하고 여러 전략을 추진 중인데, 현대 사회의 에너지 수요를 충족하면서 넷-제로 목표를 달성함으로써 다가올 미래 세대를 위한 지속 가능한 환경을 보장하려면 저는 풍력으로 생산되는 전력의 규모를 대폭 확대해야 할 필요가 있다고 생각합니다.

풍력 발전은 어떻게 성장 중이고 새로 추진 중인 풍력 발전 시설의 규모는 어떻게 될까요?

풍력 발전 산업은 실로 엄청난 성장세를 이어 나가고 있습니다. 연평균 30%에 달하는 풍력 발전의 성장률은 지금도 계속 빨라지고 있으며, 유럽, 라틴 아메리카, 아프리카 및 중동 등 세계 각지에서는 역대 가장 많은 수의 풍력 발전기가 육상에 설치되고 있습니다. 이에, 향후 5년 동안 풍력 발전 규모는 약 557GWh나 증가할 전망입니다.

풍력 발전이 이처럼 엄청난 속도로 성장하고 있는 것은 분명 고무적이지만, 기후 변화와의 싸움에서 풍력이 진정으로 유의미한 변화를 보여주기 위해서는 그 발전 규모가 향후 10년 간 지금의 약 4배 정도로 빠르게 성장해야 합니다. 2050년까지 넷-제로를 달성하고, 영국이나 독일처럼 넷-제로 이상의 기후 목표를 실현하기 위해서는 지금의 빠른 성장세를 계속해 유지해 나가야 한다는 뜻입니다.

새로운 풍력 발전 시설을 계획하고 건설할 때 시행사가 직면하는 문제에는 어떤 것이 있을까요?

새로운 풍력 발전 시설을 계획하고 건설할 때, 시행사는 여러 가지 문제에 직면할 수 있는데, 그 중에서도 가장 먼저 해결해야 할 문제는 바로 비용입니다. 육상이든 해상이든 풍력 발전 단지를 조성하려면 상당한 예산과 자금이 필요합니다. 대부분의 유럽 국가에서는 풍력 발전소를 계획하고 설립하는 시행사를 대상으로 보조금을 제공하고 있지만, 이러한 보조금의 규모와 실제 지급 여부는 정치적 상황에 따라 달라지는 경우도 있습니다.

자금 문제를 해결했다면, 다음으로 고려해 보아야 할 문제는 공급망입니다. 풍력 발전에 대한 수요가 높아지면서 시행사들은 새로운 공급망을 구축 및 관리하고 새로운 협력사에 대한 심사를 시행하는 데 상당한 어려움을 겪고 있습니다.

더불어, 지금 풍력 발전 산업이 사용 중인 공급망으로 나날이 높아지는 풍력 에너지에 대한 수요를 과연 충족할 수 있을지 우려의 목소리도 커지고 있는 실정입니다. 다행히 2030년까지 전 세계적으로 약 380GWh에 달하는 풍력 발전 시설이 새롭게 설치될 것으로 예상되는데, 이는 풍력 발전기 약 190~200개에 달하는 규모라고 합니다.

자금과 규모처럼 경제적인 문제 이외에도 풍력 발전 시설을 개발하는 시행사들이 최근 더욱 눈 여겨 보고 있는 문제는 기후 변화입니다. 특히, 기후 편차가 점점 심해지고 역대 최고 기온과 역대 최저 기온을 기록하는 등 변화가 심각한 북유럽 지역에서는 기후 변화 문제가 더욱 커지고 있는 상황입니다. 장기적으로 보았을 때, 이러한 기후 변화는 풍력 발전 시설에 영향을 미쳐 설비의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에 시행사들은 불가능에 가깝다는 것을 충분히 알고 있음에도 불구하고 요즘에는 이러한 미래의 날씨 패턴을 설계에 반영하기 위한 노력을 기울이고 있습니다.

풍력 에너지를 포함한 재생 에너지 시장이 계속해 빠른 속도로 성장해 나가고 있는데, 그렇다면 풍력 발전 기술과 관련된 전문 지식도 앞으로는 더 중요해지지 않을까요?

현재 계획 중인 풍력 발전 사업을 성공으로 이끌기 위해서는 반드시 풍력 발전 기술에 대한 전문 지식을 확보해야 합니다.

현재 전 세계적으로 가동 중인 풍력 발전 사업의 목표는 모두 고성능과 고출력, 고효율로 압축해 볼 수 있는데, 이런 목표를 달성하기 위해서는 당연히 새로운 소재, 철골 구조, 더욱 긴 프로펠러 블레이드, 더 높은 고도에서 작동하는 터빈을 새롭게 디자인해야만 합니다. 그렇다면, 이러한 새로운 디자인은 과거 사용하던 디자인과 동일한 방식으로 개발해도 되는 것일까요? 새로운 디자인을 만들어 내기 위해서는 모든 것을 다시 생각하고, 새롭게 설계하고, 새롭게 인증하는 과정을 반드시 거쳐야 합니다.

이때 필요한 전문성은 단순히 하드웨어에 대한 전문성이나 특정한 분야에 대한 공학적 지식이 아닌, 풍력 발전이라는 산업 전반에 대한 포괄적인 전문성입니다. 인증을 예로 들어 보겠습니다. 원자재에서 설비, 터빈에 이르기까지 풍력 발전소의 모든 시설과 시스템은 일련의 표준에 따라 심사 및 인증을 받아야 합니다. 그리고 이러한 심사와 인증은 해당 풍력 발전소의 안전성과 규정 준수(컴플라이언스) 여부, 품질을 보장하는 요소로서의 역할을 하게 됩니다.

현재 독일 현지에서 풍력 발전소를 개발하고자 하는 경우, 그 설비를 대상으로 총 네 가지 인증서를 획득해야 합니다. 이런 번거로움을 없애기 위해 독일 정부는 각기 다른 네 가지 인증서를 하나로 통합하는 방안을 추진 중인데, 인증서를 통합하면 심사 또한 하나로 통합되기 때문에 리스크가 높아질 우려가 있는 것도 사실입니다.

이렇게 인증 프로세스가 통합되면 애초에 올바른 설비와 기술을 활용하는 것이 더욱 중요해질 것으로 예상되는 만큼 기술과 관련한 전문성과 지식을 충분히 확보하는 것 역시 중요해질 전망입니다.

일반적인 풍력 발전 사업을 계획할 때, 공급망의 역할은 무엇이며 공급망이 중요한 이유는 무엇일까요?

풍력 발전 사업의 경우, 그 설계가 효율 위주로 추진되는 곳이 많고 전력망에 빨리 연결될수록 더 좋은 성과를 낼 가능성이 높습니다. 이에, 풍력 발전 사업의 성공을 좌우하는 것은 사업을 추진하는 과정에서 소요되는 비용과 시간, 그리고 발전된 에너지의 품질을 꼼꼼히 관리할 수 있는 준비와 계획입니다.

대부분의 풍력 발전 사업은 전문 지식과 설비, 서비스를 모두 글로벌하게 뻗어 있는 공급망을 통해 확보하는데, 각기 다른 지역에 있는 여러 협력사를 관리하다 보면 품질 관리나 계약에 명시된 요구 사항과 관련된 리스크가 발생할 수 있기 때문에 세심한 주의가 필요합니다.

또한, 앞으로 인증 프로세스가 통합되고 심사가 간소화되면 품질이 상대적으로 떨어지는 원자재와 제품, 서비스를 공급하는 기업도 늘어날 가능성이 큽니다. 이를 방지하고자 하는 EPC분야 기업들은 반드시 엄격한 협력사 대상 심사 프로그램과 품질 보증 프로세스를 도입해야 합니다.

물론, 심사와 품질 보증 절차를 더욱 까다롭게 만들면, EPC 기업의 업무 부담은 높아질 것입니다. 이러한 업무 부담을 나누기 위해서는 올바른 기술 분야 전문가와 함께 협력사 심사, 현장 검사, 감독 등의 조치를 활용하여 리스크를 줄일 수 있는 효과적인 공급망 어슈어런스 프로그램을 마련하는 것이 매우 중요합니다.

각 사업과 설비 등 자산은 각각의 협력사와 마찬가지로 고유한 리스크 프로필을 지니고 있습니다. 설비와 시설의 성능을 최적화하려면, 시설의 수명 주기 전반에 걸쳐 모든 단계에서 시설을 사용하는 모든 당사자가 해당 시설을 모범적으로 사용해야만 합니다. 이를 위해서는 일반적으로 제반 법률, 규정 및 국제 표준에 대한 전문성과 지식을 확보해야 합니다.

육상 또는 해상 풍력 발전 시설의 일반적인 내구 연한은 몇 년인가요? 설비나 자산의 내구 연한을 늘리고 운영 성과/실적을 최적화하는 가장 좋은 방법은 무엇일까요?

설계상으로 풍력 발전 시설의 내구 연한은 보통 20년에서 25년입니다. 물론, 내구 연한에 맞게 설비를 온전히 사용하려면, 정기적인 정비와 검사가 필수입니다. 설비의 내구 연한은 관리하는 방법에 따라 늘릴 수는 있지만, 풍력 발전 산업의 경우에는 아직 자동차나 항공기 산업처럼 표준작업지침서나 절차가 확립되어 있는 것은 아니기 때문에 풍력 발전 설비의 수명을 늘리는 것이 흔한 일이라고 할 수는 없습니다.

단, 최근에는 LRQA처럼 다양한 기준에 따라 설비나 자산을 검사하는 리스크 기반의 검사를 받고자 하는 고객이 늘고 있어, 풍력 발전 설비도 그 내구 연한을 성공적으로 늘리는 사례가 점점 많아지고 있는 추세입니다.

일례로, 일반적인 해상 풍력 발전 단지에서 사용되는 터빈은 그 외함이 해수에 노출되는데, 이런 외함은 대체로 약 3밀리미터까지 부식이 되더라도 터빈이 정상적으로 작동하도록 설계되는 경우가 많습니다. 풍력 발전 설비가 설계상 명시되어 있는 내구 연한을 경과했다 하더라도, 강철 소재로 만든 외함의 부식이 3밀리미터 미만이라면 설비를 굳이 교체해야 할 필요는 없습니다.

터빈에 장착되는 블레이드(날) 또한 마찬가지입니다. 시간이 지남에 따라 회전할 때 발생하는 진동으로 인해 블레이드에 균열이 발생할 수 있지만, 균열이 아직 허용 가능한 수준이라면 내구 연한을 넘어 안전하게 사용할 수 있습니다.

자산과 설비를 정기적으로 정비하고 점검하면 내구 연한을 늘릴 수 있고, 특히 설계상 내구 연한에 가까워진 설비일수록 정비를 꾸준히 해주면 수명을 연장하고 더 오래 사용함으로써 풍력 발전 시설의 운영 성과와 실적을 개선할 수 있습니다.

풍력 발전의 미래는 어떤 모습일까요?

풍력 발전의 미래는 그야말로 전도유망해 보입니다. 효율과 성능을 높이기 위한 노력만 지속된다면, 더 크고 강력한 터빈을 더 높은 곳에 설치해 풍력을 더욱 효과적으로 활용하는 날이 분명 올 것이라고 저는 생각합니다.

지금 현재, 풍력 발전에 일반적으로 사용되는 터빈은 최대 15MWh 정도의 에너지를 생산하지만, 중국에는 이미 20MWh의 전력을 생산할 수 있는 터빈도 속속 등장하고 있어, 30MWh 이상의 전력을 생산하는 터빈을 볼 날 또한 멀지 않은 것으로 보입니다.

현재 해상 풍력 발전 설비의 경우에는 최대 수심이 약 50미터인 해저면까지 설비를 고정할 수 있는데, 앞으로 연구개발 노력이 지속되면 해저면이 고르지 않아 고정식 발전 설비를 설치할 수 없는 곳에도 부유식 설비를 설치해 풍력으로 전력을 생산하는 사례도 늘어날 전망입니다.

이런 부유식 발전 플랫폼은 이미 개발된 것도 있는데, 유지 관리가 훨씬 쉽고 악천후의 영향을 덜 받는다는 장점 덕분에 이목을 끌고 있습니다. 부유식 발전 플랫폼은 이동 또한 가능하기 때문에 유연하게 활용할 수 있는 장점도 지니고 있습니다.

종합해 보았을 때, 풍력 발전의 미래는 상당히 고무적이고 앞으로 분명 많은 기회와 발전이 있을 것으로 예상됩니다.