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신재생에너지 – 풍력이냐, 태양광이냐?

풍력과 태양광을 중심으로 하는 신재생에너지에 대한 시장이 부각되고 있다. 전세계 해상 풍력 누적 설비용량이 2009년 1,910㎿에서 2020년 40,000㎿로 연평균 28.8%씩 증가할 전망이다. 또한 전세계 태양광 신규 발전용량은 2007년 1,600㎿에서 2013년 19,100㎿로 연평균 44.8%씩 증가할 전망이다.

정부는 지난해 8월 해상풍력 발전사업 육성을 위한 종합대책을 발표했다. 정부가 차세대 핵심녹색산업 중 하나로 꼽는 풍력산업 중 ‘해상풍력 발전산업’에 관련부처 지원을 집중하고, 본격적인 수출산업으로 육성키로 한 것이다.

풍력발전은 전력을 생산할 수 있는 신재생에너지원 중 ㎾h당 발전단가가 상대적으로 낮고 (육상풍력 133.8원/㎾h, 태양광 677.4원/㎾h), 발전설비에 사용되는 소재가 철강, 고강도 유리섬유로 구성되어 있는 태양광 발전 대비 소재구입이 유리하다. 또한 2012년부터 RPS (renewable portfolio standard, 신재생에너지 공급의무화제도) 제도가 도입될 시 무엇보다도 풍력에너지 공급이 활성화될 것이라는 전망이다.

정부가 풍력 가운데에서도 특히 해상풍력발전사업 육성에 초점을 맞춘 이유는 육상풍력대비 해상풍력이 제약조건이 적기 때문이다. 설비비용에서는 육상보다 다소 불리할 수 있으나, 발전용 부지 확보문제, 소음, 먼지, 저주파 등에 따른 각종 민원발생문제에서 자유롭다. 특히 바람의 질이 육상대비 우수해 발전효율이 높고, 발전단지 규모에 제약을 받지 않아 투자비 회수에도 유리하다.

세계 풍력 설치용량, 2014년 409GW로 성장

국제풍력위원회(GWEC; Global Wind Energy Council)이 지난 4월 21일 폴란드 바르샤바에서 개최한 유럽 풍력 컨퍼런스(European Wind Energy Conference)에서 발표한 ‘GLOBAL WIND 2009 REPORT’에 따르면, 세계 70여 개국에 구축된 풍력 설비는 향후 5년 동안 풍력용량이 160%까지 확대되면서 글로벌 풍력에너지시장이 빠르게 성장할 것으로 전망했다. 글로벌 풍력 설치용량이 2010년 말에 158.5GW에서 2014년까지 409GW에 달할 것으로 보인다. 이는 연평균 성장률로 환산할 때 21%에 달한다 (지난 10년 동안 풍력산업은 연평균 29%씩 성장). 그리고 2009년에는 연간 시장 규모가 38.3GW에서 2014년에 60GW 이상이 될 것이다.

스티브 소이어(Steve Sawyer) GWEC 사무총장은 “글로벌 경기침체 및 금융위기에 직면에서도 풍력에너지는 지속적으로 많은 국가들이 채택하는 기술이 될 것”이라고 강조하고, “현재 에너지안보를 강화하고 이산화탄소 배출량을 줄이며, 여러 일자리를 창출하는 것이 대부분의 국가에서 급선무인 가운데, 풍력이야말로 핵심 수단”이라고 말했다.

글로벌 풍력 확대를 이끄는 주요 시장은 여전히 미국과 중국이 될 것으로 보인다. 이 두 국가는 최근 몇 년 동안 모든 전망치를 앞지르는 성과를 보여줬다. 미국에서는 2010년의 풍력 시장이 금융시장의 경직성과 전반적인 경기침체로부터 위축될 수 있지만, 정부의 경기회복법, 특히 보조금 프로그램이 금융위기의 악영향을 상쇄시킬 것으로 보인다. 그러나 캐나다 연방 차원의 입법 불확실성으로 인해, 북미 시장은 향후 2년간 정체상태를 보이다가 2012년에 다시 성장할 것이며, 누적 용량이 2014년까지 101.5GW까지 확대될 것으로 전망된다. 이는 향후 5년간 미국과 캐나다에서 신규로 63GW의 용량이 추가된다는 것을 의미한다.

중국에서는 계속해서 놀라운 속도로 풍력 시장이 성장할 것이다. 2009년에 이미 중국은 총 연간 풍력용량 추가분의 1/3(13.8GW 규모)을 차지하였다. 이로 인해 중국은 총 풍력발전용량이 25.9GW에 달한다. 중국은 앞으로 수년간 세계 풍력시장 성장의 주요 동력의 하나로 자리 잡을 것이다. 중국은 2014년까지 20GW 이상의 풍력발전용량을 추가할 전망이다. 동 계획은 전력공급원을 다양화하고 국내 산업을 육성하고자 하는 정부의 공격적인 정책으로 인해 강력히 추진될 것으로 보인다. 중국 정부는 2020년까지 비공식적으로 풍력발전용량을 150GW까지 올리겠다는 목표를 갖고 있는데, 현재 추세라면, 이 야심 찬 목표가 보다 앞서 실행될 가능성도 있다.

한편, 2013년까지 유럽은 지속적으로 세계 최대의 풍력발전 지역으로 자리 매김 할 것이다. 그러나 GWEC는 2014년 말까지 유럽의 풍력설비용량이 136.5GW에 달하는 반면, 아시아 지역은 148.8GW에 달할 것으로 전망하고 있다.

국내에서도 해상풍력단지 조성이 확산되고 있다. 2009년말 경기도 안산시 누에섬에 국내 최초의 해상풍력 발전소(750kW×3)가 가동됐고, 에너지기술연구원은 제주도에 실험용 2㎿급 해상풍력발전기 2기 설치를 준비중이다. 2012년까지 서해안 일대에 해상풍력단지 조성도 추진중이다. 정부는 추가적인 대규모 해상풍력단지 조성을 위해 단지조성이 가능한 지역에 대한 탐색작업을 한국전력연구원에 의뢰해 놓은 상태다.

최근 유럽, 미국, 중국 등이 해상풍력 개발계획을 앞다퉈 발표하고 있다. 그러나 아직 초기시장이기 때문에 국내에서 집중적인 투자가 이뤄진다면 해외에서도 충분히 입찰가능성이 있어 보인다.

세계 태양광 신규발전용량 연평균 44.8% 증가

에너지관리공단에 따르면 전세계 태양광 신규발전용량은 2007년 1,600㎿에서 2013년 19,100㎿로 연평균 증가율 (CAGR)이 44.8%에 달할 전망이다. 전세계 풍력 신규발전용량이 2007년 19,865㎿에서 2013년 42,670㎿로 연평균 13.6% 증가하는 것에 비해 증가속도가 빠를 것으로 예측된다.

2007년 태양광 신규발전용량은 풍력의 8.1%에서 2013년 44.8% 비중으로 증가하면서 신재생에너지영역에서 가장 높은 증가율을 기록할 것으로 예상된다. 태양광 발전이 친환경 신재생에너지의 주력사업으로 성장할 가능성도 있다. 시스템의 구조가 간단하고, 안전성이 높으며, 수명도 20~30년으로 길다.

태양광 전문 시장조사기관인 Solarbuzz에서 3월에 발표한 세계 태양광 PV 시장 전망에 따르면, 2009년에 세계 태양광 시장은 금융위기에 따른 시장 위축우려에도 불구하고 성장세를 지속, 태양광 설치규모는 전년대비 8.1% 성장하여 6.43GW에 달한 것으로 분석했다. 이는 시장규모로는 380억 달러 규모이다.

온실가스 배출량은 25~32g/㎾h 수준으로 가스발전 400g/㎾h 의 10% 미만인 청정에너지다. 문제는 발전단가다. 2008년 기준으로 태양광의 발전단가는 1㎾h당 677.4원으로 유연탄 51원, 원자력 39원, LNG 144원, 연료전지 168원 대비 경쟁력이 떨어진다. 효율향상을 위한 기술개발이 시장확대의 관건이다.

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원전에 이어 신재생에너지 시장의 성장 가능성

국내 에너지 수입액은 2008년 1,415억달러로 2007년 950억달러 대비 49.0% 증가했다. 이 금액은 같은 기간 한국의 반도체/자동차 수출액 합계 1,109억달러보다 306억달러가 더 많은 규모다.(2008년 기준) 원전발전량은 150,958GWh로 국내 총발전량의 35.7%를 점유하고 있다.

반면 신재생에너지는 (4,227GWh) 1.0%의 낮은 비중을 보유하고 있다 (세계 재생발전시장 발전 비중 18.9%). 정부의 ‘제3차 신재생에너지 기술개발 및 이용/보급 기본계획’에 따르면 2030년까지 신재생에너지 발전량 비중을 종전 1.0%에서 7.7%로 (발전량 39,517GWh) 높일 계획이다. 이를 위해 연간 총투자비를 2008년 2조원에서 2030년 6.5조원으로 증액할 계획이다. 이럴 경우 누적 총 투자비는 111.4조원에 달할 것으로 예상된다.

세계원자력협회(WNA: World Nuclear Association)에 따르면 전세계 29개국, 총 436기 원전이 운영 중이다. 국제원자력기구 (IAEA: International Atomic Energy Agency)는 2030년까지 314기 신규 원전이 건설되어 총 750기 원전이 운영될 전망이다. 한국정부는 2012년까지 10기 원전을 수출하고, 2030년까지 80기 수출을 목표한다. 원전 1기당 50억달러 (UAE 기준), 전세계 원전이 연간 14~16개씩 발주, 한국의 원전수출을 연간 4기로 가정할 경우 2010~2030년 세계 누적원전시장은 2조 1,046억달러 (2,315조원, 1,100원/달러)로 플랜트시장의 6.4%를 점유할 것이다.

한국 누적 수출원전시장은 5,377억달러 (591조원)로 한국점유율은 25.5%다. 중국 (2009년 원전가동 11기, 8,563㎿→2020년까지 34기 건설, 36,380㎿→향후 계획 90기, 79,000㎿), 인도 (2009년 원전가동 17기, 3,779㎿→2020년 23기 건설, 21,500㎿→향후 계획 15기, 20,000㎿) 등 대형원전발주처가 수십기의 입찰을 본격화하면 아시아 원전시장은 북미를 넘어 유럽만큼 확대될 것이다.

최근 세계원자력협회는 2030년까지 314기 신규원전건설 계획을 430기로 확대될 것으로 보는 등 희망적 전망을 발표했다. 한국도 2030년까지 원전 18기를 추가 건설해 전체소비전력에 대한 원전기여율을 36.0%→59.0%, 원전설비 비중을 24.0%→41.0%까지 높힐 계획을 밝힌 바 있다.

세계 신재생에너지시장은 2008년 플랜트시장의 12.0%에 달하는 1,200억달러로 추정된다. 2010~2030년 누적 신재생에너지시장 중 풍력발전은 저렴한 발전단가 (133.8원/㎾h)와 소요면적으로 신재생에너지 중 핵심사업이 될 것이다. 온실가스 감축사업 일환으로 진행되는 CDM(Clean Development Mechanism, 청정개발체제) 프로젝트는 원전과 같이 인도 (270개, 5,072㎿), 중국 (314개, 16,977㎿) 등 국가 (멕시코, 브라질, 한국)에서 활발하게 진행되고 있다.

아직까지 한국의 풍력 발전량은 436,034㎿h로 총발전량에 0.3%에 그치는 등 발전기여도가 낮다. 그러나 제3차 신재생에너지 기술개발 및 이용/보급기본계획에 따르면 풍력은 2010년 880GWh에서 2030년 16,619GWh (재생에너지의 42.1% 비중 점유)로 18.9배나 성장할 것으로 보고 있다. 현재 재생에너지의 55.1%를 점유하는 대수력 (2010년 기준 3,494GWh) 발전량보다 4.8배 큰 발전량 수준이다. 정부 지원 (총투자비 7.7.조+정부재원 소요액 1.8조)은 2030년까지 누적 9.5조원이 투입될 것으로 계획하고 있다. 풍력발전기의 원가 구성은 Wind Tower 26.3%, Rote Blade 22.2%, Gear Box 12.9% 등이며, 특히 두산중공업, 동국S&C 등이 적극적인 세계시장 개입에 나서고 있다.

한국정부, 태양광발전에 18.8조원 투입 계획

태양광 발전시스템은 태양전지, 모듈, 축전지 및 전력변환장치로 구성되어 있으며, 이를 이용하여 태양광을 직접 전기에너지로 변화 시켜 주는 기술이다. 현재 2008년 기준 284,315㎿h로 한국 총발전량의 0.067% 점유하고 신재생에너지 중 6.7% 비중으로 기여도 수치는 낮다. 태양광 발전단가 (677.4원/㎾h) 역시 풍력 (133.8원/㎾h), 원자력 (39.0원/㎾h), 수력 (134.3원/㎾h) 대비 높은 가격이다. 이를 위해 정부는 발전의 경제성 확보를 위한 태양전지공정 기술개발을 추진하고, 지속적으로 발전단가를 낮출 예정이다 (2010년 300원/k㎾h→2020년 150원/k㎾h→2030년 90원/㎾h).

향후 태양광발전시스템 국산화 및 보급형 표준시스템 개발을 위해 풍력발전보다 적극적인 정부투자금액 (총투자비 15.7조+정부재원 소요액 3.1조) 18.8조원이 투입될 것으로 계획중이다. 그러나 태양광발전 비중은 오히려 2010년 7.5% (재생에너지 대비)에서 2030년 5.0%로 낮아질 것이다. 국내와 달리 Display Bank는 세계태양광발전 시장 성장을 긍정적으로 보고 있다. 태양광 성장률은 2010년 +43.0%, 2011년 +44.0%, 2012 +41.0%, 2013 +36.0%로 급성장을 할 것으로 예상하고 있다. 2013년에는 신규발전용량이 19.1GW가 될 것으로 추정된다.

지식경제부가 발간한 ‘제3차 신재생에너지 기술개발 및 이용/보급 기본계획’에 따르면, 신재생에너지 보급비중은 2003년 2.1%에서 2007년 2.4%로 확대되었다. 기술수준도 선진국대비 71.2%로 접근했다. 그러나 아직까지 신재생에너지는 상대적으로 높은 초기투자비로 인해 경제성이 낮고 자생적 시장창출이 어렵다. 특정 신재생에너지원에 보급이 편중되어 있다 (폐기물 75.0%, 수력 16.4%).

이를 개선키 위해 신성장동력화를 위해 기술확보가 필요한 분야에 대한 전략적 기술개발을 확대하고, 차세대 태양광, 해상풍력, 해양에너지 등 자연재생에너지의 보급확대정책 개발을 추진한다. 정부의 안정적 재원확보 방안 마련과 이를 통한 민간투자 촉진과 함께 단기적으로 정부주도의 기술개발 및 보급정책을 추진하되 장기적으로는 경제성 확보와 대기업 참여를 바탕으로 시장주도형으로 전환해야 한다.

2030년까지는 최종에너지대비 신재생에너지 보급비중을 11.3% (발전량 비중 7.7%)로 끌어 올릴 예정이다. 2008~2030년 연평균 증가율은 7.2%로 동 기간 연평균 0.6% 증가에 그친 최종에너지 수요를 상회하는 수준이 될 것으로 전망했다.

아이씨엔 매거진 2010년 05월호

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