[에너지] 차세대 발전 - 풍력발전

지구 온난화의 문제가 크게 대두되는 오늘날,
그 주 원인인 온실가스 저감의 열쇠로서 풍력발전의 도입이 전 세계적으로 활발하게 추진되고 있습니다.
풍력은 깨끗하고 고갈되지 않는 자연 에너지로서 현재는 풍력의 이용은 풍력발전이 그 주류를 이르고 있습니다.

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1. 풍력발전의 원리

풍력발전

픙력발전은 바람의 운동 에너지를 풍차로 기계적인 회전력으로 변환하고 그 회전력으로 발전기를 돌려서 발전하는 것입니. 따라서 풍차는 화력발전이나 원자력 발전에서의 증기 터빈이라던가 수력발전의 수력터빈에 해당한다고 볼 수 있습니다. 풍력 터빈은 단순한 원리로 작동합니다. 선풍기처럼 전기를 사용하여 바람을 만드는 대신 풍력 터빈은 바람을 사용하여 전기를 만듭니다. 바람은 로터를 중심으로 프로펠러 모양의 터빈 블레이드를 회전시키고, 로터는 발전기를 회전시켜 전기를 생성합니다.

바람은 세 가지 동시 현상의 조합으로 인해 발생하는 태양 에너지의 한 형태입니다.

• 태양이 대기를 고르지 않게 가열
• 지구 표면의 불규칙성
• 지구의 자전

바람의 흐름패턴과 속도는 지역에 걸쳐 크게 다르며 수역, 식생 및 지형의 차이에 따라 달라집니다. 인간은 이 바람의 흐름, 즉 운동 에너지를 항해, 연 날리기, 전기 생산 등 다양한 목적으로 사용하는 것입니다.

 

풍력터빈은 비행기 날개나 헬리콥터의 로터 블레이드처럼 작동하는 로터 블레이드의 공기역학적 힘을 이용해 바람 에너지를 전기로 변환합니다. 블레이드를 가로질러 바람이 흐르면 ​​블레이드 한쪽의 기압이 감소합니다. 블레이드 양면의 기압 차이로 인해 양력과 항력이 모두 생성됩니다. 양력의 힘은 항력보다 강하므로 로터가 회전하게 됩니다. 로터는 직접(직접 구동 터빈인 경우) 또는 샤프트와 일련의 기어(기어박스)를 통해 발전기에 연결되어 회전 속도를 높이고 물리적으로 더 작은 발전기를 허용합니다. 공기역학적 힘을 발전기의 회전으로 변환하면 전기가 생성됩니다. 

 

2. 한국의 풍력 발전

한국의 재생에너지 전환 상황이 바뀌기 시작했습니다. 국내 청정 에너지의 꾸준한 성장을 가능하게 하는 주요 원동력은 풍력 에너지입니다. 대규모 육상 풍력 발전에 완벽하게 적합한 기후와 지형을 갖춘 정부는 이제 해상 풍력의 아직 개발되지 않은 잠재력을 모색하고 있습니다. 하지만 한국풍력이 의미 있는 성과를 내기까지 먼저 해야 할 일이 있다.

 

한국의 재생에너지 현황

현재 화석연료는 국가의 에너지 믹스를 지배하고 있습니다. 주요 공급원은 석유(37%)이고, 석탄(21.8%), LNG(23.7%)가 그 뒤를 따릅니다. 원자력은 전체 발전량의 11%를 차지하는 반면 재생에너지는 6.4%에 불과합니다.

국내 발전량 중 풍력과 태양광 발전량은 3.8%(21TWh) 에 불과합니다. 사우디아라비아를 제외하면 이는 전체 G20 국가 중 가장 낮은 수준 입니다.

 

그린뉴딜의 일환으로 한국은 2030년까지 전력의 20%를 재생 가능 에너지로 생산하는 것을 목표로 하고 있습니다. 해상 풍력 발전 용량 목표는 12GW로 현재 124.5MW 에서 크게 증가한 수치입니다.

한국의 해상풍력 

현재 국내 해상풍력 개발업체의 대다수는 국영 발전회사(GENCO)이다. 한국전력공사(KEPCO)의 자회사입니다. 한국 풍력 에너지 시장의 민간 개발업체는 대개 주요 건설 및 중공업 기업입니다. 많은 중소기업도 해상 풍력 발전 단지 프로젝트를 개발하고 있습니다.  2021년 3월 현재 총 개발 용량 약 7.7GW에 달하는 해상풍력 프로젝트 42개가 전기사업허가를 취득했습니다.

오늘날 유럽은 전 세계적으로 가장 큰 해상 풍력 시장을 보유하고 있습니다. 총 설치 용량은 25GW입니다. 네덜란드와 덴마크는 가장 성숙한 풍력 에너지 시장 중 하나이며 현재 설치 용량은 2.6GW와 1.7GW입니다. 

한국의 풍력 발전량을 이들 시장과 비교하는 것은 불공평해 보일 수 있습니다. 그러나 국제 컨설팅 그룹인 COWI의 연구에 따르면 미래 성장을 위한 강력한 출발점에 있습니다.더욱이 한국은 정부와 기업이 협력한다면 해상풍력 분야에서 세계를 선도할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러한 이니셔티브가 이미 나타나기 시작했습니다. 정부는 2030년까지 해상풍력 8.2GW와 해상풍력 6GW 복합단지를 건설할 계획입니다.

 

한국 풍력의 미래

한국의 풍력에너지 전환은 원활하지 않을 것으로 보입니다. 주요 과제는 복잡한 규정, 길고 신뢰할 수 없는 허가 프로세스, 공급망 및 그리드의 불확실성입니다. 게다가 블룸버그에 따르면 현지 주민들의 반대에 의해 한국은 풍력 발전 목표를 4.6GW 달성하지 못할 수도 있다고 합니다.

또한 가능한 최저 비용으로 에너지 생산을 보장해야 하는 과제도 있습니다. 경험이 부족한 계약자의 참여로 인한 설치 및 운영 비용 상승과 더불어 이는 한국 풍력 에너지 전환에 큰 장애물이 될 수 있습니다.  

 
 

한국의 풍력에너지 전환과 풍력에너지 시장

풍력 에너지 개발, 특히 해상 풍력 프로젝트에 우선순위를 두는 시장은 한국뿐만이 아닙니다. 예를 들어 EU는 해상 풍력을 기후 전략의 중심으로 삼고 있습니다. 현재 12GW 용량을 2030년까지 60GW, 2050년까지 300GW로 대폭 늘릴 계획입니다. 미국 정부도 2030년까지 해상풍력 30GW 목표를 발표했습니다.
 
 

한국의 풍력에너지 전환이 독특한 이유는 엄청난 잠재력 때문입니다. 국내 풍력 부문은 여전히 "저개발" 상태로 2020년 국내 전력의 1%만을 생산합니다. 그것은 곧 앞으로의 더 큰 잠재력이 있다는 것이고  더 큰 성장을 기대할 수 있다는 것입니다.