해상 풍력발전으로 전기 요금 낮춘다

대형 풍력터빈 제작 능력이 관건…수소 연료 생산도 시도

영국에 건설될 최신 해상 풍력 단지가 전기를 매우 싸게 생산함으로써 기존 인식과는 반대로 가계 에너지 비용을 줄일 수 있을 것으로 전망되고 있다.

육상 및 해상 풍력과 태양열 발전을 포함한 재생 가능(renewable) 에너지 프로젝트는 지금까지 정부의 지원 제도에 의해 보조금을 받았다. 이로 인해 청정에너지가 에너지 요금을 올린다는 불평이 적지 않았다.

그러나 영국에서 가장 최근에 승인된 해상 풍력 프로젝트는 오히려 정부에 돈을 갚는 ‘네거티브 보조금(negative subsidies)’으로 운영될 가능성이 높아, 가계 에너지 비용을 줄일 수 있다는 것이다. 이 해상 풍력 단지는 2020년 중반부터 전력 생산을 시작할 예정이다.

영국 ‘임페리얼 칼리지 런던’ 연구팀이 수행한 이 연구는 ‘네이처 에너지(Nature Energy)’ 27일 자에 발표됐다.

연구를 주도한 임페리어 칼리지 런던 환경정책센터 몰트 잰슨( Malte Jansen) 박사는 “해상 풍력 발전은 화석연료 발전을 줄이고 영국에서 가장 저렴한 에너지 형태가 될 수 있을 정도로 생산 비용이 곧 내려갈 것”이라고 말했다.

그는 “에너지 보조금을 지출함으로써 전기 요금이 올라갔지만 몇 년 안에 처음으로 값싼 재생에너지로 인해 전기 요금이 내려갈 것”이라며, “이는 놀라운 발전”이라고 덧붙였다.

북해 알파 벤투스 해상 풍력발전소의 풍력 터빈과 변전소. © Wikimedia / SteKrueBe

‘네거티브 보조금’ 가능

이번 연구는 2015년 2월부터 2019년 9월까지 영국을 포함한 유럽 5개국 정부가 해상 풍력 단지에  일련의 경매를 붙여 낙찰된 프로젝트 분석에 초점을 맞췄다.

풍력발전 단지를 건설하려는 회사들은 경매에 입찰할 때 자신들이 생산한 에너지를 정부에 판매할 가격을 명시했다. 이를 ‘차액 계약(contracts for difference, CfDs)’ 혹은 차액 거래라고 부른다.

풍력발전 단지가 가동된 뒤 회사의 전기 요금 입찰가가 영국 도매 전기가격보다 높으면, 회사는 가격 보충을 위해 정부로부터 보조금을 받는다.

그러나 입찰가가 도매가격보다 낮으면 회사는 정부에 그 차액을 돌려준다. 이 회수금은 소비자의 에너지 청구요금에 반영돼 가정과 기업의 전기 요금을 줄일 수 있게 된다.

영국의 2019년 9월 경매에서 입찰을 따낸 회사들은 메가와트(MWh) 당 약 40파운드(1파운드는 약 1540원)의 전기 요금을 산정할 수 있는 새로운 해상 풍력 단지를 건설할 것이라고 밝혔다.

이는 2년 전에 비해 입찰가가 30%나 낮아진 신기록이었다.

액수가 크게 줄어들었으나 연구팀은 이것이 보조금을 안 주거나 보조금을 되돌려 받는 것을 의미한다고 보고 있다. 왜냐하면 이는 미래에 전기 도매가격이 어떻게 변화하느냐에 달려있기 때문이다.

연구팀은 미래의 전기가격 추세를 분석해 2020년 중반에서부터 풍력 단지 수명 기간까지의 계약 가격이 영국 도매가격보다 낮을 가능성이 매우 높다는 것을 발견했다.

연구팀은 이제는 기술 성숙으로 인해 이런 낮은 가격으로도 해상 풍력 단지를 건설하고 운영할 수 있을 것이라고 전했다.

점점 더 깊은 바다 쪽으로 나아가는 풍력 발전 플랜트 예상도. © Wikimedia / Jplourde umaine

탈탄소화를 위한 저렴한 도구

연구팀은 유럽 5개국 정부가 실시한 유사한 해상 풍력발전 경매를 분석했다. 독일과 네덜란드에서 몇몇 회사가 정부 보조금 없이 풍력 단지를 짓겠다고 해서 경매를 따냈으나, 영국에서는 처음으로 돈을 되돌려 받는 ‘네거티브 보조금’ 풍력 단지가 될 가능성이 높았다.

임페리얼 칼리지 런던 환경정책센터 이언 스태펠(Iain Staffell) 박사는 “불과 10년 만에 해상 풍력발전을 통한 전기 가격이 급락해 이 분야의 많은 사람들을 놀라게 했다”며, “2019년 9월에 실시된 영국에서의 경매는 2017년의 마지막 경매 때보다 가격이 3분의 1 낮았고, 2015년에 비해서는 3분의 2나 떨어졌다”고 분석했다.

스태펠 박사는 “이런 놀라운 발전은 새로운 기술과 규모의 경제 및 북해 주변의 효율적인 공급망을 비롯해, 지난 10년 동안 정책 조율을 통해 해상 풍력발전에 따른 위험을 줄임으로써 가능해졌다”며, “이에 따라 수십억 파운드가 드는 거대 프로젝트를 훨씬 싸게 수행할 수 있게 됐다”고 말했다.

그는 “이 새로운 풍력발전 단지는 2030년까지 해상 풍력발전으로 영국 에너지 수요의 30%를 충당한다는 정부 목표를 충족시킬 수 있는 발판을 마련했다”고 평가하고, “해상 풍력 발전은 영국과 다른 여러 나라들이 탄소 방출 제로에 도달하는 한편 소비자들의 에너지 비용 절감을 돕는 중추적인 역할을 할 것”이라고 설명했다.

세계 최초로 바다에 떠 있도록 제작한 Blue H Technologies사의 풍력 터빈(2008년 9월 촬영). © Wikimedia / Green Storm 7

메가 터빈과 수소 연료

해상 풍력발전 가격이 급격히 하락한 한 가지 이유는 기술 개발, 특히 바다에 더욱 큰 규모의 풍력 터빈을 건설할 수 있는 능력을 확보했기 때문이다.

더 큰 터빈은 더 많은 풍력 에너지를 이용할 수 있고, 더욱 높은 고도에서 일관된 풍속을 얻을 수 있다.

현재 건설 중인 가장 큰 풍력 터빈은 회전자의 직경이 220m로, 영국 런던에 있는 세계에서 가장 높은 회전관람차 런던 아이(London Eye)보다 두 배나 크다.

동시에 풍력발전 단지도 점점 커지고 있다. 도거 뱅크(Dogger Bank)에 있는 최신 풍력 단지는 신규 원전인 힝클리 포인트 C와 똑같은 설치 용량을 갖고 있고, 이 원전 연간 전기 생산량의 약 3분의 2를 생산할 것으로 예상된다.

현재 북해 도거 뱅크 지역에 주로 건설된 영국 풍력발전의 성공적인 면모는 영국이 세계에 수출할 수 있는 상당한 기술과 전문성을 갖추고 있음을 의미한다.

연구팀은 또한 이런 성공이 해외에서 풍력을 이용해 수소 연료를 생산하는 것과 같은 더욱 야심찬 프로젝트 시도로 이어지고 있다고 밝혔다.

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