일본산업뉴스요약

Next Tech 2030
'바지형' 해상풍력발전 개발
근해에 설치하여 비용 대폭 감소 / 동남아와 유럽에 수출 전망

해풍을 이용하여 발전하는 해상풍력발전에 뜨거운 시선이 쏟아지고 있다. 사방이 바다에 둘러싸인 일본은 입지에도 적합하며, 심각해지는 지구온난화 문제와 맞물려 국가 차원에서 도입을 촉구하는 움직임이 활발하다. 히타치조선은 ‘바지형’이라고 불리는 수심이 얕은 곳에 설치할 수 있는 새로운 풍력발전을 개발하였다. 9월에 기타규슈시의 히비키나다(響灘)에 설치하였다. 2030년무렵의 본격 가동을 목표하고 있다.

해상풍력발전은 2개의 타입이 있다. 기초를 해저에 고정하는 ‘착상식(着床式)’과, 설비를 해상에 띄우는 ‘부체식(浮體式)’이다. 비교적 수심이 얕은 유럽에서는 착상식이 도입되고 있으며 수심이 깊은 해역이 많은 일본에는 부체식이 적합하다고 한다.

-- ‘口’ 모양의 부력체 --
히타치조선의 개발팀은 부력체의 대부분을 수몰시키는 기존의 ‘수직형’이 아니라 부력체를 ‘口’ 모양을 한 ‘바지형’을 개발하였다. 부력체가 밑바닥이 평평한 바지(Barge)라는 배 모양을 하고 있기 때문에 명명되었다. 수직형이 수심 100m 이상이 필요한데 반해 바지형은 수심 50~100m의 육지에 가까운 해역에 설치할 수 있는 것이 특징이다. 히타치조선은 핵심인 ‘口’ 모양의 강철로 된 토대를 오사카의 사카이공장에서 제조하였다.

히비키나다에 설치된 풍력발전 장치는 길이 51m, 폭 51m의 토대 위에 2개의 날개를 달았다. 스터드리스 체인과 앵커로 연결하여 고정, 풍속 50m 이상의 거대 태풍에도 견딜 수 있도록 하였다. 최근에 자주 발생하는 태풍 피해에서도 안전성을 확보할 수 있도록 하였다. 발전 출력은 3,000kW다. 실증실험은 10월로 예정하고 있었지만 2번에 걸친 태풍으로 인해 연기되었다. 개발팀인 신에너지산업기술총합개발기구(NEDO)에 따르면 실증실험은 내년이 될 전망이다.

개발팀이 바지형을 채용한 이유는 도입의 장벽이 되고 있는 비싼 비용을 해결하기 위해서다. 수직형은 아무래도 수심이 깊은 해역에 설치할 수 밖에 없기 때문에 육지에서 멀리 송전할 때나 유지보수에 비용이 드는 것이 난점이다. 그 점에서 바지형은 부체구조물을 얕은 곳에 설치할 수 있기 때문에 근해에 입지할 수 있다. 따라서 송전이나 유지보수 비용을 크게 줄일 수 있다.

또한 해외에의 수출을 시야에 넣고 있다는 점도 채용 이유다. 태풍 피해가 많은 동남아시아 등의 신흥국은 물론 재생가능에너지의 선진국인 유럽을 타깃으로 삼고 있다. 2030년 무렵이 되면 유럽에서는 착상식을 설치할 수 있는 해역이 없어질 것이라고 한다. 따라서 부체식 도입이 증가할 것으로 전망하고 있다. 비용 경쟁력에서 우위에 서게 되면 유럽에 대한 기술 수출을 전망할 수 있다는 계산이다.

한편 국내에서는 관민이 협력하여 수직형 개발을 추진하고 있다. 나가사키현의 고토열도에서 도다건설이 설치하고 있는 수직형 해상풍력은 2016년에 상용 운전을 시작하였다. 전원 개발도 프랑스 기업과 함께 부체식 해상풍력 개발을 시작하는 등 개발 경쟁이 격해지고 있다. 부품 개수가 많고 제조, 건설, 운전, 보수 등의 각 단계에서 많은 고용을 창출할 수 있어 경제파급효과도 10조엔 이상으로 전망된다. 이 점도 경쟁이 격화되는 이유 중 하나다.

-- 실용화에는 장벽 --
그러나 비용 대비 효과 측면에서 사업을 축소하는 움직임도 나오기 시작하였다. 2012년부터 경제산업성이 후쿠시마현 앞바다에서 실증실험하고 있는 부체식의 경우는 풍차의 회전력을 발전기에 전달하는 변속기에서 오류가 발생하는 등 기술적인 과제를 해결하지 못하고 3기 중 1기를 폐쇄한다고 한다. 정부는 에너지기본계획에서 풍력 등의 재생에너지를 ‘주력 전원화’로 결정, 해상풍력 개발을 중점적으로 지원할 방침이다.

그러나 현재로서는 도도부현(광역자치단체)의 조례에서 풍력발전 설치 허가기간을 3~5년 정도로 한정하고 있어 실용화에 대한 장벽이 되고 있다. 정부는 이러한 실용화 장벽을 제거하기 위해 남은 정기국회에 정부가 지정하는 촉진구역에서 허가기간을 최대 30년간으로 연장하는 보급 촉진 법안을 제출하였다. 정기국회에서는 성립되지 못했지만 현재 소집되고 있는 임시국회에서의 성립을 목표하고 있다.

제도 정비도 추진되면 국내외의 사업자가 모두 참여할 가능성도 있어 사업화에 대한 기대가 커지고 있다.

▶ 획기적 기술 확립을 위한 실험 추진
해상풍력발전 보급 확대에 순풍

사면이 바다로 둘러싸여 있고 수심이 깊은 일본은 부체식 해상풍력발전에 적합하다. 정부의 시산으로는 부체식 해상풍력을 설치할 수 있는 장소는 착상식과 비교하여 약 5배라고 한다. 또한 발전 능력은 16억kW로 엄청나다. 에너지기본계획에서는 발전량에서 차지하는 풍력 비율을 2030년에 17년의 약 3배로 끌어올릴 계획이다.

재생에너지 대국인 유럽과 비교해도 충분한 가능성을 갖고 있지만 아직 개발과 보급은 뒤쳐져 있다. 그것은 비용 문제가 해결되지 않은 것이 큰 요인이다.

히타치조선의 개발팀이 개발한 바지형은 2030년에 1kWh당 발전 비용을 20엔 이하로 할 수 있다고 한다. 현재의 절반 이하로 줄일 수 있기 때문에 획기적이다. 실증실험은 이제부터다. 잘 진행된다면 비용 문제를 해결하여 풍력발전의 보급 확대에 크게 공헌하는 기술이 될 것이다.

 -- 끝 --