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  • 제목 [탈원전 16] 해상풍력발전 여건
  • 작성자 박인식 (bec@5483) (DATE: 2017-10-11 04:07:28)
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앞에서 살펴본 바와 같이 우리나라는 육상풍력발전 입지여건이 매우 불리하다. 풍력발전에 필요한 임계속도를 확보할 수 있는 곳이 산지나 도서지방에 국한 되어 있으며, 그나마도 산지는 각종 개발제한조건 때문에 부지 확보가 더욱 어렵다. 이에 대한 대안으로 풍속이 높고 부지 확보가 비교적 용이한 해상풍력발전을 고려할 수 있다.


풍력터빈을 해상에 설치하기 위해서는 수중 지지구조물이 필요하기 때문에 수심이 경제성에 직접적인 영향을 미친다. 고정식 기초는 시공성이 검증된 상태이기 때문에 수심이 얕을 경우 경제적이지만 수심이 깊어지면 경제성이 급격히 악화된다. 반면 부유식 기초는 수심의 영향을 덜 받기 때문에 해안에서 멀리 떨어진 곳에 설치할 수 있지만 기술개발 수준이 낮고 시공성이 입증되지 않아 실제로 적용하기까지 시간이 많이 걸릴 것으로 보인다.


현재 기술 여건으로는 수심 5~20m가 해상풍력지점으로 가장 적절하며, 수심 20~30m는 기술적으로 가능하고, 고정식 기초가 가능한 한계를 수심 50m로 보고 있다. 또한 해안 환경(경관) 및 생태계 보호와 같은 사회적 환경적 측면을 고려할 때 연안으로부터 0~10km 떨어진 해상면적 중 4%, 10~50 km 떨어진 해상면적 중 10% 정도가 개발 가능할 것으로 판단된다. 이 지역 중 수심 30m 이내, 풍속 3등급 이상 되는 면적을 산출하고 단위면적 당 풍력터빈 설치용량을 고려해서 개발가능 용량을 산정하면 수심 0~30m 구간의 최대 설치용량은 12.9GW로 추정된다. 지지구조물의 경제성을 고려하여 수심 5~20m 구간으로 한정할 경우 최대 설치용량은 3.9GW에 불과하다. 참고로 국내에서 개발 중인 3MW 터빈(허브 높이 80m, 블레이드 직경 91.3m)을 10D*5D로 배치할 경우 단위면적 당 설치용량은 4.92MW/km2이다. [강금석, 해상풍력 개발동향 및 토목기술의 역할, 물과 미래, 2009.5]


해상풍력의 설비가동률은 30% 수준으로 육상풍력발전 설비가동률의 1.5배에 이르지만 원자력 설비가동률 90%의 1/3에 불과하다. 만약 해상풍력발전을 첨두부하가 아니라 기저부하로 사용할 계획이라면 동일한 발전량을 얻기 위해서는 해상풍력 시설용량이 원전 시설용량의 3배가 필요하다는 말이다. 그러니 이 경우를 가정하여 우리나라의 해상풍력 최대 시설용량을 원전 시설용량으로 환산할 경우, 수심 0~30m 구간으로 확대하면 원전 3기(4.3GW), 수심 5~20m 구간으로 한정하면 원전 1기(1.3GW)를 대체할 수 있는 수준이다.


해상풍력은 풍속이 높아 설비가동률이 높고 부지확보가 쉽기는 하지만 수중 지지구조물과 해상작업의 어려움 때문에 이러한 장점이 경제성으로 이어지기 어렵다. 또한 해상변전소 및 송전을 위한 해저케이블 또한 비용이 만만치 않다. 따라서 육상풍력은 건설비 중 발전설비 80%, 시설설치 20% 정도인데 반해, 해상풍력은 발전설비 60%, 전력망연계시설 설치 22%, 지지구조물 설치 18% 정도로 시설설치가 40%에 이른다.


해상공사의 어려움은 겪어보지 않으면 모른다. 해상공사에서는 예정공정이라는 것이 육상공사처럼 큰 의미가 없다. 공사에 사용하는 플랫폼이 공사규모에 따라 차이가 나기는 하지만, 파고가 1m만 넘어도 플랫폼을 이동하거나 설치하는 것이 불가능하다. 오래 전에 월성원자력 해저취배수터널 설계를 위해 해상시추를 한 일이 있었다. 실 작업일이 5일에 불과했는데 이를 마치는 데 110일이 걸렸다. 파도 때문에 설치한 플랫폼이 무너져 조사장비를 모두 수장시켰을 뿐 아니라 플랫폼 인양 복구로 인해 엄청난 손실을 입었다. 그 이후 서해안에서 해상시추를 할 때는 투입하기로 한 플랫폼이 선행 조사가 날씨 때문에 엄청 지연되어 몇 달 늦게 투입이 되는 바람에 크게 어려움을 겪기도 했다. 파고 1m면 플랫폼 이동이며 설치가 불가능하고 플랫폼에 통선을 대기도 어려운데, 멀리서 보면 잔잔하기 이를 데 없다. 더구나 해상풍력과 같이 수심 수십m에서 지지구조물을 설치하는데 겪어야 할 어려움은 일반인은 짐작조차 하기 어렵다.


해상풍력은 사람에게 직접 영향을 미칠 가능성이 줄기는 했지만 환경에 미치는 영향은 여전하거나 더 다양해질 것이다. 해양은 해수면 위는 물론 수면 아래 해양 환경, 즉 해류나 조류, 어류나 해양포유류 등에 다양한 방식으로 영향을 미치기 때문이다. 또한 이러한 변화는 육상환경에 비해 파악하기 어렵기 때문에 정확히 감지되지 않거나 무시되기 쉽다. 수중 지지구조물과 해저 송전케이블 설치로 인해 해저환경이 교란되고, 안전 문제 때문에 시설 주변의 어업활동이 금지될 가능성이 높다. 시설물의 해저부분 표면에 생물이 부착하거나 녹이 슬어 오손을 입기 쉽기 때문에 방오도료(防汚塗料)를 칠하는데, 이에 유해성이 확인되어 유기주석(TBT, Tri-Butyl-Tin) 성분이 포함된 방오도료는 국제협약으로 사용을 금지하고 있다. 네덜란드에서는 어떤 화학물질도 해상풍력발전시설의 방오도료로 사용하지 못하도록 규제하고 있기도 하다. 방오도료는 시설물 주변 해역의 생물 뿐 아니라 해류를 따라 흘러내려 가면서 넓은 영역에 있는 생물에게 악영향을 끼칠 수 있다. 물론 악영향만 있는 건 아니다. 수중에 설치하는 지지구조물이 인공어초와 특별히 다르지 않기 때문에 바다 생물에게 새로운 서식처를 제공한다. 또한 풍력단지에는 어업활동이 금지되기 때문에 생물종이 다양화하고 증가하는 긍정적인 효과도 있다. [신철오 외, 해상풍력발전의 환경적 경제적 영향 분석, 한국해양수산개발원, 2011.12]


해상풍력은 우리나라에 아직 설치된 사례가 없기 때문에 어쩌면 이러한 평가는 탁상공론에 불과할지 모른다. 다만 어림짐작으로 해양풍력이 육상풍력의 대안이 되지 않을까 하는 기대와는 달리 발전량 대체효과가 최대 원전3기에 불과할 것이라는 점은 시사하는 바가 크다. 사례가 없으니 경제성도 살펴볼 수 없었다. 참고로 앞서 인용한 미국 에너지정보청(USEIA)의 균등화 발전원가(LCOE, Levelized Cost Of Electricity)에 따르면 해상풍력은 MWh당 157.4달러로 육상풍력 63.7달러의 2.5배에 달한다.


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