에이전트AI 분기보고서 (2023.09)
7. 기타 참고사항

1. 태양광 발전 사업내용(1) 산업의 특성

태양광 발전은 태양의 빛 에너지를 변환시켜 직접 전기를 생산하는 태양전지를 이용한 것으로서 우리나라에는 1998년 전후해서 보급되기 시작하였으며, 태양광 발전은 기존의 에너지원인 석유나 석탄같은 화석 연료를 사용하지 않음에 따라 대기오염을 유발하지 않는 재생에너지로 최근에 국내 보급이 급속히 확대 되고 있습니다.다. 그 동안 정부주도하에 추진되어온 태양광 발전 요금제도가 2012년부터 시작되는 신재생공급의 무화 제도(RPS1) : Renewable Portfolid Standard)가 시행됨에 따라 획기적으로 변화될 것으로 예상되고 있습니다. 태양전지 원리 및 제조과정 태양전지는 실리콘으로 대표되는 반도체이며 반도 체기술의 발달과 반도체 특성에 의해 자연스럽게 개발되었으며, 태양전지는 전기적 성질이 다른 N(negative)형의 반도체와 P(positive)형의 반도체를 접합시킨 구조를 하고 있으며, 두 개의 반도체 경계 부분을 PN접합(PN-junction)이라 합니다. 이러한 태양전지에 태양빛이 닿으면 태양빛은 태양 전지 속으로 흡수되며, 흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체내에서 정공(正孔:hole)(+)과 전자(電子:electron)(-)의 전기를 갖는 입자(정공, 전자)가 발생하여 각각 자유롭게 태양전지 속을 움직이지만전자(-)는 N형 반도체쪽으로, 정공(+)은 P형 반도체쪽으로 모이게 되어 전위가 발생하게 되며 이 때문에 앞면과 됫면에 붙여 만든 전극에 전구나 모터와 같은 부하를 연결하게 되면 전류가 흐르게 되는데 이것이 태 양전지의 PN접합에 의한 태양광발전의 원리입니다. 태양전지의 제조과정은 모래 등 실리카 성분이 많이 함유된 원재료를 녹여 메탈실리콘을 제조한 다음 폴리실리콘으로 정제하여 단결정 또는 다결정 잉곳을 생산하고, 단결정 또는 다결정 잉곳으로 아주 얇은 웨이퍼를 만든 후 기판위에 화학재료를 올려 태양전지 셀을 만듭니다. 신재생에너지 공급의무화제도 신재생에너지 공급의무화 제도(RPS)란 일정규모 이상의 발전설비를 보유한 발전사업자에게 총 발전량의 일정량 이상을 신재생에너지로 생산한 전력을 공급토록 의무화한 제도로 신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급촉진법에 근거를 두고 있습니다. 공급의무자 및 의무공급량 공급의무자란 신재생에너 지 설비를 제외한 설비 규모 500 ㎿ 이상의 발전설비를 보유한 사업자로 현재 25개회사가 해당되며, 그 사업자로 한국수력원자력, 한국남동발전, 한국중부발전, 한국서부발전, 한국남부발전, 한국동서발전, 한국지역난방공사, 한국수자원공사, SK E, GS EPS, GS 파워, 포스코인터내셔널, 씨지앤율촌전력, 평택에너지서비스, 대륜발전, 에스파워, 포천파워, 동두천드림파워, 파주에너지서비스, GS동해전력, 포천민자발전, 신평택발전, 나래에너지, 고성그린파워, 강릉에코파워 등이있습니다. 또한 소규모 사업자 보호를 위하여 5GW 이상의 발전설비를 보유한 공급의무자는 5GW 이상의 발전설비를 보유한 공급의무자가 아닌 사업자로부터 별도의무량의 50% 이상을 구매하여 충당하도록 하고 있습니다.

(2) 산업의 성장성

한국에너지공단 신재생에너지센터에서 발표한 2021년 신재생에너지 보급통계에 의하면 2021년 국내 태양광 신규 보급용량 및 증설용량은 4GW에 달하며, 국내 태양광 총 누적 용량은 21.1GW로 전체 신재생에너지 중에서는 70.17%의 비율을 차지합니다. 이는 전년도 66.8% 대비 약 3.37% 증가한 추이입니다.

(단위: ㎾)

구분	2021년 신규 보급 용량	2021년 누적 설비 용량

설비용량	비중(%)	설비용량	비중(%)

신재생에너지	4,453,978	100.00	30,211,816	100.00

재생에너지	4,274,928	95.98	29,071,778	96.23

신에너지	179,050	4.02	1,140,038	3.77

재생	태양광	3,915,086	87.90	21,199,351	70.17

풍력	63,729	1.43	1,709,116	5.66

수력	18,221	0.41	1,821,374	6.03

해양	80	0.00	255,580	0.85

바이오	187,397	4.21	3,578,983	11.85

폐기물	90,415	2.03	507,374	1.68

신	연료전지	179,050	4.02	793,708	2.63

IGCC	-	-	346,330	1.15

출처: 한국에너지공단, 2021 신재생에너지 보급통계

1.1. 세계 태양광발전 산업(1) 세계 태양광발전 시장 규모

세계 태양광 발전 시스템 설치 시장은 2004년 1GW를 초과한 이후 43% 이상의 연평균성장률(CAGR)을 나타내며 급성장하여 왔습니다. 50GW를 초과하는 시장규모가 2015년에 형성되었으며, 2019년에는 115GW의 설치용량을 기록하였습니다. 2019년 세계 누적 설치량은 약 645GW 규모이며 세계 태양광 누적 보급 현황은 아래와 같습니다.

출처: 한국에너지공단, 2020 신ㆍ재생에너지백서

전 세계가 2050년 탄소중립을 목표로 하는 시점에서 태양광에너지는 주력 에너지원이 될 것으로 전망하고 있습니다. 최근 태양광 설비 보급 확대로 시장 성장세는 더 높아지고 있으며, 2019년 115GW의 신규 태양광 보급실적은 200GW의 재생에너지 신규 설비용량 대비 57%에 달하는 수치입니다. 2019년에는 2018년 대비 12% 성장하여 115GW의 시장을 기록하였습니다.

(2) 세계 태양광 시장 전망

기후변화억제를 위한 2DS(2DS(2℃ 달성안)는 2050년까지 2013년 대비 온실가스 배출량을 50% 이상 감소 하여 21세기 후반에는 탄소중립 도달, 지구온도는 2100년까지 2℃ 상승, 2050년 까지 누적 이산화탄소 배출량은 1조 7,000억CO2톤 규모로 제한하는 시나리오)에 의하면 태양광 비중이 2060년까지 전체 전기 생산량의 20% 수준까지 증가해야하기 때문에 태양광발전은 현재 가장 유망한 에너지원이라고 할 수 있습니다.

Bloomberg New Energy Fiance에서 2018년 8월에 발간한 "2018 Long-Term PV Market Outlook"에 의하면 2020년 100GW, 2030년 전후로 200GW, 2035년 이후로 250GW 규모의 연간 태양광 시장이 형성될 것으로 전망하고 있습니다.

출처: BNEF, 2018 Long-Term PV Market Outlook, 한국에너지공단, 2020 신재생에너지백서, 재인용

(3) 세계 ESS 시장 현황 및 전망에너지 시장조사 기관인 블룸버그 뉴에너지파이낸스(BNEF, 2023.03)에 따르면 2022년 전 세계적으로 16GW·35GWh 규모의 ESS가 새로 추가된 것으로 집계되었습니다. 이는 2021년 수준 대비 68% 급증한 규모로, 역대 최대 연간 성장률을 기록했습니다. 글로벌 ESS 시장은 2030년까지 23%의 연평균 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 보이며, 오는 2030년에는 한 해에만 88GW·278GWh에 규모에 이르는 ESS가 추가되어 누적 설치량은 508GW·1432GWh에 육박할 것으로 예상됩니다.

또한, 우리금융경영연구소의'글로벌 ESS 시장 전망과 시사점(2018.04)'에 의하면 전세계 ESS 누적 설치용량은 2020년 9.5GW, 2025년 45.3GW로 증가하여 전세계 ESS 설치 규모는 2025년까지 연평균47.7%씩 성장할 것으로 예상하고 있습니다. 연간 설치량 기준 시장규모는 2016년 28억 달러에서2025년 98억 달러로 늘어날 것으로 전망하고 있습니다. 태양광과 풍력 발전 증가로 인해 에너지저장기술에 대한 수요가 커지고, 2020년 전후로 ESS 투자회수 기간이 단축되면서 ESS 시장이 본격적으로 확대될 것으로 전망하고 있습니다. 향후 글로벌 전력 설비 증가의 상당 부분이 태양광과 풍력으로 이뤄질 것으로 예상되며, 특히 태양광 발전과 ESS를 결합한 수요가 빠르게 늘어날 것으로 예상됩니다

출처: 우리금융경영연구소, 2018.04

(4) 세계 전기차 충전기 시장 현황 및 전망

태양광과 ESS 시장의 발달은 전기차 충전에도 영향을 미칩니다. 전기차 제조사인 테슬라는 태양광발전으로 차량 배터리 일부를 충전하는 ‘차지 온 솔라(Charge on Solar)’ 기능을 도입했습니다. ‘차지 온 솔라’는 태양광발전 시스템과 에너지를 저장하는 파워월 충전기를 사용하는 가정에서 테슬라 차량을 충전하는 기능입니다. 태양광발전 시스템에서 초과로 생성된 잉여 에너지를 테슬라 차량 충전에 사용할 수 있으며, 이 기능을 이용하려면 ESS(에너지저장장치) 소프트웨어를 설치하고 테슬라 애플리케이션(앱)을 실행해야 합니다. 전기차 충전에 대한 관심은 전기차 판매량이 늘어날수록 높아지고 있습니다.

출처: EV-Volumes, 2022

2022년 전세계 전기차 판매량이 1050만 대를 기록하며 1000만 대를 넘어섰습니다. 이같이 꾸준한 판매율 성장에 미국 시장조사업체 ‘Vantage Market Research’는 2022년 글로벌 전기차시장 예측 보고서를 통해 2025년 말에는 전체 자동차 판매량 중 전기차 판매 점유율이 약 25%에 이를 것으로 예상했습니다. 2022년 글로벌 전기 자동차 시장 규모는 1,935억 5,000만 달러로 추정되며, 2030년까지 연평균 성장률(CAGR) 17.31%에 달하는 6,937억 달러 규모까지 성장할 것으로 예측됩니다.

이처럼 전세계적으로 전기차 판매율이 성장함에 따라, 전기차 충전기의 수요도 급속도로 증가하면서 2030년까지 전 세계적으로 1,250만 개 이상의 충전기가 필요할 것으로 예측됩니다. 글로벌 전문 리서치사 Bizwit Research LLP는 2022년 “세계의 전기자동차 충전소 시장 보고서”를 통해 세계의 전기자동차 충전소 시장 규모는 2020년에 약 50억3,000만 달러를 기록했고, 2021-2027년 예측기간 중 44.44% 이상의 건전한 성장률로 성장할 것으로 내다봤습니다. 시장을 견인하는 주요 요인은 세계적으로 국가 주도 하에 전기자동차 충전 인프라 정비를 위한 투자가 확대되고 있는 점, 클린 모빌리티 차량 판매대수가 증가하고 있는 점, 전기자동차 도입에 대해서 정부가 제공하는 인센티브 등이 있습니다. 또한 이산화탄소 배출을 억제하기 위한 대처나 연구개발 활동이 향후 몇 년간 시장 수요를 촉진할 것으로 예상됩니다.

1.2. 국내 태양광발전 산업(1) 국내 태양광 시장 전망

2015년 1GW를 돌파했던 국내 시장은 2018년 2GW, 2019년 3GW를 빠르게 넘어섰으며, 2021년 4GW를 넘어설 것으로 예상됩니다. 2020년 기준 국내 태양광 시장규모는 약 3.5조 원으로 추정되며, 글로벌 기준 약 8위권의 시장으로 성장하였습니다. 발전 에너지 전체의 관점에서도 태양광 발전 규모는 빠르게 성장하고 있습니다. 2023년 전남대학교에서 발표한“한국 태양광 발전 산업의 현황과 전망”에 따르면 2021년 전체 발전 설비 용량에서 특히 신재생에너지는 전년도의 3%가 증가한 19%를 차지했고, 그 중 태양광이 75%를 차지하고 있습니다. 또한 국가적으로도 온실가스 감축 목표를 달성하기 위해“재생에너지3020 이행계획”의 정책을 세워, 2030년까지재생에너지의 비중을 20%로 높일 계획입니다. 이처럼 정부의 적극적인 지원과 최근 기업들의 ESG 경영강화로 인해 기업의 태양광 발전 수요가 꾸준히 증가할 것으로 예상됩니다.

(단위: MW)

출처: 한국수출입은행, 2021년 3분기 신재생에너지 산업 동향

(2) 국내 ESS 시장 규모 및 전망

ESS(Energy Storage System, 에너지저장장치), 스마트그리드 등 수요 관리 시장 조성을 위한 인프라는 빠르게 구축되고 있습니다. 피크 저감, 재생에너지 연계 등을 위해 2018년까지 ESS는 4.9 GWh, 스마트미터기는 700만호가 보급 되었고, 지능형 전력망법 제정(2011.05), 지능형 전력망 기본계획 수립(2012.06), 전기 사업법 시행령 개정(2018.12) 등 지능형 전력망 활성화 관련법을 통해 제도적 기반이 마련되고 전력중개시장도 개설(2019.02) 되었습니다. 다만, 공공 주도의 인프라 확산에도 불구하고 민간투자 중심의 자생적 서비스 모델 창출이 부족하여 수요관리 시장 활성화에는 한계가 있습니다. 따라서 전기차 충전소 등을 활용한 ESS 연계 비즈니스 확산, 국민 DR(Demand Response, 수요반응) 시장 확대, V2G(Vehicle To Grid) 기술 고도화와 실증, VPP(Virtual Power Plant, 가상발전소) 등과 연계한 비즈니스 모델 및 전기차를 에너지 저장장치로 활용하는 등 수요관리 비즈니스를 발굴 및 확산이 필요합니다.

(3) 국내 전기차 충전기 시장 전망

2022년 국내 전기차 판매량이 전년대비 61.2%로 큰 폭의 증가율을 기록하며 앞으로도 전기차 시장은 빠른 속도로 확대될 전망입니다. 그만큼 전기차 충전에 대한 관심도 높아지고 있습니다. 2022년도 기준 전국에 판매된 전기차 누적 대수가 39만대지만, 환경부가 지난1월 밝힌 전국 전기차 충전기 수는 총20만5205기입니다. 즉, 전기차1대 당 충전기가 0.6기로, 1기에 못 미치는 실정입니다. 정부는 이 같은 격차를 줄이기 위해 2022년 4200억원이 넘는 예산을 충전기 구축에 투입했습니다. 특히 정부는 2025년까지 급속 충전기를 포함해 전체 충전기 대수를50만기로 확대할 계획을 발표했습니다. 그러나 이 같은 전기차 충전기 대수 확대 방안에도 이미 충전기와 전기차 보급 속도 간 격차 발생하여 충전기의 수요는 앞으로도 이어질 전망입니다. 또한, 국내에서도 태양광과 ESS가 연계된 전기차 충전에 대한 관심이 몰리며, 전국에 산업통상자원부의 규제 특례 승인을 받아 태양광 에너지와ESS(에너지저장장치) 등을 활용한 전기차 충전소가 구축되고 있습니다. 서울에너지공사는 2021년 12월 1일부터 양재그린카스테이션의 본격적인 운영을 시작했고, 2022년 2월 1일부터 양천솔라스테이션을 가동했습니다. 이어 SK에너지는 2022년 2월9일 서울 금천구 박미주유소에 태양광 발전 설비 등을 갖춘 전기차 급속충전소를 갖췄습니다. 또 2022년 3월에는 제주 서귀포시 월드컵경기장에 태양광 발전과 ESS를 활용한 융복합 전기차 급속충전소가 구축됐습니다. 태양광과 ESS를 활용한 전기차 충전 서비스는 앞으로도 주목받을 전망입니다

2. 풍력발전 사업내용(1) 산업의 특성

풍력발전(Wind Poweer)이란 바람에너지를 풍력터빈(Wind Turbine) 장치를 이용하여 기계적에너지로 변환시키고, 이 에너지를 이용하여 발전기를 돌려 전기를 생산하는 것을 말합니다. 풍력발전은 전기를 생산하는 과정에서 온실가스 배출이 없기 때문에 기후변화에 대응이 가능한 대표적인 친환경 에너지 기술입니다. 또한 풍력발전은 재생에너지(Renewable energy)의 일종으로 환경오염 없이 끊임없이 재생되기 때문에 화석에너지 고갈을 대비한 대체 에너지원으로서 가장 각광받는 에너지입니다. 풍력발전기는 이론상 바람에너지의 최대 59.3%까지 전기에너지로 변환시킬 수 있지만, 현실적으로 날개의 형상, 기계적 마찰, 발전기의 효율 등에 따른 손실요인이 존재하기 때문에 실직적인 효율은 20~40% 수준입니다. 초기 투자비는 높지만 건설 및 설치 기간이 짧다는 이점이 있으며, 또한 설치높이가 높아 지상 토지를 농사, 목축 등과 같은 용도로 활용 가능하며 일부 지역의 경우 관광자원화가 가능합니다. 풍력발전은 태양계의 자연에너지인 바람을 이용하여 발전하기 때문에 바람이 불 때에는 수요에 관계없이 반드시 전력을 생산한다는 점에서 계통운용 측면에서는 분산전원으로 분류됩니다. 다만, 초기 투자비용이 매우 크며 입지에 따라 다르나 설비 이용률이 타 발전원에 비해 상대적으로 낮고, 전력생산 시 발생하는 소음으로 인해 인가와의 적정 이격거리가필요합니다. 특히, 육상풍력발전의 경우 대부분이 산 정상에 설치되면서 환경훼손이 불가피함에 따라 대체에너지에 포함되나 태양광발전만큼 시민사회 및 환경단체들로부터 환영받지는 못하는 실정입니다.

(2) 산업의 성장성

국내 정부는 미세먼지와 온실가스 배출이 없고, 국가 에너지 안보에 기여할 수 있는 친환경 국산 에너지원으로의 에너지 전환을 위해 원전 및 석탄 발전을 단계적으로 감축하고, 풍력 등 재생에너지 보급을 확대하고 있습니다. 정부는 재생에너지 3020 계획에 따라, 2018년~2030년 신규 발전설비의 95% 이상을 풍력, 태양광 등 청정에너지로의 공급을 추진하고 있습니다. 또한 2036년 재생에너지 발전량 비중 목표를 28.9%로 설정하고, 신규 설비용량은 80GW까지 전망하고 있습니다. 특히, 태양광과 풍력 발전량의 비율을 2021년 기준 87:13에서 2030년까지 60:40으로 개선하겠다고 발표하며, 풍력발전시장은 지속적으로 확대될 것으로 전망됩니다.

신재생에너지 신규발전설비 공급 계획(단위 : GW)

‘17년	신규(‘18~’30년)	‘30년

신재생에너지 신규발전설비 공급	15.1(100%)	48.7(100%)	63.8(100%)

태양광	5.7(38%)	30.8(63%)	36.5(57%)

풍력	1.2(8%)	16.5(34%)	17.7(28%)

기타	8.2(54%)	1.4(3%)	9.6(15%)

* 산업부, 재생에너지3020

발전사 신재생에너지 발전량 의무공급비율 개정내용

'22년	23년	'24년	'25년	'26년

기존	10%

개정안	12.5%	14.5%	17.0%	20.5%	25.0%

* 산업부, 신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법 시행령

한편, 풍력발전은 바람이 불 때만 발전이 가능하고, 수요가 적은 심야 시간에 가동하는 경우 과잉생산 문제가 발생되는 등 발전 출력에 대한 정확한 예측이 다소 어렵습니다. 전력 계통에 연계되지 못할 경우 유휴전력이 증가할 가능성도 있습니다.

이에 따라, 신재생에너지의 전력 계통연계 시 안정성 유지 및 유휴전력 문제 해결을 위해 에너지 저장이 필수적인 것으로 알려져 있습니다.

최근 풍력 등 재생에너지 유휴전력을 활용하여 1)다른 에너지원을 결합하거나 ESS와 결합하는 하이브리드 솔루션 혹은 2)수전해기술 기반으로 그린수소(CO2 free)를 생산하고 연료전지 시스템에 공급해 저장 및 활용하는 기술 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 향후 하이브리드 솔루션 혹은 수소에너지와의 기술 연계를 통한 시너지효과는 상당히 클 것으로 보입니다.

2.1 풍력발전기 구조풍력발전기(WTG: Wind Turbine Generator)는 기능적으로 구분할 경우 주요 부품들(Components)로 구성된 1)기계시스템, 2)전기 시스템, 그리고 풍력발전기를 제어하는 3)제어시스템으로 나눌 수 있습니다.다른 한편으로는 구조적으로 날개를 포함한 1)허브 시스템, 각종 기계, 전기, 제어장치를 탑재시킨 2)나셀(Nacell). 그리고 이들 상부 중량물을 지상으로부터 받쳐주는 3)타워시스템으로 나눌 수 있습니다.

■ 기계 및 전기시스템바람에너지를 회전력으로 변환시켜 주는 회전날개(Blade)와 이를 주축과 연결시켜 주는 허브(Hub)시스템, 날개의 회전력을 증속기(Gear box) 또는 발전기에 전달하여 주는 회전축(Shaft) 또는 주축(Main shaft), 회전속도를 올려주는 증속기, 증속기로부터 전달받은 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 발전기(Generator), 제동장치인 Brake, 날개의 각도를 조절하는 피치시스템, 날개를 바람방향에 맞추기 위하여 나셀을 회전시켜 주는 요잉시스템(Yawing System), 그리고 풍력발전기를 지지하는 타워시스템 등으로 구성되어 있습니다.■ 제어장치풍력의 제어시스템은 풍속에 따른 출력, 피치각, 로터와 발전기의 회전수를 조절하는속도 및 출력제어 시스템, 풍향과 제동장치, 회전방식에 대한 제어를 담당하는 운전 상황 및 운전 모드 제어시스템, 풍력발전기의 운전 상태를 실시간으로 감시하고 모니터링 하는 운전 및 모니터링 시스템으로 구성되어 있습니다. 2.2. 풍력발전의 종류(1) 회전축 방향에 따른 분류

구분	주요 내용

수평축풍력발전기	ㆍ수평축 풍력발전기는 1개에서 4개까지의 날개를 가진 다양한 종류가 있지만, 현재 발전용으로 가장 많이 이용되고 있는 것은 3개의 날개를 가진 프로펠러 형임. 수평축 발전기는 구조가 간단하고 설치가 용이하며 에너지 변환효율이 우수하다는 장점은 있지만, 날개 전면을 바람 방향에 맞추기 위해서는 나셀을 360도 회전시켜줄 수 있는 요잉(Yawing)장치가 필요하며, 증속기(Gear box)와 발전기 등을 포함하는 무거운 나셀(Nacelle)이 타워 상부에 설치되어 점검, 정비가 어렵다는 단점이 있음

수직축풍력발전기	ㆍ수직축 풍력발전기에는 원호 형 날개 2~3개를 수직축에 붙인 다리우스 형(Darrieus type)과 2~4개의 수직 대칭익형 날개를 붙인 자이로밀 형(Gyromill type), 그리고 반원통형의 날개를 마주보게 한 사보니우스 형(Savonius type) 등이 있음ㆍ수직축 풍력발전기는 바람의 방향에 영향을 받지 않아 요잉장치가 필요 없으며, 사막이나 평원에는 적합하지만 소재가 비싸고 수평축에 비해 효율이 떨어지는 단점이 있음

풍력발전의 종류.jpg 풍력발전의 종류

(2) 종속기 유무에 따른 분류

구분	주요 내용

증속기형(geared type)풍력발전기	ㆍ간접구동식이라고도 불리는 증속기형(geared type) 풍력발전기는 초기 풍력터빈의 개발단계부터 적용된 기술적 접근방법이었으며 그동안 기술적인 발전을 거듭하면서 오늘에 이르렀고 아직도 시장의 80~90% 이상이 이 형식으로 되어 있음ㆍ최근에는 종속비를 높여 발전기의 크기를 감소시키는 기술과 종속기형의 문제점인 진동, 소음 및 하중의 불균등한 분배 등의 문제점을 해소하기 위한 기술의 개발이 활발히 이루어지고 있음

직결식(gearless type)풍력발전기	ㆍ직결식 풍력발전기는 풍력터빈용 발전기(generator)의 기술이 향상되면서 증속기가 없는 형태로 개발된 것임. 기어박스가 없기 때문에 구조가 단순하고 기계적인 응력이 감소되며 기계적 소음도 낮음. 또한 운전, 유지비용이 적게 소요되며 가동율(availability)도 높다는 장점이 있음ㆍ그러나 회전속도가 느려 다극발전기를 사용해야 하기 때문에 발전기의 크기와 무게가 증가되고 가격도 비싸짐. 또한 로터와 발전기가 가까이 있어 나셀의 무게중심이 한쪽으로 쏠릴 수 있어 이를 해소하는데 타워와 기초비용이 증가되는 단점이 있음ㆍ최근에는 관련 기술의 발달로 이러한 단점이 상당부분 해소된 혁신적인 시스템이 개발되고 있음

풍력발전기 유형.jpg 풍력발전기 유형

(3) 설치장소에 따른 분류

구분	주요 내용

육상(Onshore type)풍력발전	ㆍ육상풍력발전이란 물 속이 아닌 내륙지역에 풍력발전설비를 건설하여 발전하는 것을 의미함ㆍ육상풍력은 건설이 용이하고 경제성이 높다는 장점이 있어 지금까지 건설된 국내외 대부분의 풍력발전단지는 이 형식에 속하였지만, 육상 단지의 포화, 민원 발생, 풍력효율 저하, 대형화의 한계성 등 건설 상의 제약요인이 많아 지금은 점차 해상풍력으로 이행하는 추세에 있음

육상풍력.jpg 육상풍력

해상(Offshore type)풍력발전	ㆍ해상풍력발전이란 수면 위에 풍력발전단지를 건설하여 바람에 의한 전력생산을 하는 것을 말함ㆍ해상(Offshore)이라는 개념은 해양산업에서 통상적으로 사용하는 바다만을 의미하는 것이 아니기 때문에, 해상풍력발전에는 호수, 협강, 폐쇄된 해안지역 등 내륙(Inshore)에 속하는 지역의 풍력발전도 포함됨ㆍ해상풍력발전은 전통적인 바닥고정(Fixed bottom)형 풍력발전기술은 물론, 물이 깊은 곳에서는 부유식 풍력터빈(Floating wind turbine) 기술도 사용됨ㆍ또한, 해상풍력은 넓은 부지 확보가 가능하고 민원이 적어 풍력단지의 대형화가 가능하며, 바람의 품질이나 풍속이 양호하여 풍력발전기의 안전성과 효율성 측면에서도 유리하다는 장점이 있음ㆍ반면, 육상풍력에 비하여 경제성이 낮고, 설치와 운전 유지에 어려움이 있으며, 계통연계가 어렵다는 등의 단점이 있음

해상풍력.jpg 해상풍력

2.3. 세계 풍력발전 산업(1) 세계 풍력 시장 전망세계풍력에너지협의회(GWEC)는 “세계 풍력 보고서2023”(Global Wind Report 2023)을 통해 2023년부터 2027년까지 향후5년간 세계 풍력발전 보급량이 연평균15% 성장할 것이라고 전망했습니다. 구체적으로 2023년 신규 설치량은115GW, 2024년125GW, 2025년135GW, 2026년150GW, 2027년157GW를 기록할 것이라고 예측했습니다. 이 분석에 따르면 올해 세계 누적 풍력발전 설치량은1000GW를 돌파할 예정입니다.

출처: 세계풍력에너지협의회(GWEC), 세계 풍력 보고서2023(Global Wind Report 2023)

세계풍력발전 설비용량은 지속적으로 증가하고 있지만, 풍력발전은 경제규모가 큰 OECD국가를 중심으로 신규 설비의 설치가 이루어지고 있는 상황입니다. 특히 2022년 중국이 신규 풍력·태양광 발전 설비용량 125GW에 달해 3년연속 100GW를 돌파하여 사상 최고치를 경신했습니다. 이 중 신규풍력은 37GW를 차지했습니다. 2020년 기준으로 중국이 전세계 신규 설비용량의 55.9%를 차지하는 52.0GW의 신규 설비용량을 추가함으로써 전세계 풍력발전 시장의 성장을 주도하고 있으며, 신규 설비용량 설치 상위 5개국이 전세계 신규설치용량의 81%를 차지하고 있습니다.

풍력발전은 지난 10년간 생산전력의 단위당 단가를 나타내는 균등화발전비용(LCOE)이 크게 낮아지면서, 전세계적으로 가장 청정하고 가격경쟁력이 있는 주요 에너지원으로 자리매김하고 있습니다. 특히 해외 주요 각국은 풍력발전의 보급 확산을 위해미래 에너지 계획에 풍력발전 보급 확대를 위한 정책을 반영함에 따라 글로벌 풍력발전 시장은 향후에도 지속적으로 안정적인 성장세를 이어갈 것으로 전망되고 있습니다.

주요국 풍력발전 보급정책 동향

국가명	정책 동향

미국	'30년 30GW, '50년 110GW까지 해상풍력 용량 확대를 통한 77,000개 직접적 일자리 창출을 목표로 하는 "일자리 창출을 위한 해상풍력 에너지 프로젝트" 발표('21년 3월)

중국	13차 5개년 계획을 통해 풍력발전 계통연계 설비용량 누계 21GW이상 확보완료함

영국	해상풍력을 2030년까지 부유식 풍력 1GW를 포함하여 40GW까지 확대한다는 녹색혁명에 대한 10대 중점계획 수립

일본	'2050년 탄소중립에 따른 녹색성장 전략'에 따라 해상풍력의 보급을 2030년 10GW, 2040년 30~45GW까지 확대하는 계획 수립('21년 6월)

보다 세부적으로 살펴보면 2020년부터 2025년까지 전세계 신규 풍력발전 설치용량은 연평균 약 94GW, 총 496GW의 증가가 예상되며, 평균 4.0%의 성장세를 기록할 것으로 전망됩니다. 동기간 육상풍력의 신규 설치용량은 연평균 0.3%의 성장률을 보이는데 반해 해상풍력의 신규 설치용량은 연평균 31.5%의 높은 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다. 2020년 풍력발전 신규 설치용량 중 6.5%를 차지하던 해상풍력의 비중은 2025년에는 약 21%를 차지할 것으로 예상됨에 따라 향후 풍력발전 시장에서의 해상풍력의 중요성이 더욱 증가할 것으로 전망됩니다.

(2) 세계 그린수소 시장 규모 및 전망

풍력발전의 특성상 바람이 적은 날 발전이 어렵고,수요가 적은 심야시간에 가동하는경우 과잉생산 문제가 따르게 됩니다. 이에 최근 풍력 등 재생에너지 유휴전력을 활용하여 수전해 기술기반으로 그린수소(CO2 free)를 생산하는 하이브리드 솔루션 혹은 수소에너지와의 기술 연계 시장이 주목받고 있습니다. 특히, 그린수소는 재생에너지 전력으로 물을 전기분해를 통해 생산한 수소로 생산단계부터 온실가스가 전혀 배출되지 않는 친환경에너지로 더 각광받고 있습니다. 세계 그린수소 시장규모는 2020년 기준 3억2,900만달러로, 향후 연평균 58% 성장으로 2026년기준 43억7,330만달러 규모가 될 것으로 전망됩니다. 생산량은 2020년 7만 톤에서 2026년에는172만3천 톤으로 생산량이 크게 증가할 것으로 예측됩니다. 그린수소 시장을 선점하기 위해 많은 글로벌 기업들이 진입하고 있어, 시장은 빠르게 성장하고 경쟁이 치열해질 것으로 보입니다.

2.4. 국내 풍력발전 산업(1) 국내 풍력발전소 현황 국내 풍력발전소는 1988년 2월 제주도에 최초로 600㎾ 풍력발전기 2기가 설치된 것을 시작으로, 2022년말 기준 풍력발전단지 115개소, 총 발전용량 1,803.465㎿ 가 설치되어 운영 중에 있는 것으로 파악됩니다. 2022년에는 6개 신규 단지가 개소하여 총 94.8㎿의 발전설비가 신규 설치된 것으로 확인됩니다.(2) 국내 풍력발전산업 동향국내 풍력발전 설비산업을 살펴보면, 국내에 설치된 풍력발전 설비의 절반 이상이 외국산인 것으로 파악되고 있으며 그 비중이 점차 증가하는 중입니다. 2009년 이전까지 국내에서 풍력터빈을 종합적으로 설계, 생산하고 판매한 경력이 있는 국내 업체는 유니슨(주)이 유일하였으나, 2009년을 기점으로 국내 조선3사(현대중공업, 대우조선해양, 삼성중공업)을 비롯하여 STX조선, 두산중공업 등이 신재생에너지에 대한 큰 규모의 투자를 진행해왔습니다. 풍력발전의 성장 가능성에 대한 기대와 선박건조 및 엔지니어링 부문에서 축적한 노하우를 쉽게 적용할 수 있다는 점에서 풍력발전에 대한 투자확대가 이루어진 것으로 보입니다.

그러나 제한된 국내 시장규모로 인해 시장이 개편되면서, 현재 풍력발전기 제작사는두산중공업, 효성, 유니슨 및 한진산업 등 4개사가 있으며 조선 3사는 부유식 해상풍력의 하부구조물인 부유체 시장에 집중하고 있는 상황입니다. 이외 국내 풍력발전설비와 관련된 대표적인 업체로는 풍력부품인 메인샤프트와 타워플랜지를 생산하는 ㈜태웅, 타워부문에서 상당한 수준의 기술력을 보유하고 있는 동국S 씨에스윈드㈜등이 있습니다.

(3) 풍력발전산업 향후 전망

최근 글로벌 풍력발전 산업은 양호한 입지의 고갈과 민원증가로 인한 추가 입지 확보의 어려움으로 육상풍력의 신규 설비용량 성장률은 둔화되는 반면 대형터빈의 설치가 가능하고 대단위 풍력단지 조성이 용이한 해상풍력발전의 설치가 증가하는 추세입니다. GWEC에 따르면 향후 5년간 전세계 해상풍력의 신규 설치용량은 연평균 31.5%의 높은 성장률을 기록하며 2025년에는 신규 설치용량 중 해상풍력의 비중이 약 21%를 차지할 것으로 예상되고 있습니다.

국내 정부도 이러한 추세에 따라 해상풍력 중심의 풍력발전 지원 정책을 펼쳐나가고있습니다. 지난 2017년 12월 정부는 2030년까지 재생에너지 발전 비중 20%를 달성을기 위해 총 48.7GW의 재생에너지를 신규로 보급하고 총 16.5GW를 풍력발전으로 충당하겠다는 '재생에너지 3020 이행계획'을 발표했습니다. 해당 계획은 정부의 에너지 전환정책 중 풍력발전에 대한 구체적인 이행목표를 선포한 계획으로 2030년까지 신규 풍력설비 설치용량의 80%에 해당하는 14GW를 해상풍력 위주로 공급하고 4.6GW는 부유식 풍력단지로 건설하겠다는 내용을 담고 있습니다.

이후 정부는 2020년 제3차 추가경정예산에서 '그린뉴딜'관련 예산 편성을 통해 해상풍력부문에서 1)해상풍력 인프라 기술 개발 등에 160억원, 2)대규모 해상풍력단지개발 지원 35억원 등 총 195억원의 예산을 배정했으며, '그린뉴딜 정책'을 통해 풍력발전 설비용량 2025년 중간 목표치를 기존 '3020이행계획(8.5GW)'보다 상향된 9.2GW로 조정하였습니다. 이어 2023년 1월 발표한 ‘제10차 전력수급 기본계획(2022년~2036년)’에서는 풍력설비 보급목표를 2030년 19.3GW, 2036년 34.1GW 규모로 발표했습니다. 2022년 기준 누적 설치량 1.8GW 대비 각각 10.7배와 18.9배가량 증가를 목표로 하고 있습니다. 연도별 신규 보급량은 올해 396MW를 시작으로 매년 수백 MW씩 늘어나, 2027년부터 GW 단위로 확충될 전망입니다. 2029년과 2030년에는 각각 4.7GW와 5.3GW에 달하는 신규 풍력설비가 유입돼 가장 큰 증가폭을 나타내며, 연평균 2.3GW씩 증가폭을 목표로 하고 있습니다. 또한, 연도별 신규 목표량에 따르면 정부는 2028년을 전후로 대규모 해상풍력단지가 대거 가동에 들어갈 것으로 전망하고 있습니다.

(4) 국내 그린수소 시장 규모 및 전망

한국과학기술정보연구원(KISTI)이 2022년 발간한 “그린수소 에너지-탄소중립의 핵심, 그린수소 시장-”에 따르면 국내 그린수소 시장은 규모 측정이 어려울 정도로 소규모로, 앞으로 재생에너지 보급 활성화와 그린수소 중요성이 부각되면서 시장이 크게 성장할 것으로 예측됩니다. 국내에서 소량이나마 그린수소를 생산한 첫 사례는2020년12월 제주 상명풍력단지 내 잉여에너지를 활용하는500kW급 규모의 그린수소 생산단지에서 나왔습니다. 정부는 그린수소의 상용화를1MW급(울산), 2MW급(동해), 3MW급(제주), 10MW급(예정) 등의 수전해 실증사업들을 통해 단계적으로 추진해 오고 있습니다. 이외에도 한화솔루션이 강원도 내 풍력발전을 통한 그린수소 생산 프로젝트를 추진중이며, 현대중공업은 2025년까지 동해 부유식 풍력단지에100MW급 그린수소 실증설비를 구축하는 사업을 추진하는 것을 비롯해 국내 다수 기업이 그린수소 산업 분야에 뛰어들고 있습니다. 국내에서 수전해 기술을 보유한 기업은 ㈜지필로스, UCI, 이엠코 리아㈜, ㈜수소에너젠, ㈜엘켐텍 등이 있으며, 대기업인SK, 포스코, 한화솔루션, 현대중공업 등도 그린수소 시장을 선점하기 위해 많은 투자를 하고 있습니다. 정부에서는 그린수소를 2030년 25만 톤, 2050년 300만 톤을 국내에서 생산하고, 국내 자본·기술을 활용한 해외 재생에너지-수소생산 프로젝트를 추진하여, 2050년40개의 수소 공급망을 확보한 후 그린수소 자급률을 높이는 제1차 수소경제 이행 기본계획(‘21.11.26)을 발표하였습니다. 국내 그린수소 시장 규모는 정부 주도의 계획과 다수 기업의 투자 등으로 미래 유망한 사업분야로 주목받고 있습니다.

3. 조직도