향후 30년 동안 풍력 발전의 성장
전 세계 CO2 배출량을 줄이는 것은 재생 가능한 전력 생산에 크게 의존합니다. 4개국을 제외한 전 세계 모든 국가가 파리 기후 협정에 서명하면서 재생 가능한 에너지원 배치를 가속화하기 위한 압력이 가중되고 있으며, 풍력 발전이 그 선두를 이끌고 있습니다.
전 세계적으로 풍력은 현재 비수력 발전 재생에너지의 절반 이상을 차지합니다. 국제 재생 에너지 기구(International Renewable Energy Agency)에 따르면 풍력 발전의 배치는 1997년 7.5GW에서 2018년 567GW로 다른 어떤 부문보다 빠르게 성장하고 있습니다. 풍력은 향후 30년 동안 어떤 역할을 하게 될까요, 그리고 도전 과제는 무엇일까요?
풍력 발전은 최근에 어디에서 가장 많이 성장했을까요?
2020년 전 세계 육상 풍력 발전량은 108GW로 2019년 대비 2배 증가했습니다. 이 추가 용량의 79%는 세계 1, 2위 CO2 배출국인 중국과 미국에서 나왔습니다.
중국은 중국 CO2 배출량이 2030년에 정점에 달할 것으로 예상하고 있으며, 전력 수요가 계속 빠르게 증가하고 있어 2021년부터 2025년까지 풍력 용량을 5~6배 늘리겠다는 공격적인 목표를 가지고 있습니다.
주요 성장 요인은 기술 발전입니다. 터빈이 클수록 KW당 더 적은 비용으로 전기를 생산합니다. 비용은 전 세계적으로 45%~66% 감소하여 더 많은 인구가 이 기술을 사용할 수 있게 되었고 기존 설비에 비해 새로운 설비에서 더 많은 전력을 생산할 수 있게 되었습니다. 새로운 터빈은 또한 더 약한 바람 수준에서 전기를 생성하여 가동 시간을 훨씬 늘릴 수 있습니다.
세금 감면 및 관세 인하와 같은 정부 인센티브는 풍력 발전 투자를 늘리는 데 효과적이라는 것이 입증되었습니다.
풍력 발전은 또한 풍력 발전의 성장을 도운 다른 재생 가능 자원에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 예를 들어, 수력 발전소보다 풍력 발전소에 적합한 장소가 더 많습니다. 풍력 터빈은 냉각에 물이 필요하지 않으며 설치 공간이 상대적으로 작아 건물 가까이에 배치할 수 있습니다. 옥상 태양광 패널 설치가 늘어났던 것과 마찬가지로 많은 기업과 개인 소유주들이 자체 투자를 하고 있습니다.
육지와 바다에서 모두 성장.
해상 풍력 발전 단지는 현재 전 세계 풍력 발전 분야에서 여전히 작은 기여를 하고 있으며 향후 10년 동안 크게 성장할 예정입니다. 해상 풍력 발전 단지는 대규모 인구 밀집 지역에서 가깝고 연안 바람이 안정적으로 불어오고 해저가 얕은 곳이 가장 적합합니다. 유럽에는 이미 40개의 해양 설비가 있으며 중국과 함께 성장을 주도하고 있습니다.
중국에 이어 두 번째로 CO2 배출량이 많은 미국도 해상 풍력 발전 설비 건설에 박차를 가하고 있습니다. 7개의 시범 해상 터빈에 더해, 국내 최초의 해상 풍력 발전 단지가 내년에 전력 생산을 시작할 것이며, 2024년에 두 번째, 2026년에 세 번째 풍력 발전소에서 전력이 생산될 것입니다. 연안 7개 주는 해상 풍력 발전 설비를 사들이기로 대대적인 약속을 하였으며 정부는 산업을 지원하기 위해 장기적인 인센티브를 도입했습니다.
더 많은 지역에서도 해상 풍력 발전 단지를 조성하고 있습니다. 인도, 대만, 일본은 해상 풍력 발전의 다른 단계에 있습니다. 비용이 줄어들기 시작하고 배출량을 줄여야 한다는 압력이 강해짐에 따라 더 많은 국가가 이 목록에 합류할 것으로 예상할 수 있습니다.
또한 부유식 풍력 발전과 같은 새로운 발전 방식이 입지를 다지는 것을 보게 될 것입니다. 하이윈드 스코틀랜드(Hywind Scotland)는 2017년부터 운영되어 왔습니다. 초기 보고서에 따르면 터빈의 부유 운동은 신뢰성이나 생산에 큰 영향을 미치지 않습니다. 이 기술이 성숙해짐에 따라 높은 자본 비용은 줄어들고 확신은 높아질 것으로 예상할 수 있습니다. 이 기술은 해저 기반 솔루션이 불가능한 섬을 비롯하여 가파른 방조제가 있는 곳에 풍력 발전을 제공합니다.
풍력 발전은 향후 30년 동안 어떤 과제에 직면하게 될까요?
현재 풍력 발전 단지 배치는 대부분 인구 밀집 지역에 가깝습니다. 일부 국가에는 분산형 전력망이 있으나 에너지를 이동시키기는 쉽지 않습니다. 덜 중앙화된 곳으로 확장하려면 인프라에 상당한 투자가 필요합니다.
풍력 발전이 매년 빠른 속도로 계속 성장하려면 공급망도 성장해야 합니다. 우리는 유럽의 기존 공급업체들이 새로운 미국 시장에 투자하고 혁신을 주도하고 있는 것을 보고 있습니다. 새로운 시장에서 기술이 더욱 확립됨에 따라 부품의 국내 제조 가능성이 커져 국내 시장의 비용을 더욱 절감하고 시장 성장을 주도하며 새로운 시장에 진입하기 위한 해당 부품의 가용성을 높일 것입니다.
터빈의 크기, 효율 및 신뢰성을 높이기 위한 혁신은 계속될 것으로 예상됩니다. 이러한 기술 발전의 예는 파워 인테그레이션스(Power Integrations) SCALE-iFlex™ LT 플러그 앤 플레이 듀얼 게이트 드라이버입니다.
이 디바이스는 다중 병렬 EconoDUAL™ 모듈의 성능을 20% 향상시켜 전력 인버터 및 컨버터 스택에서 6개 모듈 중 하나를 제거할 수 있도록 합니다. 이는 드라이버 및 모듈 비용을 절감하는 것 외에도 모듈, 배선, 하드웨어, 히트싱크 관련 제어 복잡성과 비용을 줄입니다. SCALE-iFlex LT는 특히 3~5MW 범위의 해상 풍력 터빈에 적합합니다.
