글로벌 풍력터빈 제조사의 개발전략과 시장전망

- 세계 해상풍력발전, 총 25개국 약 166GW 규모 추가 건설 계획 –

- 기존 풍력터빈보다 3배 큰 20㎿급 풍력터빈 2020년 상용화 계획 -

 

 

 

□ 해상풍력발전, 미래의 주요 전력원

 

 ○ 일본 후쿠시마 원전사고 이후 유럽은 독일을 중심으로 기존 원전 중심의 전력원에서 신재생에너지 발전으로 급속히 전환함. 이에 원전을 대체할 전력원으로 발전효율이 높은 풍력발전에 대한 관심과 수요가 상승함.

 

 ○ 2011년 4월 기준 세계 해상풍력발전시장은 3210㎿ 규모의 발전용량을 확보했고 총 3785㎿ 규모의 해상풍력발전기가 건설 중임. 세계 해상풍력발전시장은 매년 2~4GW 규모로 증가할 전망

  - 또한 2020~30년까지 총 25개국에서 약 166GW 규모의 해상풍력터빈 추가로 건설할 계획임.

 

세계 해상풍력 발전시장 발전규모

 (단위 : ㎿)

북미	가동 중	건설 중	건설계획
미국	-	-	23,865
캐나다	-	-	1,750
유럽
벨기에	195	-	1,594
덴마크	876	12	873
핀란드	30	-	3,736
영국	1,341	2,238	43,652
독일	185	335	25,105
노르웨이	2.3	-	10,435
네덜란드	247	-	5,423
프랑스	-	-	3,000
스웨덴	163	-	2,857
이탈리아	1	-	2,147
아일랜드	25	-	1,828
스페인	10	-	500
에스토니아	-	-	1,700
몰타	-	-	200
알바니아	-	-	1,259
폴란드	-	-	299
루마니아	-	-	500
중동
이집트	-	-	1,200
아시아
중국	110	1,200	28,691
홍콩	-	-	300
일본	25	-	-
한국	-	-	3,827
대만	-	-	600

자료원 : GBI 리서치, PwC(2011년 4월 기준)

 

 ○ 특히 독일은 육상풍력발전 설치공간이 포화상태에 근접하면서 해상풍력발전에 대한 기대는 더욱 높아짐. 그러나 해상풍력발전은 설치와 운영비용이 육상풍력발전보다 높아 상대적으로 높은 발전 차액지원에도 쉽게 투자에 나서지 못함.

 

□ 풍력터빈, 최대 20㎿급까지 대형화 전망

 

 ○ EU 역내 40개 단체는 미래 풍력발전터빈 개발을 위해 ‘UPWIND’ 프로젝트를 EU 지원금을 받아 진행함. 이 프로젝트는 베스타스가 개발한 기존 풍력터빈보다 3배 더 큰 20㎿급 풍력터빈으로 2020년 상용화할 계획임.

  - 20㎿급 풍력터빈의 높이는 153m, 로터블레이드 반경은 253m에 달해 이론적으로는 대당 총 1626GWh 전력을 생산할 수 있음.

 

 ○ 풍력터빈이 대형화 추세를 보이는 이유는 저속풍 지역에서도 전력을 효율적으로 생산할 수 있기 때문임. 특히 독일 풍력시장에 큰 영향을 주는 것은 부족한 육상풍력발전지역으로 그동안 기피해온 산림지역에도 풍력터빈을 세우기 위해서는 대형 풍력터빈이 효과적임.

  - 실제로 140m 높이의 풍력터빈이 90m 높이의 풍력터빈보다 50% 많은 전력을 생산할 수 있음.

 

2020년 풍력터빈 대형화 전망

 

발전용량	5㎿	10㎿	20㎿
로터블레이드	3개	3개	3개
로터블레이드 반경	126m	178m	252m
허브 높이	90m	115m	153m
로터 무게	122t	305t	770t
타워 높이	90m	116m	153m
타워 무게	347t	983t	2780t
전력생산	369GWh	774GWh	1,626GWh

자료원 : 유럽풍력발전협회

 

 ○ 향후 대형 풍력터빈은 기존의 풍력터빈을 교체하는 리파워링(Repowering) 시에 같은 지역에서 3배 이상의 전력을 생산할 수 있음.

 

 ○ 글로벌 풍력터빈 제조사들이 대형화를 추진하는 또 다른 이유는 후발주자인 아시아 풍력터빈 제조사들과의 기술격차를 더 벌려 경쟁력을 높이기 위함.

  - 중국의 4개 풍력터빈 제조사 모두는 이미 생산량에서 글로벌 풍력터빈 TOP 10 제조사로 성장함.

 

글로벌 주요기업 풍력터빈개발 현황 및 전망

제조사	~3㎿급	4㎿급	5㎿급	6㎿급	7㎿급	8㎿급~
Vestas		4.5㎿			7㎿(2015)
Nordex				6㎿
Repower			5㎿	6㎿(실증)
GE Wind			5㎿			8㎿
Siemens	3.6㎿

자료원 : 기업별 발표 자료종합

 

 ○ 풍력터빈 대형화 추세는 당초 5㎿급 풍력터빈이 해상풍력발전에 적합할 것으로 판단했으나 이미 6㎿급으로 발전했음. 육상풍력발전도 2.5㎿급에서 3㎿급으로 대형화함.

 

 ○ 이러한 풍력터빈의 대형화 추세로 더 높고 더 길어진 윈드타워와 로터블레이드의 무게를 낮추기 위한 초경량 신소재 개발이 핵심 연구분야로 주목받음.

  - 독일 풍력터빈 제조사 노르덱스는 무게 증가 없이 로터블레이드의 길이를 50m에서 58m로 늘리는 데 성공함.

 

□ 글로벌 풍력터빈 제조사 개발 전략

 

 ○ 세계 최대 풍력터빈 제조사 덴마크 베스타스(Vestas)는 최근 높이 135m, 로터블레이드 반경 164m의 7㎿급 풍력터빈을 개발해 2015년부터 본격 생산할 계획임.

 

EU 해상풍력발전시장 점유율 현황(2010년 총 2946㎿ 기준)

자료원 : 세계풍력발전협회

 

 ○ 독일의 풍력터빈 제조사 노르덱스와 리파워도 해상풍력발전용 6㎿급 풍력터빈을 개발해 실증단계를 거쳐 상용화할 계획임.

  - 리파워는 독일 남부 산림지역의 풍력발전을 위해 128m 높이의 대형 풍력터빈을 생산할 계획

  - 노르덱스는 무게 증가 없이 로터블레이드의 길이를 50m에서 58m로 늘리는 데 성공함.

 

 ○ 반면, 미국의 GE윈드는 풍력터빈이 대형화하는 것만이 능사는 아니라고 봄. 이는 풍력터빈 설치지역에 따라 전력수용능력이 제한적이기 때문에 1.6㎿ 소형풍력터빈이 경쟁력이 있다고 봄.

  - GE는 2009년 노르웨이의 스캔윈드(Scanwind)를 인수하며 해상풍력발전시장에 뒤늦게 진출함.

 

 ○ 2020년 70GW, 2030년 95GW로 성장할 중국시장을 다국적 기업 간 치열한 경쟁이 예상됨. 지멘스와 GE는 그룹차원의 글로벌소싱능력과 재정지원능력을 바탕으로 풍력터빈 수명과 안전성을 높이는 것에 주력함.

  - 중국의 풍력발전능력은 2010년에만 16.5GW 규모, 총 42.3GW 규모로 성장함.

 

아시아 주요국 풍력발전규모(2010년 말 기준)

국가	가동 중	2010년 건설	총 발전규모
중국	25,805	16,500	42,287
인도	10,926	2,139	13,065
일본	2,085	221	2,304
대만	436	83	519
한국	348	31	379
필리핀	33	0	33
기타	6	48	54
아시아 전체	39,639	19,022	58,641

자료원 : 세계풍력발전협회

 

□ 시사점

 

 ○ 현재 해상풍력발전시장과 대형화 추세의 글로벌 풍력터빈시장에서 중국과 한국 등 아시아 풍력터빈 제조사들은 경쟁상대가 될 수 없다고 단정함. 또한 향후에도 틈새시장을 제외하고는 쉽게 변하지 않을 것으로 판단함

 

한국 주요기업 풍력터빈개발 현황

제조사	~3㎿급	4㎿급	5㎿급	6㎿급	7㎿급	8㎿급~
현대중공업			5.5㎿ (2015)
삼성중공업			5㎿ 이상 (2012)
대우조선해양				6㎿(2012)	7㎿
STX중공업					7㎿(2012)	8㎿
두산중공업	3㎿(실증)
효성중공업			5㎿ (2012)

자료원 : 기업별 발표 자료종합

 

○ 이에 379㎿에 불과한 풍력발전 규모와 이제 막 해상풍력발전 테스트-베드를 시작한 걸음마 단계의 한국시장의 풍력터빈 제조사들이 글로벌 풍력터빈 제조사들과의 경쟁하기 위해서는 해상풍력터빈 설치 및 운영 노하우 확보와 대형 풍력터빈 기술개발로 얼마나 단기간에 기술격차를 좁힐 수 있는가가 관건임.

 

 

자료원 : 세계풍력발전협회, 유럽풍력발전협회, 독일일간지 FAZ, 독일경제주간지 WIWO, PwC, KOTRA 함부르크 KBC 보유자료 종합