공급망 이슈, 정책 불확실성의 요인으로 인한 프로젝트 지연, 건설 비용 증가에도 불구하고 2021년 미국의 청정에너지 추가 발전 용량은 35.3GW를 기록했으며, 누적 용량은 201GW에 달한다. 지역별로는 텍사스, 캘리포니아, 오클라호마에서 프로젝트가 활발히 진행됐으며, LCOE의 하락으로 재생에너지 프로젝트의 경제성이 높아지고 있다. 한편 풍력 터빈 효율성 향상을 위한 대형화 추세는 지속되고 있어 신소재 개발에 대한 연구개발이 활발하다.

2021년 미국 청정에너지 발전 시장

2021년 미국의 신규 발전 용량은 35.3GW로 전년대비 4% 하락했으나, 지난 10년 사이 두 번째로 많은 발전용량을 추가했다. 이 중 지상 풍력 발전은 총 추가 용량의 38%를 차지했고, 태양광 발전은 35%, 배터리 저장 용량은 8%를 차지했다. 즉 청정에너지 발전원은 2021년 미국 추가 발전용량의 대부분인 81%를 점유하며 청정에너지 부문이 발전산업 확대를 이끌어 가고 있음을 확인할 수 있다.

2021년 미국의 청정에너지 발전 추가 용량은 660만 가구 이상의 전력을 공급할 수 있는 28.5GW에 달하며 이는 약 410억 달러의 인프라 투자를 의미한다. 특히 태양광 발전, 배터리 저장 용량이 크게 증가해 신규 설치된 태양광 발전량은 12.4GW, 배터리 저장 용량은 2695㎿이었으나, 신규 육상 풍력 용량은 2020년 대비 22% 하락했다. 미국의 누적 청정에너지 발전 용량은 201GW으로 누적 투자액은 4080억 달러에 달한다. 육상 풍력이 이 중 67%를 차지하며 태양광이 약 30%를 차지한다.

<미국 연도별 신규 및 누적 청정에너지 발전 규모>

[자료: ACP(2022.5.)]

지역별 청정에너지 발전 용량

2021년, 44개 주에 걸쳐 594건의 청정에너지 발전 프로젝트가 건설됐다. 지역별로는 텍사스 7690㎿, 캘리포니아 2852㎿, 오클라호마 1408㎿, 플로리다 1382㎿, 뉴멕시코 1374㎿의 순으로 발전 용량을 추가했다. 청정에너지 누적 발전 용량은 텍사스가 4만5301㎿로 최대를 기록했고, 이외에 캘리포니아 2만3434㎿, 아이오와 1만2341㎿, 오클라호마 1만1050㎿, 캔자스 8725㎿의 순이다. 청정에너지 관련 누적 투자 규모는 텍사스가 802억 달러로 최고 수준이고, 캘리포니아 600억 달러, 아이오와 226억 달러, 오클라호마 194억 달러, 캔자스 148억 달러이다.

 2021년 건설된 최대 풍력 발전은 뉴멕시코의 웨스턴 스피릿 윈드 프로젝트로 용량은 1056㎿이다. 그다음으로 텍사스의 화이트 메사 프로젝트가 508㎿, 미시간의 이사벨라 1, 2 프로젝트가 384㎿를 기록했다. 주요 태양광 프로젝트는 모두 텍사스에 건설됐다. 최대 규모는 420㎿의 유니스 솔라 프로젝트이고, 이 외에 300㎿의 주노 솔라 프로젝트와 255㎿의 그리스우드 프로젝트, 테이기트 프로젝트가 있다.

<주별 2021년 신규 청정에너지 발전 용량>

[자료: ACP(2022.5.)]

프로젝트 지연

약 11.7GW 용량의 프로젝트가 지연되면서 2021년 신규 청정에너지 발전량은 2020년 수준을 유지했다. 지연된 프로젝트의 54%는 태양광 프로젝트, 35%는 풍력 프로젝트, 11%는 배터리 저장 프로젝트였다. 2021년 운영 예정이던 9.8GW 규모의 프로젝트가 2022년, 2023년 또는 그 이후로 미뤄졌다. 2022년과 2023년 가동 예정이던 프로젝트도 역시 영향을 받았다. 2022년 가동 예정이던 1253㎿의 프로젝트 용량이 지연됐고, 2023년 가동 예정이던 580㎿의 프로젝트가 그 이후로 지연됐다. 프로젝트 지연 이유로는 정책 불확실성, 공급망 문제가 주요했다.

송전 프로젝트

2016년 이래 미국 내 고전압(345kV 이상) 송전선 약 9200km이 건설됐는데, 대부분 재생 발전원에서 생산한 전기를 변전소로 이동하기 위해 구축됐다. 2021년 건설된 가장 큰 프로젝트는 패턴 에너지와 뉴멕시코 재생에너지 송전위원회가 함께 개발한 웨스턴 스피릿 트랜스미션 라인으로 길이는 약 250km이다. 이 송전선은 800㎿ 이상의 신규 풍력 발전 에너지를 뉴멕시코 전력망에 연결하기 위해 설계됐다.

<2016~2022년 미국 내 고압 송전선 건설>

[자료: S&P Global(2022)]

공급망 이슈, 인플레이션으로 인한 자본 투자 비용 증가

한동안 하락 추세를 보이던 풍력 및 태양광 프로젝트를 건설 평균 비용은 상품 가격 상승, 해상 운송료 인상, 무역 제한 및 인플레이션으로 인해 다소 상승해 2021년 풍력 프로젝트와 태양광 프로젝트의 건설 평균 비용은 각각 1670달러/kW, 1402달러/kW를 기록했다. 기술 진보, 효율 상승으로 인해 배터리 저장 프로젝트는 인플레이션 압력에도 불구하고 비용 하락세를 이어갔다.

<청정에너지 발전 시설 비용>

[자료: BNEF, LBNL(2022)]

LCOE는 꾸준히 하락

균등화 발전 원가(LCOE)는 재생에너지 프로젝트의 개발자 또는 소유자가 프로젝트 운영 비용을 충당하고, 합리적인 이익 마진을 얻기 위해 확보해야 하는 가격 수준이다. 풍력 터빈, 태양광 모듈 비용의 하락으로 이어지는 기술적 진보는 LCOE를 빠르게 감소시켰다. 보조금은 재생 에너지 발전에 있어 LCOE를 낮추는데 중요한 역할을 하는데, 보조금을 고려하지 않은 풍력 발전의 LCOE는 2012년 이후 47% 하락해 38달러/㎿h를 기록했다. 이는 터빈의 대형화와 바람을 보다 효율적으로 포착하는 기술 개발로 인해 풍력 발전의 전체 생산량을 증가시켜 에너지 생산 비용이 낮아졌기 때문이다. 모듈 효율성 개선, 프로젝트 사이즈 증가, 운영과 유지 전략 발전 등의 요인으로 태양광 발전 가격도 지난 10년간 71% 하락했다. 그러나 2021년, 프로젝트에 대한 투자 비용 증가로 인해 LCOE 하락폭이 다소 줄어들었다.

<풍력 발전 연도별 LCOE 추이>

[자료: Lazard(2022)]

<태양광 발전 연도별 LCOE 추이>

[자료: Lazard(2022)]

시사점

2021년 미국 내 새로 건설된 풍력 터빈의 수는 4374개로, 총 운영 중인 풍력 터빈은 6만9855개로 증가했다. 2021년 설치된 터빈의 평균 허브 높이는 91m, 평균 로터 지름은 124m로 용량 증가에 따라 풍력 터빈 대형화 추세는 계속되고 있다. 이에 따라 가격이 낮으면서도 가벼운 소재 기술 개발이 더욱 중요해지고 있다. 관련 기업으로는 미국 코네티컷에 소재한 헥셀(Hexcel)이 있는데, 헥셀은 최근 천연섬유 강화재와 바이오 유리 수지를 결합한 신제품을 선보이기도 했다.

<터빈 크기 추이>

(단위: m)

[자료: ACP(2022.5.)]

미국은 2030년까지 30GW의 해상풍력 발전 목표를 세우고 있다. 그러나, 미국의 해상 풍력 관련 타워, 블레이드, 나셀 등 공급망은 여전히 매우 초기 단계로 몇몇 제조업체들이 미국 제조 시설에서 생산을 계획한 상황이지만 목표 달성을 위해서는 공급망 개발·구축이 매우 시급하다. 또한 미국은 블레이드 제조 자동화, 대형 주물 및 단조품의 적층 제조, 블레이드 타워와 같은 대형 부품의 모듈화 및 현장 제조 등의 풍력 기술 연구개발에 더 힘써 청정에너지 도입을 가속화할 것이므로, 관련 기술을 확보한 우리 기업들이 협업 등의 형태로 미국 시장 진출을 고려할 수 있을 것이다. 한 청정에너지 기업 관계자는 작년 청정에너지 발전 용량이 크게 추가됐지만 2035년까지 탄소 중립 목표를 달성하기 위해서는 속도를 높일 필요가 있다며, 현재 많은 도전 요인들이 있지만 청정에너지 발전 프로젝트가 더 활발히 진행될 것이라고 의견을 전했다. 

<미국 풍력발전 공급망 개요>

[자료: DOE(2022.2.)] 

자료: NREL, ACP, S&P Global, BNEF, LBNL, Lazard, CNBC, DOE, KOTRA 달라스 무역관 자료 종합