부유식 해상 풍력 단지 개발 시 항구의 중요성은?

부유식 해상 풍력 발전소 개발에서 항구는 중요한 역할을 합니다. 항구는 풍력 터빈과 기초 구조물 등의 제작과 조립을 위한 공간과 시설을 제공합니다. 또한, 대형 부품들의 보관과 관리, 설치를 위한 선박과 장비를 지원하며, 물류와 교통을 효율적으로 처리합니다. 설치 후에는 정기적인 유지보수와 수리 작업을 위해 필수적인 인프라를 제공합니다. 결국, 항구는 부유식 해상 풍력 프로젝트의 성공적인 운영과 효율적인 진행을 위한 핵심적인 거점입니다.

 

다수의 부유식 해상 풍력 단지 개발사들은 미국 서부 해안의 부유식 해상풍력 단지 개발사업에 참여하고 있으며, 단지 개발을 위해서는 항구 개발이 프로젝트 성공의 필수 요소입니다.

 

본 포스팅에서는 미국의 국립재생에너지연구소(NREL)가 항구 개발에 관해 연구한 내용을 정리해 보았다. 보고서는 아래의 링크에서 다운받을 수 있으며, 항구 개발에 관심이 있는 분들은 정독하는 것을 추천합니다. 

nrel.gov/docs/fy23osti/86864.pdf

1. 포트 개발 필요성

• 부유식 해상 풍력의 시장성:

전통적인 고정식 풍력은 얕은 해역에서만 설치 가능하지만, 부유식 풍력은 60m 이상의 깊은 해역에서도 운영이 가능합니다. 이는 서부 해안과 같은 깊은 대륙붕에서 부유식 풍력이 필수적임을 의미합니다. 미국 서부 해안은 약 65%의 해상 풍력 기술 잠재력을 가지고 있으며, 이는 부유식 기술로만 활용할 수 있는 조건입니다.

• 포트 유형과 설계 요건:

제조/조립(MF): 대형 부품(날개, 플랫폼, 타워 등)은 육로 운송이 불가능하므로 포트 내에서 제작이 이루어져야 합니다. 최소 30~100에이커의 면적과 고하중을 견딜 수 있는 부두가 필요합니다.

 

설치/통합(S&I): 부품 조립과 해상으로 운반하는 핵심 시설로, 1,500피트 이상의 부두 길이와 최소 38피트의 수심이 요구됩니다.

 

운영/유지보수(O&M): 풍력 단지의 운영과 유지보수를 지원하는 작은 규모의 포트로, 주로 창고와 정비용 선박을 위한 공간이 필요합니다.

• 시간과 비용의 도전:

상업적 규모의 S&I 포트 구축에는 약 10억 달러와 10년 이상의 기간이 필요하며, 지역별로 적합한 입지를 선정하는 것이 중요합니다.

2. 투자 규모와 경제적 효과

• 캘리포니아의 25GW 목표:

목표를 달성하기 위해 4개의 S&I 사이트와 8개의 O&M 사이트가 필요하며, 총 투자 규모는 약 50억 달러로 추산됩니다.

이 목표는 1250억 달러 규모의 부유식 풍력 프로젝트를 지원할 수 있는 기반이 됩니다.

• 서부 해안 전체 55GW 목표:

55GW 목표 달성을 위해 9개의 S&I 사이트와 17개의 O&M 사이트, 그리고 약 110억 달러의 투자가 필요합니다.

이는 장기적으로 약 2750억 달러 규모의 프로젝트를 가능하게 하며, 서부 해안 지역 경제 활성화와 일자리 창출에 기여합니다.

• 장기적 경제적 이점:

포트 네트워크 개발은 직접적인 고용 창출뿐만 아니라 공급망 구축을 통한 간접적인 경제 효과를 창출할 것입니다.

3. 환경 및 에너지 정의

• 취약 지역 사회의 부담:

포트 개발이 이루어질 가능성이 높은 지역 중 일부가 환경적으로 취약하며, 이미 오염물질 노출, 경제적 불균형, 교육 수준의 낮음 등 다양한 문제를 겪고 있음을 지적합니다. 예를 들어, 샌프란시스코 베이 지역과 남부 캘리포니아의 일부 지역은 오염과 저소득 문제로 높은 취약성을 보입니다.

• 공정한 개발 접근법:

포트 개발 시, 해당 지역 주민과의 협력, 투명한 의사소통, 환경적 영향을 최소화하기 위한 설계가 필요합니다. 부족(Tribes) 및 지역 사회 단체와의 긴밀한 협의는 역사적, 문화적 유산을 보호하고 지역 이익을 극대화하기 위해 필수적입니다.

• 주요 지표:

보고서는 ‘지역 사회 취약성’과 ‘노동력 접근성’을 지표로 활용하며, 이는 해당 지역의 경제적, 환경적, 교육적 상태를 평가하고 지역 사회의 수혜 가능성을 판단하는 데 사용됩니다.

4. 프로젝트 비용 및 물류

• 거리와 비용의 관계:

풍력 단지와 포트 사이의 거리는 주요 비용 요인이며, 설치와 유지보수 작업 시 선박 이동 시간이 길어질수록 비용이 증가합니다. 예를 들어, 50km 떨어진 포트에서 운영되는 경우보다 400km 떨어진 경우 LCOE가 약 15% 증가할 수 있습니다.

• 운영의 병목현상:

풍력 터빈 조립 및 설치 작업은 포트에서의 효율성에 따라 병목현상이 발생할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 포트 내 병렬 작업 공간을 늘리거나 여러 S&I 사이트를 활용하는 전략이 필요합니다.

• 기술적 고려사항:

부유식 풍력 산업의 초기 단계에서는 주요 부품의 결함률이 높을 수 있으며, 이는 추가적인 유지보수 비용과 시간으로 이어질 수 있습니다. 이에 따라 포트 근접성이 더욱 중요해집니다.

5. 공급망 구축

• 국내 공급망의 필요성:

부유식 풍력 발전 부품은 크기가 커서 육로 운송이 불가능하므로, 포트 내에서 제조 및 조립이 이루어져야 합니다.

국내 공급망 구축은 해외 의존도를 줄이고, 지역 경제 및 고용 창출에 기여합니다.

• 탄소 배출 감소:

현지 제조와 짧은 운송 거리는 전체 프로젝트의 탄소 배출량을 약 40% 줄일 수 있습니다.

• 인플레이션 감축법(IRA)의 혜택:

국내에서 제조된 부품은 IRA의 세제 혜택을 받을 가능성이 높으며, 이는 프로젝트의 경제성을 높이는 데 기여합니다.

• 비용 요소:

현지 공급망 구축에는 110억~190억 달러의 초기 투자가 필요하지만, 장기적으로는 수송 비용 절감과 경제적 경쟁력을 제공합니다.

6. 주요 도전 과제

• 포트 인프라 부족:

상업적 규모의 부유식 풍력을 지원하기 위해서는 대규모 항만 업그레이드가 필요합니다. 특히, 깊은 항구, 고하중 부두, 대규모 저장 및 조립 공간이 필수적입니다.

• 규제와 허가 과정:

포트 개발은 연방, 주, 지역 차원에서 복잡한 규제를 거쳐야 하며, 이는 개발 지연으로 이어질 수 있습니다.

• 노동력 부족:

새로운 기술을 다룰 수 있는 숙련된 노동력의 확보가 필수적이며, 이를 위해 교육 프로그램과 인력 양성 전략이 필요합니다.

• 전용 선박 부족:

풍력 터빈 조립, 설치, 유지보수를 위한 특수 선박 개발이 필요하며, 이는 산업 초기 단계에서 중요한 병목현상이 될 수 있습니다.

7. 결론 및 권장 사항

• 지역 협력:

캘리포니아, 오리건, 워싱턴 주가 협력하여 포트 네트워크를 구축하고, 지역별로 최적화된 공급망을 형성해야 합니다.

• 장기적 계획:

포트 및 풍력 단지 개발은 초기부터 명확한 전략과 지속적인 평가가 필요하며, 이를 통해 서부 해안이 글로벌 부유식 풍력 시장에서 선도적인 역할을 할 수 있습니다.

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LCOE (Levelized Cost of Energy): 단위 에너지(예: 1MWh)를 생산하는 데 드는 평균 비용. 프로젝트의 경제성을 평가하는 주요 지표.

MF (Manufacturing/Fabrication): 제조 및 조립. 풍력 발전용 대형 부품(날개, 플랫폼, 타워 등)을 제작하고 저장하는 포트 유형.

S&I (Staging and Integration): 설치 및 통합. 풍력 터빈 시스템을 조립하고 해상으로 이동시키기 위해 준비하는 포트 유형.

O&M (Operations and Maintenance): 운영 및 유지보수. 풍력 단지의 운영 및 정비를 지원하는 소규모 포트.

CapEx (Capital Expenditure): 자본 지출. 풍력 발전 프로젝트의 초기 투자 비용.

OpEx (Operational Expenditure): 운영 비용. 프로젝트의 유지보수 및 운영에 드는 비용.

IRA (Inflation Reduction Act): 인플레이션 감축법. 미국의 세제 혜택 및 투자 지원 법안으로, 재생에너지 프로젝트에 인센티브를 제공.

CEJST (Climate and Economic Justice Screening Tool): 기후 및 경제 정의 평가 도구. 지역 사회의 취약성 및 환경적 부담을 평가하는 데 사용.

NREL (National Renewable Energy Laboratory): 미국 에너지부 산하 국립 재생에너지 연구소. 풍력 발전과 관련된 기술 및 데이터를 연구.

BOEM (Bureau of Ocean Energy Management): 미국 해양 에너지 관리국. 해양 에너지 개발과 관련된 허가 및 관리 담당.

WOMBAT (Windfarm Operations and Maintenance cost-Benefit Analysis Tool): 풍력 단지의 운영 및 유지보수 비용을 분석하는 도구.

ORBIT (Offshore Renewables Balance-of-system and Installation Tool): 해상 풍력 발전 시스템 설계 및 설치 비용을 모델링하는 도구.

GWEC (Global Wind Energy Council): 글로벌 풍력 에너지 협회. 풍력 에너지 산업 관련 글로벌 데이터를 제공.

BNEF (Bloomberg New Energy Finance): 블룸버그 신재생에너지 금융. 재생에너지 관련 금융 및 데이터 분석 기관.