2022.06.29 (수)

FOCUS

해상풍력 풍부한 북해, 유럽 최대 수소생산기지 된다

수소 공급 확대 위한 REPowerEU 최종안 확정
영국, 덴마크, 독일 등은 북해에 잇따라 해상풍력발전단지 조성
북해 해상풍력발전 개발 확대에 그린수소 프로젝트도 붐

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[월간수소경제 박상우 기자] 지난 2월 24일 러시아의 침공으로 시작된 러시아와 우크라이나 간 전쟁이 100일 넘게 진행되고 있다.

 

미국과 유럽연합(EU)은 장기전을 막기 위해 우크라이나에 대한 군사 지원을 지속하면서 러시아에 대한 전방위적인 경제 제재 수위를 높이고 있다.

 

특히 의존도가 너무 높은 탓에 러시아산 화석연료 관련 제재를 섣불리 내리지 못했던 EU가 관련 제재를 계속 내놓고 있다.

 

EU는 지난 4월 8일 모든 형태의 러시아산 석탄 수입을 8월부터 금지하는 내용이 담긴 제5차 대러 제재안을 채택했다. 5월 30일에는 해상을 통한 러시아산 원유 수입을 전면 금지하고 러시아에서 헝가리를 거쳐 독일로 이어지는 육상 파이프라인을 통한 수입만 허용해 올 연말까지 러시아산 원유 수입량을 90%까지 줄이는 것을 목표로 하는 제6차 대러 제재안에 합의했다.

 

이는 원안보다 후퇴한 것으로 EU는 당초 러시아산 원유 수입을 전면 금지할 계획이었으나 러시아산 원유 의존도가 65%에 이르는 헝가리가 강력히 반대하면서 해상을 통한 수입만 전면 금지하기로 했다.

 

그러나 EU가 그동안 미국의 압박에도 높은 의존도 때문에 러시아산 화석연료 관련 제재에 소극적이었던 점을 감안하면 상당히 진전된 것으로 볼 수 있다.

 

이에 러시아는 천연가스 공급 차단으로 에너지를 무기화하고 우크라이나 남부의 곡물 수출로인 흑해를 봉쇄하며 강경하게 대응하고 있다.

 

이런 가운데 EU는 지난 5월 18일 러시아산 화석연료 의존도 감소를 통한 에너지 안보 향상과 친환경 에너지 전환 속도를 높이기 위한 행동계획인 ‘REPowerEU’ 최종안을 발표했다.

 

 

REPowerEU은 현재 40%에 달하는 러시아산 천연가스 의존도를 올해 말까지 3분의 2 수준으로 줄이고 늦어도 2030년에는 완전히 독립하겠다는 전략이다. 또 석유, 석탄 등 기타 러시아산 화석연료 비중을 2030년까지 큰 폭으로 줄이는 것이 주요 목표다.

 

이를 위해 2030년까지 재생에너지 발전 비중을 40%로 제시한 ‘Fit for 55’보다 상향한 45%로, 에너지 소비 감축 의무를 9%로 제시한 EU 에너지효율지침보다 상향한 13%로 확대하기로 했다.

 

또 2025년까지 태양광 발전 역량을 현재 165GW의 2배에 가까운 320GW까지 늘리고 2030년까지 총 600GW를 확보하기로 했다. 이와 함께 2026년 신축 공공·상업 건물을 시작으로 2027년에는 기존 공공·상업 건물, 2029년에는 모든 주거용 건물에 태양광 설치를 의무화할 방침이다.

 

여기에 2030년까지 EU 역내 1,000만 톤의 수소생산 역량과 추가 1,000만 톤의 수소 수입원을 확보하고 운송 섹터 등 탈탄소화가 어려운 산업 섹터의 친환경 전환을 지원한다. 이에 집행위는 친환경 수소의 정의 및 생산과 관련한 2개의 이행입법을 발표하고 2억 유로를 추가로 투입해 수소 프로젝트를 지원할 계획이다.

 

산업계의 친환경 수소 보급 확대를 위해 탄소차액계약제도(CCfD)를 도입하고, EU ETS 수익을 REPowerEU 계획 추진을 위한 자금지원에 활용한다. 또 ‘EU 태양산업연합(EU Solar Industry Alliance)’을 발족해 태양 및 수소에너지와 관련한 산업경쟁력을 강화하고 관련 분야 전문 기술인력 양성을 지원하기로 했다.

 

이러한 목표를 달성하기 위해 2027년까지 약 2,100억 유로의 추가 투자가 필요할 것으로 EU는 추산하고 있다. 목표 달성을 통해 러시아산 화석연료 수입을 줄이면 연간 약 1,000억 유로를 절약할 것으로 예상된다.

 

이와 함께 유럽 국가들의 움직임도 빨라지고 있다. 특히 북해와 접하고 있는 영국, 벨기에, 네덜란드, 독일, 덴마크, 노르웨이 등은 북해의 풍부한 해상풍력을 이용해 신재생에너지 발전 비중을 높이고 이를 기반으로 그린수소 생산능력을 확대하고 있다.

 

 

바람 잘 나는 북해 

북해는 스칸디나비아반도, 영국, 벨기에, 네덜란드, 덴마크 사이의 대륙붕 위에 있는 유럽 대륙의 부속해로, 대서양과 노르웨이해를 접하고 있으며 덴마크와 노르웨이 사이의 스케야락(Skagerrak) 해협과 덴마크와 스웨덴 사이의 케테겟(Kattegat) 해협을 통해 발트해와 연결된다. 북해와 접하고 있는 나라는 노르웨이, 덴마크, 독일, 네덜란드, 벨기에, 프랑스, 영국이다.

 

북해는 북위 60도의 중위도 저기압대에 걸쳐 있어 기상 악화가 잦고 바람이 많이 분다. 북해 먼바다의 연평균 풍속은 초속 10~11m로, 해상풍력발전 적정 풍속인 초속 7m보다 빠르다. 여기에 풍향(風向)이 일정해 북해에 설치된 풍력발전기 효율이 50%에 달한다.

 

지난 2020년 서남해 해상풍력 실증단지 평균 풍속이 적정 풍속보다 느린 초속 6.03m에 그친 데다 해상풍력 이용률이 정부 예상치인 30%보다 적은 22%에 불과한 것을 감안하면 북해의 해상풍력이 상당히 우수하다고 볼 수 있다.

 

덴마크, 벨기에, 영국, 네덜란드, 독일은 북해의 이러한 특성을 활용해 해상풍력발전 역량을 적극적으로 강화하고 있다.

 

가장 먼저 북해에 해상풍력발전단지를 조성한 곳이 바로 덴마크다.

 

덴마크는 1970년대에 발생한 두 차례의 석유파동을 겪은 후 석유에 대한 비중을 낮추기로 하고 원자력발전 계획을 수립했다. 그러나 주민들이 강하게 반발하자 원자력발전 계획을 빼고 재생에너지를 넣은 대체에너지 시나리오를 발표하고 본격적인 풍력발전 육성에 나섰다.

 

이를 통해 덴마크는 지난 1991년 롤랜드(Lolland) 섬 인근에 세계 첫 해상풍력발전단지(5MW)를 조성했다. 2002년에는 세계 첫 대규모 해상풍력발전단지(160MW)인 혼스 레브 1(Horns Rev 1)를 조성했다. 이를 포함해 현재 총 16개의 단지를 운영하고 있으며 총 설비용량은 2,308MW로 유럽에서 4번째로 많다.

 

벨기에는 지난 2009년 최초의 해상풍력발전단지인 C-Power(325.2MW)를 완공한 이후 현재 총 9개의 단지를 운영하고 있으며 규모가 가장 큰 단지는 지난 2020년 말에 완공된 씨메이드(SeaMade)로, 설비용량은 487MW이다. 이를 포함해 총 설비용량은 2,261MW로 덴마크에 이어 5위에 해당된다.

 

영국은 현재 총 34개의 해상풍력발전단지를 운영하고 있으며 총 설비용량은 1만2,739MW로, 유럽 최대 규모다. 이 중 설비용량 상위 10개 단지 중 8개가 북해에 설치됐으며 규모가 가장 큰 곳은 혼시1(Hornsea 1)로 1,218MW에 달한다. 이는 현재 전세계에서 가동 중인 해상풍력발전단지 중 가장 크다.

 

독일은 1,501개의 해상풍력터빈을 설치·운영하고 있으며 총 설비용량은 7,713MW로 영국에 이어 2번째로 많다. 네덜란드는 현재 6개의 해상풍력발전단지를 운영하고 있으며 총 설비용량은 2,986MW로 독일에 이어 3위다.

 

그 결과 유럽 전체 해상풍력발전 설비용량 2만8,333MW의 약 79%인 2만2,383MW가 북해에 집중돼 있다.

 

 

더 거세지는 북해 해상풍력발전 개발 바람

이런 가운데 EU가 그린·디지털전환 정책과 러시아산 화석연료 의존도를 낮추기 위한 에너지 안보 강화 정책을 추진함에 따라 이들은 북해를 중심으로 해상풍력발전 역량을 확대하고 있다.

 

먼저 덴마크는 2030년까지 3개의 해상풍력발전단지를 추가로 건설해 총 설비용량을 최소 2,400MW까지 확대한다는 목표를 세웠다.

 

그 일환으로 덴마크는 지난해 2월 유틀란트반도 80km 해상에 해상풍력발전으로 전력을 공급하는 ‘인공 에너지섬’ 조성 계획을 발표했다. 투자 비용은 280억 유로로 덴마크 인프라 투자 역사상 최대 규모다.

 

섬의 면적은 축구장 18개를 합친 것보다 크며 총 2단계로 나눠 조성될 예정이다. 1단계는 200대의 풍력터빈을 설치해 3GW의 설비용량을 확보하는 것으로 3GW는 유럽 내 가구별 평균 전기소모량 기준으로 300만 가구에 전력을 공급할 수 있는 양이다. 2단계는 설비용량을 10GW 규모로 확장해 2033년까지 1,000만 가구에 공급할 수 있는 전력을 생산하게 된다.

 

영국은 2030년까지 해상풍력발전 목표량을 50GW까지 확대한다는 계획을 세웠다. 그 일환으로 영국 정부는 혼시를 4단계에 걸쳐 개발할 예정이다.

 

1,218MW 규모로 조성된 1단계는 지난 2020년 1월부터 가동되고 있다. 설비용량이 1,386MW에 달하는 혼시2는 지난해 12월 시범운영에 들어갔으며 곧 상업운전을 시작할 계획이다. 곧 착공에 들어갈 혼시3는 설비용량이 2,400MW에 달하며 2025년부터 상업운전을 개시하는 것을 목표로 한다.

 

혼시4는 현재 영국 정부가 개발계획을 검토하고 있으며 최종 승인이 떨어지면 2023년에 착공해 2027년 상업운전이 개시될 것으로 예상된다. 구체적인 설비용량은 알려지지 않았으나 시행사인 덴마크 오스테드는 최대 180개의 풍력터빈을 설치할 수 있는지 해당 지역을 조사하고 있다고 밝혔다.

 

이와 함께 세계 최대 해상풍력발전단지가 될 도거뱅크(Dogger Bank) 건설이 지난 5월에 시작됐다. 이 단지는 영국 동부 해안에서 약 100km 떨어진 곳에 있는 모래톱인 도거뱅크에 총 3단계에 걸쳐 3.6GW 규모로 지어진다. 2026년 상업운전을 개시하면 영국 전력 수요의 5%를 맡게 된다.

 

벨기에 연방정부는 새로운 해상풍력지대인 프린세스 엘리자베스 지역에 총 3.5GW 규모의 해상풍력발전단지를 조성할 계획으로, 이 중 700MW를 2026년 말까지 구축하고 나머지는 2028년 초부터 구축한다는 방침이다.

 

독일은 2030년까지 최소 30GW, 2045년까지 70GW에 도달하는 목표를 설정했다. 이를 위해 900MW 규모의 해상풍력발전단지 2개를 조성할 계획이며 이르면 2025년부터 상업운전을 개시할 것으로 예상된다.

 

네덜란드는 해상풍력 설비용량을 2023년 4.5GW, 2030년 11GW까지 확대할 계획이다. 이는 네덜란드 현재 전력 소비량의 40%에 해당한다. 그 일환으로 1.4GW 규모 단지와 4GW 규모 단지를 조성할 계획이다. 각 단지의 상업운전 개시 목표는 2025년과 2028년이다.

 

이를 통해 북해 해상풍력 설비용량은 2050년 180GW에 이를 것으로 추산된다. 이는 EU가 2050년까지 약 8,000억 유로를 투입해 해상풍력 설비용량을 300GW(영국·노르웨이 포함 시 400GW) 수준으로 확대하겠다는 목표의 절반 이상이다.

 

 

북해 훈풍 타고 부는 그린수소 바람

유럽의 국가들은 이같이 확대되는 해상풍력발전 능력을 활용해 에너지 안보 강화에 핵심이 될 그린수소를 생산하는 역량을 키우려 한다.

 

지난 5월 20일 독일, 덴마크, 네덜란드, 벨기에의 정부 수반이 덴마크에서 만나 해상풍력발전 및 그린수소에 관한 협력 협정에 서명했다.

 

이 협정에 따라 4개국은 2050년까지 북해에 최소 150GW 규모의 해상풍력발전단지를 조성할 계획이다. 150GW는 2억3,000만 가구에 전력을 공급할 수 있는 양이다. 그러나 이곳에서 생산되는 전력은 대부분 직접 전기를 공급하기 어려운 중공업과 운송용 수소 및 청정연료를 만드는 곳에 공급될 예정이다.

 

이를 위해 투입되는 비용이 수천억 유로에 이를 것으로 예상됨에 따라 4개국은 해당 프로젝트에 투자한 기업에 국가보조금을 줘 민간 부문에서 총 1,350억 유로의 자금을 조달할 계획이다.

 

이와 함께 4개국은 해상풍력 발전을 활용한 그린수소 생산에 대한 협력을 강화하고 관련 기반 시설을 확장할 계획이다.

 

 

먼저 송전, 파이프라인 등 인프라를 포함해 그린수소 육·해상 생산을 촉진하는 방법을 모색하고 해상 수소생산 및 송전에 대한 협력 부분을 탐구한다. 또 그린수소 기술 혁신에 대한 적절한 규제 프레임워크와 지원이 유럽 산업의 리더십, 청정연료 개발과 생산, 천연가스 수입의 단계적 폐지에 어떠한 영향을 미치는지 살펴본다.

 

여기에 그린수소 기반 구축을 가속화하고 저렴한 산업용 그린수소 공급과 높은 에너지 공급 보안을 지원하기 위해 그린수소 시장을 개발하려는 유럽위원회의 계획을 지지하기로 했다.

 

국가 및 지역적으로 용량을 확대하기 위해 그린수소 IPCEI(EU공공이익사업)을 설립하기 위해 진행 중인 작업을 기반으로 하고 국가 간 협력을 위한 추가 옵션을 고려하고 유럽 전역에서 제대로 작동하는 그린수소 시장을 위해 필요한 EU 규정을 동반하고 지원할 계획이다. 

 

로베르트 하벡 독일 부총리 겸 경제·기후부 장관은 “이번 합의는 국경을 초월한 협력의 중요한 이정표”라며 “파트너 국가들과 함께 우리는 북해 지역의 해상풍력 에너지를 더욱 빠르고 효율적으로 확장하고 그린수소에 대한 새로운 잠재력을 활용해 가스 수입에 대한 의존도를 더욱 줄일 수 있을 것”이라고 설명했다. 

 

덴마크의 코펜하겐 인프라 파트너스(CIP)는 북해에 대규모 그린수소 생산 전용 인공섬인 ‘BrintØ(브린퇴)’를 건설하자는 제안서를 발표했다.

 

제안서에 따르면 덴마크어로 ‘수소섬’을 뜻하는 브린퇴는 북해에 있는 도거뱅크(Dogger Bank)에 지어질 계획이다. 도거뱅크는 영국, 프랑스, 스칸디나비아반도 사이에 있는 모래톱으로 크기가 네덜란드 전체 면적과 맞먹는다.

 

이곳에는 현재 세계 최대 규모 해상풍력발전소인 도거뱅크 윈드팜이 건설되고 있다. 이 발전소는 총 3단계에 걸쳐 3.6GW 규모로 지어지며 오는 2026년에 완공될 예정이다. 이를 통해 최대 600만 가구의 영국 가정에 전력을 공급할 수 있을 것으로 예상된다.

 

CIP는 이곳에 10GW급 수전해설비를 설치해 해상풍력으로 연간 100만 톤의 그린수소를 생산할 계획이다. 이는 2030년 EU 예상 수소 소비량의 7% 수준이다. 이 수소는 약 275km의 해상 수소파이프라인을 통해 덴마크는 물론 독일, 네덜란드, 벨기에 등으로 보내진다. 생산은 이르면 2030년부터 시작될 것으로 예상된다.

 

CIP의 파트너인 토마스 달스가르드(Thomas Dalsgaard)는 “그린에너지는 바다에서 대규모로 수확되고 에너지섬으로 묶여 그린수소로 전환되며 해상 수소 인프라를 통해 국경을 넘어 운송될 것”이라고 밝혔다.

 

 

독일의 에너지기업인 RWE는 지난 2월 영국의 에너지기업인 넵튠 에너지(Neptune Energy)와 해상풍력을 활용해 그린수소를 생산하는 사업을 추진하기로 했다.

 

‘H2opZee’라고 불리는 이 프로젝트는 네덜란드 북해 먼바다에 있는 해상풍력발전단지에 300~500MW 수전해설비를 설치해 그린수소를 생산한 후 용량이 10~12GW에 달하는 기존 가스 파이프라인으로 육지로 이송해 수요자에 공급하는 것이다.

 

이 프로젝트는 2단계로 나뉘어 진행된다. 1단계는 타당성 조사를 한 후 실증사업을 진행해 사업 가능성을 확인한다. 2단계는 사업성이 확인되면 실제로 사업을 추진하는 것이다. 이를 위해 최근 타당성 조사에 돌입했다.

 

스웨덴의 전력회사인 바텐폴(Vattenfall)은 영국 북동쪽 애버딘만(灣)에 조성된 유럽해상풍력발전센터(European Offshore Wind DeploymentCenter)에서 HT1(HydrogenTurbine1)이라고 불리는 프로젝트를 추진하고 있다.

 

HT1은 세계 최초로 기존 해상풍력터빈에 수전해시스템을 통합한 수소생산 해상풍력터빈을 개발하는 것으로, 바텐폴은 이를 통해 8MW급 해상풍력 수소생산단지를 조성할 계획이다. 

 

이 단지는 수소버스 한 대가 2만4,000km를 주행할 수 있을 만큼 충분한 수소를 매일 생산한다. 생산된 수소는 파이프라인을 통해 애버딘 항구로 보내진다.

 

바텐폴은 곧 수소생산 해상풍력터빈 시험가동을 진행하고 가변 전원에 대한 실시간 응답을 조사할 예정이다. 또 그린수소를 저렴한 비용으로 안전하게 생산하는 방법과 관련 규제 프로세스를 가속화하고 대규모 상업 생산을 위해 무엇을 해야 하는지도 살펴본다. 이를 통해 이르면 2025년부터 그린수소 생산을 시작한다는 계획이다. 

 

스코틀랜드 북동부에 있는 군도(群島)인 오크니 제도에서는 바람·조수·태양광 등 해양에너지로 만든 전력으로 해안에 설치된 전해조를 가동해 그린수소를 생산하는 프로젝트가 추진되고 있다. 이 그린수소는 자동차, 선박, 비행기 등의 동력으로 사용될 예정이다.

 

그 일환으로 오크니섬 서부 해안에서 30km 떨어진 곳에 2GW 규모의 해상풍력 발전단지가 조성될 예정이다. 컨소시엄은 약 48억 유로를 투입해 해당 단지를 조성,2029년부터 운영할 계획이다.

 

 

네덜란드 북해에서는 세계 최초로 천연가스 해양플랜트 기반 그린수소 생산 프로젝트가 진행되고 있다.

 

PosHYdon 프로젝트는 노르웨이의 수소생산 기술 개발업체인 넬(Nel) 사가 진행하는 것으로, 넵튠 에너지가 네덜란드 북해에서 운영하는 천연가스 해양플랜트인 Q13a-A에서 이뤄지고 있다.

 

이 프로젝트는 천연가스 해양플랜트에서 바닷물을 탈염수로 변환한 다음 해상풍력으로 만든 전기로 탈염수를 분해해 그린수소를 생산한다. 이 그린수소를 해양플랜트에서 생산한 천연가스와 혼합해 기존 가스 파이프라인을 통해 해안으로 운송하는 것이다.

 

넬 사는 해당 프로젝트에 1MW급 수전해시스템을 적용할 예정이며 1주일에 최대 3톤의 그린수소를 생산할 것으로 예상한다.

 

EU는 지난 2020년 7월 ‘기후중립 유럽을 위한 수소전략’을 발표했다. 

 

이 전략은 2024년까지 최소 6GW 규모의 수전해시스템을 구축해 최대 100만 톤의 수소를 공급하고 2025년부터 2030년까지는 수소에너지를 에너지시스템의 중요 부분으로 결합해 최소 40GW 규모의 수전해시스템을 구축, 최대 1만 톤의 수소를 공급할 예정이다. 

 

또 2050년까지 탈탄소화하기 힘든 부문에도 재생에너지로 생산한 그린수소를 보급하기로 했다.

 

이를 통해 현재 에너지공급원구성(Energy Mix)의 2%를 차지하고 있는 수소의 비중을 2050년까지 23%이상으로 늘릴 계획이다.

 

이런 가운데 러시아의 우크라이나 침공 여파로 에너지 안보 위협에 대한 심각성이 대두되자 EU는 러시아산 화석연료 의존도를 낮추기 위해 대체 에너지원 확보에 사활을 걸고 있다. 그런 EU에 북해가 최고의 대체 에너지원 보고가 되고 있다





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