2023년 6월 28일, 싼샤(三峽)그룹 푸젠(福建) 해상풍력발전단지에서 세계 최초로 16MW급 해상풍력발전기가 성공적으로 설치됐다. 이로써 중국 해상풍력발전 산업은 첨단 장비 제조 능력과 심해 해상풍력발전 시공 기술력을 입증하며 글로벌 선두권으로 올라섰다. 사진은 16MW급 해상풍력발전기가 설치되고 있는 모습이다. 사진/CNSPHOTO

최근 중국의 ‘쌍탄(雙碳, 탄소피크 및 탄소중립)’ 전략이 심화되면서 해상풍력발전 산업도 안정적으로 성장하고 있다. 2024년 1~3분기 중국의 신규 전력망 연결 해상풍력 용량은 247만 kW, 누적 용량 3910만 kW를 기록했다. 현재 중국의 해상풍력발전 누적 설비용량은 3년 연속 세계 1위를 차지하고 있다.

중국 자연자원부는 얼마 전 해상풍력발전의 새로운 발전 양상에 대응하기 위해 <해상풍력 프로젝트 해양 관리 강화에 관한 통지>를 발표했다. 이 통지는 계획 관리 강화, 에너지 절약·집약 실천, 해양 사용 승인 최적화, 생태학적 해양 사용 지속 등 12가지 조치를 제안해 해상풍력 프로젝트의 해양 사용 관리를 더욱 최적화했다. 이 새로운 정책은 해역 자원 이용 효율성을 높이고 해양 생태 환경 보호를 강화함으로써 해상풍력발전 산업이 ‘새로운 블루오션’으로 나아가는 데 기여할 것이다.

중국 해상풍력발전 산업의 급속한 발전

해상풍력은 풍력에너지 기술과 해양 공학 기술이 고도로 접목된 전략형 신기술이다. 중국의 새로운 에너지 시스템을 구축하고 ‘쌍탄소’ 목표 달성 및 해양 강국 건설의 중요한 방향이다. 최근 발표된 중국 국가기후센터의 평가 결과에 따르면, 현재 중국은 150m 높이의 근해 풍력 에너지자원의 기술적 개발 가능 용량이 15억 kW를 넘어섰고, 심해 풍력 에너지자원의 기술적 개발 가능 용량도 12억 kW 이상을 초과한 것으로 나타났다.

“해상풍력 발전은 중국 연해 지역 성(省)들의 전력 공급 보장과 녹색 전환에 큰 의미가 있다.” 이웨춘(易躍春) 수력·수리 계획설계총원 총경리는 “중국 해상풍력자원이 풍부하고 발전 이용 시수가 길다. 또, 전력부하 중심에서 가깝고 소비 공간도 충분한다는 점에서 중국 연해 지역의 신재생 에너지 시스템 구축에 중요한 기반이 될 것으로 기대된다”라고 밝혔다.

지난 몇 년 간 빠르게 규모를 키우고 있는 중국의 해상풍력발전은 매년 신규 전력 수요 1천만 kW를 지원할 수 있는 해상풍력의 산업사슬 체계를 형성했다.

아파트 63층 높이에 해당하는 185m의 설계고도, 310m가 넘는 터빈 로터 지름, 축구장 10.5개 크기에 해당하는 7만 7000㎡ 이상의 풍력 스윕 면적. 둥팡전기(東方電氣)가 독자 개발한 26MW 급 해상풍력 발전기는 현재 세계에서 단일 용량 최대, 로터 직경이 가장 긴 중국산 발전설비다. 특히 세계 일류 수준을 구가하는 발전기, 블레이드, 베어링, 전기제어시스템 등의 핵심 부품과 기술 체계는 중국 풍력발전설비 산업사슬 전 영역에 걸친 급속한 기술 발전이 낳은 성과다.

이러한 1위의 성과 이면에는 중국 해상풍력 터빈 설계 및 제조 시스템 완비, 고압 교류 송전 시스템 기술 성숙, 새로운 풍력 측정 장비 및 토양 공학 조사 방법 응용의 획기적 발전이 자리 잡고 있다. 또 자항식 해상풍력 설치 플랫폼이 업그레이드됐고  운영 및 유지 관리(O&M) 모델이 점차 완성됐다. 정보 수집·모니터링, 기상예보, 선박 운행 및 유지 관리 등 지능형 O&M 기술이 초기 단계에 적용됐다. 해상풍력과 해양 목장, 수소 생산, 태양광 등 융합발전을 위한 시범 사업도 추진되고 있다.

하오잉제(郝英傑) 중국 전력기업연합회 비서장은 “최근 중국의 해상풍력 발전이 빠른 산업화를 이뤄내며 해상풍력발전기 단일 최대 용량은 20MW 급에 달한다. 누적 설비용량 역시 2018년 500만 kW 미만에서 2024년 말, 4500만 kW를 돌파할 것으로 예상된다”라고 밝혔다.

향후 2030년까지 중국 해상풍력 발전의 총 설비용량은 2억 kW까지 늘어나고 투자 규모는 2조 6천억 위안(약 500조 원)에 달할 것으로 추산된다. 이는 산업사슬 총 생산액을 20조 위안 이상으로 끌어올릴 것으로 보인다. 또 중국 해상풍력 발전 개발 규모의 꾸준한 확대에 따라 미래의 해상풍력 개발은 심해로 나아갈 것이며 클러스터 개발, 대용량 발전기, 부유식 풍력발전 추진, 송전 신기술 등이 미래의 주요 발전 방향이 될 것으로 전망된다.

앞선 풍력발전의 기술은 해상풍력 산업 발전에 더 많은 가능성을 열어주고 있다. 차오즈강(曹志剛) 진펑(金風) 테크놀로지 총재는 “다양한 환경 적응 기술이 새롭게 개발되면서 풍력발전기 역시 기존의 익숙한 환경에서 벗어나 초고온, 초고속 바람 등 극한 환경에서도 운용이 가능해졌다”라고 밝혔다. 특히, 태풍 방재 기술이 적용된 풍력발전기는 태풍과 함께 유연하게 ‘춤출 수 있는’ 수준에 도달했다. 이러한 기술 발달은 풍력자원의 이용 범위를 크게 넓히고 심해 풍력발전 확대에도 크게 기여할 것이라는 평가다.

2024년 12월 26일, 중국 최초의 국가급 해상풍력발전 연구·시험 검측 기지의 구동계 플랫폼이 푸젠성 푸칭(福清)시에서 건설을 마치고 본격적인 가동에 들어갔다. 중국의 독자적인 지식재산권과 글로벌 선진 기술 및 종합 시험능력을 갖춘 최초의 풍력발전기 지상시험 플랫폼으로 25MW급 풍력 발전기의 모든 작동 조건을 시뮬레이션할 수 있다. 사진/CNSPHOTO

산업 사슬 간 협력과 시너지 창출

해상풍력 산업사슬은 범위가 넓고 상호 관련성도 밀접하다. 각 분야의 상호 자극성이 높은 데다 영향을 미치는 범위도 크다. 해상풍력 산업사슬 구축은 풍력발전 산업을 하나로 엮고, 해양경제 산업사슬의 강화와 보완, 연장의 실현에도 중대한 역할을 한다. 수인뱌오(舒印彪) 중국공정원 원사는 “힘을 결집해 과학기술 혁신을 바탕으로 산업사슬 간 함께 협력해 시너지 효과를 내고, 전반적 계획을 강화하고 산업 클러스터의 장점을 발휘해야 한다. 나아가 기술 혁신을 촉진하고 기술 표준 체계를 수립해 중국 해상풍력의 고품질 혁신 발전을 이룩해야 한다”라고 조언했다.

최근 중국 정부가 잇따라 해상풍력 발전 정책을 내놓으면서 산업사슬 기업 간 협력이 강화되고 눈에 띄는 성과를 도출하고 있다. 2016년 10월, 중국의 첫 해상풍력 발전 프로젝트인 싼샤(三峽)그룹 장쑤(江蘇)성 샹수이(響水)현 근해 풍력발전소의 설비용량이 전력망 연결에 성공하며 해상풍력발전 시대를 열었다. 현재 장쑤성 옌청(鹽城)시에는 다수의 풍력발전설비 완성품과 부품 핵심 기업들이 모여 있고, 풍력 터빈 부품의 95%가 모여 있는 장쑤성에서는 하나의 ‘클러스터 효과’를 형성하며 ‘3시간 공급망’을 실현하고 있다.

한편, 광둥(廣東)성 양장(陽江)시에서도 이와 비슷한 광경이 펼쳐지고 있다. 2021년 12월, 중국의 첫 100만 kW 급 해상풍력발전 프로젝트인 싼샤 양장시 사바(沙扒)진 해상풍력 발전소의 모든 설비용량이 전력망 연결에 성공했다. 해상풍력 개발은 양장시의 전 산업사슬 일체화를 이룬 ‘광둥(양장) 글로벌 풍력발전 도시’ 조성을 뒷받침했다. 양장시에는 진펑테크놀로지, 밍양(明陽)스마트에너지, 둥팡풍력 등 22개 풍력발전 산업사슬 업·다운스트림 기업이 입주해 있고 200억 위안에 육박하는 투자 효과를 일으켰으며, 이는 풍력발전 장비 제조의 산업사슬 전반을 아우르고 있다.

현재 중국은 개발과 건설에서부터 지원 서비스에 이르는 해상풍력의 완전한 산업사슬을 갖췄다. 중국 재생에너지학회 풍력전문위원회 통계에 따르면, 중국은 전 세계에서 가장 체계적이고 비용 효율이 뛰어난 풍력발전 산업망과 공급망을 보유하고 있으며 전 세계 풍력발전 블레이드, 기어 박스, 발전기 등 부품의 60~70%는 중국에서 생산되고 있는 것으로 나타났다.

‘2024 해상풍력발전 선진 산업사슬 공동 연대 행동 컨퍼런스’에서는 광시(廣西)성 베이하이(北海)시와 싼샤 에너지사가 지역 내 연계협력 발전 강화를 위한 전략적 협력 계약을 체결했다. 싼샤 에너지, 진펑 테크놀로지, 닝보 둥팡(寧波東方), 베이터우(北投) 에너지 등 34개 기업도 해상풍력발전 선진 산업사슬 공동 연대 행동에 관한 계약을 체결했고, 싼샤 에너지와 상하이 바이안(上海拜安), 자오팡 메이디(兆方美迪) 등 12개 기업은 협력의향서를 체결하며 중소기업이 산업사슬에 참여해 성장할 수 있는 기회를 제공했다.

두광핑(杜廣平) 중국 재생에너지학회 풍력전문위원회 선임고문은 “해상풍력발전 선진 산업사슬 공동 연대 행동은 산업 발전을 위한 필수적 선택”이라며 “해상풍력발전기에는 수천만 개의 부품이 들어가기 때문에 다수의 기업이 참여한다. 따라서 산업사슬이 공동 연대에 협력하면 비용을 크게 절감하고 자원 활용률을 높일 수 있을 것”이라고 설명했다.

‘제조’에서 ‘창조’까지

풍력발전 장비는 제조비용이 높고 한 번 사고가 발생하면 직접적인 경제적 손실은 물론 풍력발전 산업의 명성에 돌이킬 수 없는 악영향을 끼친다. 최근 해상풍력발전 산업이 심해 개발로 확대되고 풍력 터빈의 대형화가 빠르게 진행되면서 일부 기종이 충분한 현장 테스트를 거치지 않고 시장에 나오고 있는 상황에서 풍력 터빈 품질 확보 문제가 새로운 과제로 대두되고 있다.

러우이민(婁益民) 인비전에너지(遠景能源)사 부총재이자 풍력 터빈제품부 총재는 “풍력발전은 신질생산력(新質生產力)이자 선진 생산력이다. 풍력 터빈은 긴 수명이 요구되고 투자가치가 높은 설비이므로 장기적인 관점에서 접근해야 하며, 25~30년에 이르는 전체 생애 주기의 수익에 집중해야 한다”라고 강조했다.

이어 “한때 ‘거인의 어깨’위에서 빠른 성장을 구가하던 중국 풍력발전 산업은 마침내 하나의 ‘무인지대’로 들어섰다. 앞으로 모든 발걸음 하나하나가 새로운 탐험이 될 것이다. 이는 중국의 풍력발전기가 ‘제조’에서 ‘창조’의 단계로 진입했다는 것을 의미한다. 점점 늘어나는 수요에 대응하기 위해서는 다양한 작동 환경, 여러 차원의 테스트와 검증을 포함한 대량의 비용 투자가 요구될 것이고, 이는 최종적으로 제품 가격에 반영돼 시장에서 창조와 혁신의 가치가 인정받아야 한다”라고 덧붙였다.

풍력발전설비의 품질 보장을 위한 중요한 전제 중 하나는 제조 단계에서의 정교한 생산이다. 얼마 전 세계 최초의 풍력발전산업 분야 ‘등대공장(혁신적인 기술을 활용해 새로운 가치를 창출하고 다른 기업들에게 영감을 제공하는 공장)’ 인증 기업인 중국사오산·싼이중넝(中國韶山·三一重能) 블레이드 공장은 풍력발전 등대공장으로서 ‘무에서 유를 창조하는’ 쾌거를 이룩했다. 싼이중넝의 랴오쉬둥(廖旭東) 부총경리는 “생산라인의 온도와 습도에서 볼트 토크 제어, 블레이드 샌딩·플랫 계수 등 공정 매개변수와 기술지표에 이르기까지 품질에 영향을 주는 모든 핵심 지표가 플랫폼에 표시된다. 따라서 생산의 전 과정을 사각지대 없이 360도 각도로 실시간 모니터링하며 정밀 관리할 수 있다”라고 소개했다.

풍력발전이 고품질 발전을 이룩하기 위해서는 전력망의 ‘신뢰성 문제’도 해결해야 한다. 스리산(史立山) 전(前) 중국 국가에너지국 신에너지·재생에너지국 국장은 “앞으로는 풍력발전과 태양광발전의 변동성 문제를 해결해 독립적인 신재생에너지 전력 공급 능력을 갖춰야 한다. 이를 위해서는 풍력발전과 에너지 저장 시스템(ESS)의 협력, 풍력발전과 마이크로그리드(MG, 국소적인 전력 공급시스템)의 연계 강화가 필요하다”라고 강조했다.

러우 총재 역시 “풍력과 태양광으로 대표되는 신재생에너지는 미래 에너지 시스템의 주 전력이 될 것”이라며, “실제로 전력망에서 ‘녹색 전기’의 비율을 80% 또는 그 이상으로 높이려면 먼저 풍력과 태양광의 큰 변동성을 극복해야 한다”라고 강조했다. 또 “그리드 형성형 풍력 터빈 및 에너지 저장 시스템을 기반으로 ‘전원이 부하에 따라 움직이고, 부하가 전원에 따라 움직이며, 전원과 부하가 서로 영향을 주고받는’ 새로운 전력 시스템을 만드는 것도 하나의 방법이다. 온그리드와 오프그리드 설비의 기술적 난제를 극복하면 풍력과 태양광의 낭비(棄風棄光) 문제는 해결될 것이며, 신재생에너지는 전도유망한 미래를 맞이할 수 있을 것”이라고 말했다. 

글 | 이천(易琛)