3,700억 달러 규모의 기후 및 에너지 프로그램을 포함하는 물가상승률 감축법(Inflation Reduction Act)이 통과됨에 따라 정책 전문가들은 청정 에너지 생산이 크게 확대될 것으로 예측하고 있습니다. 해상풍력은 안정적인 성장 동력입니다.
현재 미국에서는 로드아일랜드와 버지니아 근처에 두 곳의 해상 풍력 발전소만 운영되고 있으며, 두 곳의 발전 용량은 총 42메가와트입니다. 이와 대조적으로 오클라호마에 새로 건설된 트래버스 윈드 센터는 356개의 터빈과 998메가와트의 발전 용량을 갖추고 있습니다. 하지만 여전히 대서양 연안을 중심으로 많은 프로젝트가 개발 중입니다.
바이든 행정부는 멕시코만에 두 곳의 해상풍력 개발 구역을 지정했는데, 이 구역들은 현재까지 석유 및 가스 생산을 위해 명확하게 정의되어 있습니다. 조 바이든 대통령은 기후 전략의 일환으로 2030년까지 30기가와트(3만 메가와트) 규모의 해상풍력 발전을 구축한다는 목표를 설정했습니다. 이는 1천만 가구에 무탄소 전기를 공급할 수 있는 규모입니다.
텍사스의 에너지 연구자로서, 저희는 이를 우리나라의 청정 에너지 전환에 있어 흥미로운 새로운 국면으로 보고 있습니다. 멕시코만의 해상 풍력 발전은 탄탄한 인력과 에너지 인프라를 바탕으로, 사회의 안정적이고 저탄소 에너지 수요를 충족하는 데 기여할 수 있는 특별한 기회를 제공한다고 믿습니다.
2021년 설비 용량(메가와트). (그래픽: The Conversation/CC-BY-ND, 출처: Global Wind Energy Council)
왜 해상 풍력 발전에 투자해야 할까요? 지난 15년 동안 미국에서 육상 풍력 발전이 크게 성장했으며, 미국 최대 풍력 발전 지역인 텍사스도 그 중 하나입니다. 풍력 발전 허가 및 입지 선정이 비교적 용이하고, 설치 비용이 저렴하며, 자원이 풍부하고, 연료가 무료이며, 운영비가 낮기 때문에 소비자의 전기 요금을 절감할 수 있습니다. 풍력 발전은 석탄, 석유 또는 천연가스를 사용하는 발전소에서 발생하는 심각한 대기 오염, 온실가스 배출, 냉각수 배출을 방지합니다.
하지만 해상 풍력에는 단점도 있습니다. 바람은 보통 여름철 가장 더운 시기에 가장 약해지는데, 이때 에어컨이 사람들을 시원하게 유지하기 위해 전력을 최대로 가동하기 때문입니다. 풍력 발전이 가장 활발한 지역 중 상당수는 전력 수요 중심지에서 멀리 떨어져 있습니다. 예를 들어, 론스타 주에 있는 대부분의 풍력 발전소는 텍사스 서부 고지대에 위치해 있으며, 주 정부가 필요한 곳에 전력을 공급하기 위해 수십억 달러의 장거리 송전선을 건설한 후에 건설되었습니다.
미국 최고의 육상 풍력 발전소(짙은 파란색 영역) 중 다수는 해안 지역과 멀리 떨어져 있지만, 이러한 도시에도 해상 풍력 발전소가 건설될 수 있습니다. (출처: NREL)
태양 에너지와 배터리는 이러한 문제 중 일부를 해결할 수 있습니다. 하지만 해상 발전 또한 많은 이점을 제공합니다.
육상 풍력이 소비자의 에너지 비용을 줄이는 것처럼 해상 풍력도 같은 효과를 낼 것으로 기대됩니다.
미국 인구의 절반 이상이 해안에서 50마일(80km) 이내에 거주하는 만큼, 해상 풍력 발전 단지는 전력 수요 중심지와 가깝습니다. 특히 휴스턴과 뉴올리언스 같은 주요 도시와 석유화학 공장, 항만들이 밀집해 있는 멕시코만 지역에서는 더욱 그렇습니다. 수백 마일에 달하는 가공 전선을 매설하고 이로 인한 통행권 및 토지 이용 분쟁을 해결하는 대신, 전력 회사는 해저 케이블을 이용하여 산업 시설에 풍력 에너지를 공급할 수 있습니다.
바다 바람이 육지 바람을 보완한다는 점에 유의해야 합니다. 더운 여름날, 텍사스 서부의 풍속은 느려지고 해상풍은 점차 강해져 여름 최대 수요를 충족하고 네트워크 안정성을 향상시키는 데 도움이 되었습니다.
세계 해상풍력 시장은 이미 활발하지만, 지금까지 미국은 사실상 전무했습니다. 풍부한 토지는 육상 풍력 발전의 성장을 촉진했지만, 해상 풍력 발전 인구 유입은 약화시켰습니다.
아이오와주와 같은 주요 풍력 발전 주에서 강화된 규제로 인해 터빈 설치 거리가 제한되어 건설 비용이 증가하고 적합한 부지 확보가 어려워지면서 이러한 상황은 변화하고 있습니다. 또한 미국 전력망의 용량 제약으로 인해 풍력 발전의 시장 진출이 어려워지고 있습니다.
멕시코만에 오신 것을 환영합니다. 여러분 모두 이러한 추세를 잘 알고 계시고, 기후법에서 해상 풍력 발전에 대한 지원이 확대됨에 따라 미국 해상 풍력 발전이 마침내 황금기를 맞이할 것으로 보입니다. 저희는 멕시코만이 특히 매력적인 사업 지역이라고 생각합니다.
이 만은 수심이 얕고 수온이 높으며 파도가 잔잔하여 북해, 북대서양, 그리고 일본 해안의 춥고 혹독한 환경에 비해 비교적 관리하기 쉽습니다. 일본 해안에서는 이미 해상 풍력 발전이 시작되었습니다. 현재 고정식 풍력 터빈의 최대 수심인 최대 160피트(약 56미터)의 수심은 텍사스 남동쪽 해안과 루이지애나 남부 해안을 따라 약 90마일(약 145km)에 걸쳐 있으며, 북동쪽의 낸터킷과 마서스 빈야드는 약 40마일(약 64km)에 불과합니다.
만의 수중 지형은 버지니아 해안을 따라 이미 개발이 고려되었던 지역보다 경사가 점점 더 완만해지는 것이 특징입니다. 이는 고정식 바닥 풍력 터빈이 부유식 시스템보다 더 많은 위치에 사용될 수 있음을 의미하며, 복잡성을 줄여줍니다.
걸프만 연안에는 석유 및 가스 생산업체와 수중 용접, 플랫폼 제작, 사람과 장비를 바다로 수송하는 헬리콥터 및 선박 서비스 등의 서비스를 제공하는 여러 전문 기업에 서비스를 제공하는 강력한 해양 산업이 있다는 점에 유의해야 합니다. 2019년 멕시코만의 석유 및 가스 생산은 약 34만 5천 개의 일자리를 창출했습니다.
페르시아만의 풍력 발전 단지는 기존 인프라를 활용할 수 있습니다. 풍력 에너지를 해안으로 전송할 수 있는 약 1,200마일(약 1,900km)의 해저 케이블이 있습니다. 풍력 에너지는 친환경 수소 생산 및 저장, 탄소 포집을 포함하는 더 큰 에너지 시스템에도 통합될 수 있습니다.
근로자와 취약 계층 지원 우리는 해상 풍력 발전이 환경 정의 목표 달성에 도움이 될 수 있다고 믿습니다. 더 깨끗하고 탄소 배출이 없는 전기 생산은 화석 연료를 처리하고 생산하는 정유소와 공장을 대체하는 데 도움이 될 것입니다. 이러한 시설은 휴스턴과 같은 도시와 미국 유색인종 공동체의 건강에 심각한 피해를 입혔습니다.
걸프만 지역의 풍력 발전은 미국이 화석 연료 의존도를 점차 줄여감에 따라 원활한 인력 전환을 위한 기회를 제공합니다. 루이지애나주는 주 해역의 해상 풍력 발전 관련 규정을 마련하기 시작했으며, 아칸소주와 오클라호마주와 함께 지역 청정 수소 센터를 설립하기 위한 연방 기금 지원을 모색하고 있습니다.
녹색은 연방 에너지 프로젝트 승인이 매우 느리고, 연방 해역의 풍력 프로젝트는 완료까지 수년이 걸릴 수 있음을 의미합니다. 그러나 주 해역(대부분 지역에서 해안에서 최대 3해리, 텍사스에서는 해안에서 9마일)의 프로젝트는 훨씬 더 빨리 완료될 수 있습니다.
텍사스와 루이지애나 같은 에너지 주들이 해상 풍력 발전으로 에너지 선도 기업으로서의 명성을 확장할 기회를 포착하느냐에 많은 것이 달려 있습니다. 앞서 살펴본 바와 같이, 페르시아만의 해상 풍력 발전 붐은 지역, 국가, 그리고 지구 기후에 긍정적인 영향을 미칠 것입니다.
저자 마이클 E. 웨버는 텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스의 에너지학 교수로, 조지의 100주년을 기념합니다.
휴 데이글은 오스틴에 있는 텍사스 대학교에서 석유 및 지구 시스템 공학과 조교수로 재직 중입니다.
게시 시간: 2022년 8월 20일
