야, 솔직히 처음 들었을 때 나도 좀 황당했어. "바다 위에 풍력발전기를 띄운다고?" 🤔
그냥 바다 밑에 기둥 박으면 되는 거 아니야? 싶었는데, 알고 보니 이게 단순한 아이디어가 아니라 에너지 산업의 판을 통째로 바꿀 수 있는 기술이더라고.

오늘은 부유식 해상 풍력(Floating Offshore Wind, FOW)이 뭔지, 왜 이게 지금 전 세계에서 난리인지, 그리고 상용화까지 어떤 여정을 걸어왔는지 — 친구한테 설명하듯이 쭉 풀어볼게. ☕

해상 풍력이라고 하면 보통 바다 위에 풍력발전기가 서 있는 그림을 떠올리잖아. 근데 그게 두 종류야.

고정식 해상 풍력(Fixed-bottom Offshore Wind)은 말 그대로 해저에 기둥을 박아서 고정하는 방식이야. 우리가 흔히 보는 유럽 북해의 풍력단지가 대부분 이 방식이지. 근데 문제가 있어 — 수심이 50m를 넘어가면 기둥 박는 게 기술적으로도, 경제적으로도 너무 힘들어져. 기둥이 길어질수록 비용이 기하급수적으로 올라가거든.

그래서 등장한 게 부유식 해상 풍력(Floating Offshore Wind)이야. 이름처럼 발전기를 바다 위에 '띄워서' 운용하는 방식이야. 부유체(플랫폼)에 풍력 터빈을 올리고, 계류선(mooring line)과 앵커로 해저에 고정하는 구조지. 덕분에 수심 50m는 물론이고 수심 1,000m 이상의 심해에서도 설치가 가능해!

부유식 해상 풍력의 핵심은 역시 플랫폼(부유체)이야. 어떻게 띄우느냐에 따라 크게 세 가지 타입으로 나뉘어.

현재 상용화 단계에서 가장 많이 쓰이는 건 반잠수식(Semi-submersible)이야. 왜냐면 항구에서 조립해서 예인선으로 끌고 가면 되니까 설치가 상대적으로 쉽거든. 스파 부이형은 안정성은 최고지만 수심 제약이 있고 제작이 까다로워.

부유식 해상 풍력의 역사는 생각보다 길어. 아이디어 자체는 1970년대부터 있었는데, 실제로 바다에 띄운 건 2000년대 들어서야 가능해졌어.

그리고 2017년, 드디어 세계 최초 상업용 부유식 해상 풍력 단지가 탄생해. 바로 스코틀랜드 앞바다의 하이윈드 스코틀랜드(Hywind Scotland)야. 5기의 6MW 터빈, 총 30MW 규모. 수심 95~120m 지역에 설치됐어.

"겨우 30MW?" 싶을 수 있는데, 이게 얼마나 대단한 거냐면 — 이전까지 부유식 풍력은 실험실 수준이었는데, 처음으로 실제 전력망에 연결해서 일반 가정에 전기를 공급하는 데 성공한 거야. 약 2만 가구에 전력 공급 가능한 규모였어.

"그냥 배처럼 띄우면 되는 거 아니야?" 라고 생각할 수 있는데, 현실은 훨씬 복잡해. 부유식 해상 풍력이 직면한 기술적 도전들을 살펴볼게.

부유식 해상 풍력은 지금 전 세계에서 동시다발적으로 개발이 진행 중이야. 나라별로 어떤 상황인지 살펴볼게.

에퀴노르가 이 분야의 절대 강자야. 하이윈드 스코틀랜드(30MW)에 이어 2022년 완공된 하이윈드 탐펜(Hywind Tampen)은 현재 세계 최대 부유식 해상 풍력 단지야. 11기의 8.6MW 터빈, 총 88MW 규모로 노르웨이 북해 석유 플랫폼에 전력을 공급하고 있어. 석유 플랫폼의 탄소 배출을 줄이는 데 쓰인다는 게 아이러니하면서도 현실적인 접근이지.

영국은 2030년까지 5GW의 부유식 해상 풍력 설치를 목표로 하고 있어. 스코틀랜드 앞바다가 주요 개발 지역이고, 이미 여러 대형 프로젝트가 허가 단계에 있어. 특히 킨카딘(Kincardine) 프로젝트는 50MW 규모로 2021년 완공됐어.

2011년 후쿠시마 원전 사고 이후 일본은 재생에너지로의 전환을 서두르게 됐어. 일본 해안은 수심이 깊어서 고정식 해상 풍력이 어렵고, 부유식이 거의 유일한 선택지야. 후쿠시마 앞바다에 실증 단지를 운영했고, 현재 대규모 상업화를 추진 중이야. 2040년까지 45GW 목표를 세웠어.

한국도 동해안의 깊은 수심 때문에 부유식이 필수야. 정부는 2030년까지 14.3GW의 해상 풍력을 목표로 하고 있고, 이 중 상당 부분이 부유식이 될 거야. 현대중공업, 삼성중공업 등 조선사들이 부유식 플랫폼 개발에 뛰어들었어. 조선 강국의 기술력이 여기서 빛을 발할 수 있는 분야야.

재능넷 같은 플랫폼에서도 해양 엔지니어링 관련 전문 지식을 공유하는 사람들이 늘어나고 있는데, 이런 신산업이 성장할수록 관련 전문가들의 수요도 함께 커지는 거야. 🙌

미국 동부 해안은 수심이 얕아서 고정식이 가능하지만, 서부 해안(캘리포니아, 오리건 등)은 해안에서 조금만 나가도 수심이 깊어져. 바이든 행정부는 2030년까지 15GW의 해상 풍력을 목표로 했고, 캘리포니아 앞바다에 대규모 부유식 단지 개발 계획이 있어. 2022년에는 캘리포니아 앞바다 5개 구역에 대한 임대 경매가 진행됐어.

윈드플로트 아틀란틱(WindFloat Atlantic)은 2020년 완공된 25MW 규모의 반잠수식 부유식 단지야. 포르투갈 비아나두카스텔루 앞바다에 위치하며, 3기의 8.4MW 터빈으로 구성돼 있어. 유럽에서 반잠수식 방식의 상업화를 처음 증명한 프로젝트야.

부유식 해상 풍력의 가장 큰 걸림돌은 역시 비용이야. 근데 역사를 보면 희망이 있어. 고정식 해상 풍력도 2010년대 초에는 엄청 비쌌는데, 10년 만에 비용이 70% 이상 떨어졌거든. 부유식도 같은 경로를 밟을 거라는 게 업계의 전망이야.

국제재생에너지기구(IRENA)에 따르면, 부유식 해상 풍력의 LCOE는 2030년까지 현재의 절반 수준으로 떨어질 것으로 전망돼. 그리고 2050년에는 고정식 해상 풍력과 비슷한 수준까지 낮아질 수 있다고 해.

이 글이 '선박/해양' 카테고리에 속하는 이유가 있어. 부유식 해상 풍력은 사실상 조선·해양 공학의 집약체야.

한국의 현대중공업, 삼성중공업, 대우조선해양(현 한화오션) 같은 조선사들이 이 분야에 적극적으로 뛰어드는 이유가 바로 여기 있어. 기존 조선 기술을 활용해서 새로운 시장을 개척할 수 있거든. 특히 FPSO(부유식 원유 생산·저장·하역 설비) 제작 경험이 부유식 풍력 플랫폼 제작에 직접적으로 응용될 수 있어.

부유식 해상 풍력이 친환경 에너지라는 건 맞는데, 환경적 영향이 전혀 없는 건 아니야. 균형 잡힌 시각으로 볼게.

전체적으로 보면 화석연료 발전과 비교했을 때 환경 영향이 훨씬 적어. 그리고 지속적인 연구를 통해 부정적 영향을 최소화하는 방향으로 기술이 발전하고 있어.

부유식 해상 풍력의 미래는 정말 밝아. 몇 가지 핵심 전망을 살펴볼게.

부유식 해상 풍력의 가장 흥미로운 미래 시나리오 중 하나는 그린 수소 생산이야. 바다 위에서 생산한 전기로 해수를 전기분해해서 수소를 만들고, 이 수소를 파이프라인이나 선박으로 육지에 운반하는 거야. 전력망 연결이 어려운 먼 바다에서도 에너지를 활용할 수 있는 방법이지.

덴마크는 북해에 인공 에너지 섬을 건설하는 계획을 추진 중이야. 주변 부유식 풍력 단지에서 생산한 전기를 이 섬에서 모아서 여러 나라에 분배하거나 수소로 변환하는 허브 역할을 하는 거야. 2033년 완공 목표로 진행 중이야.

AI와 디지털 트윈 기술을 활용한 원격 모니터링 및 예측 유지보수가 발전하면 운영 비용이 크게 줄어들 거야. 드론을 이용한 터빈 점검, 자율 수중 로봇(AUV)을 이용한 해저 케이블 및 계류 시스템 점검도 현실화되고 있어.

자, 이제 정리해볼게. 부유식 해상 풍력이 왜 이렇게 중요한지 핵심만 짚어볼게.

부유식 해상 풍력은 아직 초기 단계야. 비용도 높고, 기술적 도전도 많아. 하지만 역사를 보면 — 태양광도, 고정식 해상 풍력도 처음엔 다들 "너무 비싸다"고 했지만 지금은 가장 저렴한 에너지원 중 하나가 됐잖아.

부유식 해상 풍력은 지금 그 여정의 초입에 있어. 그리고 이 여정이 완성될 때, 우리가 에너지를 생산하고 소비하는 방식이 근본적으로 바뀔 거야. 바다 위에 떠 있는 발전소가 세상을 바꾸는 날이 생각보다 빨리 올 수도 있어. 🌊⚡