브라질 해상풍력 ‘훈풍’...새로운 기대감 ‘부풀어’

대서양 연안에서 이루어지는 해상 풍력 발전이 브라질에 새로운 기회를 열어줄 것으로 기대되고 있다. 광업에너지부에 따르면 해상 풍력 발전 건설은 브라질 북동부와 남동부, 남부 지역 대서양 연안에서 활발하게 이뤄지고 있는 것으로 나타났다. 현재 환경 당국의 허가를 기다리는 해상 풍력 발전 단지는 1) 마라냥주, 2) 마라냥-피아우이-세아라주, 3) 세아라-히우 그란지 두 노르치주, 4) 에스피리투 산투-리우 데 자네이루주, 5) 산타 카타리나-히우 그란지 두 술주에 속한 대서양 연안 5곳이다. 이들 5곳에는 1만2812개의 터빈이 설치될 예정이며, 발전용량은 약 18만9000MW이다.

■글로벌 해상 풍력 발전 현황

브라질풍력에너지협회(ABEE?lica)와 컨설팅 회사 A&M의 보고서에 따르면, 글로벌 해상 풍력 시장은 호황을 누리고 있으며 그 규모는 2022년 10GW에서 2030년 최대 46GW까지 증가할 것으로 예상된다. 또한, 해상 풍력 발전 생산망 전반에 걸쳐 시설당 1만1000~3만4000개의 일자리를 창출할 것으로 기대되고 있다. 해상 풍력 발전은 이미 독일, 영국, 포르투갈, 일본, 중국, 노르웨이, 프랑스 등의 국가에서 실시되고 있다.

■브라질의 해상 풍력 발전

브라질의 경우 육상 풍력 발전과 해상 풍력 발전의 용량 차이가 크지 않은 것으로 평가되고 있다. 풍력 발전에 적합한 바람이 불어 주요 육상 풍력 발전 지역인 북동부 지역의 경우, 터빈 가동률이 이미 60%에 도달했고 해상 풍력 발전을 할 경우 가동률은 80%에 달할 것으로 나타났다. 육상 풍력과 해상 풍력의 크지 않은 발전량 차이는 외국기업들이 브라질 해상 풍력 발전 시장에 늦게 관심을 보인 요인 중 하나로 작용했다. 재생 가능한 자원의 다양성으로 인해 브라질 정부도 수력 발전이나 태양광 발전, 육상 풍력 발전 등에 먼저 투자한 것으로 나타났다.

그러나 육상 풍력이나 태양광과 마찬가지로 해상 풍력 생산 비용도 하락하고 있어 향후 높은 수요가 발생할 것으로 전망된다. 브라질의 해상 풍력 발전 잠재력은 실질적으로 무한한 것으로 평가되고 있는데, 이러한 유형의 에너지는 브라질 에너지 매트릭스를 다원화하고 수력과 같은 단일 에너지원에 대한 의존도를 줄이는데 중요한 역할을 할 수 있다. 브라질 에너지연구소 EPE에 따르면, 심해 50m 깊이까지만 고려할 경우 브라질은 해상 풍력을 통해 약 700GW를 생산할 수 있는 잠재력이 있는 것으로 파악됐다. 현재 브라질에는 170GW 규모의 해상 풍력 시설이 설치돼 있다.

그러나 해상 풍력 시설은 해상 항로와 석유 생산 지역 등에는 설치가 어려우며, 발전 시설로 인한 환경 피해를 방지하기 위한 의무 사항인 브라질 환경 및 재생 가능 천연자원 연구소(IBAMA)의 허가를 취득해야 한다.

브라질 해역 전체 깊이를 고려한 풍력 발전 잠재력은 3TW(테라와트)에 달하지만, 이 모든 지역을 활용하는 것은 불가능하다. Ibama는 현재 Piau?, Cear?, Rio Grande do Norte, Esp?rito Santo, Rio Grande do Sul 및 Rio de Janeiro주에 위치한 풍력 발전 단지에 대한 허가 요청 36건을 접수한 것으로 나타났다. 브라질은 얕은 물이 있는 넓은 해안선으로 인해 고정식 풍력 발전 구조물 설치에 이상적인데, 고정식은 부유식 구조물보다 설치 비용이 저렴한 것으로 알려져 있다. 또 다른 장점으로는 해안가에 대도시가 많아 에너지 운송이 용이하다는 것이 있다.

■브라질이 보유한 해상 풍력 발전 잠재력

현재 브라질에는 약 26GW 규모의 풍력 발전 시설이 설치돼 있으며 916개 발전소가 설립돼 있다. 브라질의 12개 주에서 풍력 발전이 이루어지고 있고 총 1만 개 넘는 터빈이 가동되고 있는 것으로 파악됐으며, 브라질 풍력 발전에 투자된 금액은 2010~2021년 약 423억 달러 규모에 달한다. 또한 2021년 한해 동안 풍력 발전으로 인해 약 3040톤의 이산화탄소를 감축할 수 있었던 것으로 나타났다.    

광업에너지부 산하기관인 에너지연구소(EPE)의 보고서에 따르면, 브라질은 해상 풍력을 통해 최대 700GW의 전력을 생산할 수 있는 잠재력을 갖고 있다. 이는 현재 브라질 전체 전력 생산 능력인 194GW의 3배 이상 큰 규모이다. 따라서 해상 풍력 발전은 향후 브라질의 전력 수요 증가를 충족할 수 있는 충분한 능력을 갖추고 있는 것으로 보인다. EPE는 2032년까지 추진되는 10개년 계획 보고서에서 2032년까지 브라질의 전력 소비가 3.4% 증가할 수 있다고 전망했다.

브라질 환경 및 재생 가능 천연자원 연구소(IBAMA)는 2023년 10월까지 78개 프로젝트로 나누어진 약 1만3000개의 풍력 터빈 설치에 대한 환경 영향 평가 요청을 받았다고 밝혔다. IBAMA는 이같은 해상 풍력발전 프로젝트를 통해 총 189GW의 전력을 생산할 수 있는 것으로 전망했다.

해상 풍력 발전 단지의 개발기간은 개발부터 건설까지 최소 5년 이상이 소요될 것으로 추산된다. 해상 풍력 발전 비용은 kW당 4700달러에 달하며, 이는 육상 발전 비용의 약 두 배이다. 현재 브라질 해상 풍력 발전 프로젝트에는 에너지 기업인 Petrobras, Equinor, Total Energies , Shell 등이 적극 참여하고 있다. 지난 9월 Petrobras는 Total Energies 및 Casa dos Ventos와 MOU를 체결했다. 해당 업체들은 육상 및 해상 풍력 발전, 태양 에너지 및 녹색 수소 연구를 통해 미래의 비즈니스 기회를 모색할 것이라고 밝혔다.

해상 풍력발전시설 개발에서 또 다른 중요한 점은 그린수소 생산이다. 수소를 연료로 전환하기 위해서는 많은 양의 에너지가 필요한데, 반드시 깨끗한 에너지를 통해 생산해야 한다. 미래에는 환경에 덜 유해한 방식으로 처리된 그린 수소가 항공 및 해상 운송 연료의 솔루션이 될 수 있을 뿐만 아니라 산업 및 가정의 에너지원이 될 수 있는 것으로 보인다.

■육상풍력 발전 VS 해상풍력 발전

풍력 에너지는 발전 시설이 설치된 위치, 발전기 유형 및 전력망 연결 유형에 따라 여러 유형으로 분류될 수 있다. 풍력 발전을 설치 장소에 따라 구분하면 육상(onshore)과 해상(offshore)으로 나눌 수 있다. 육상 풍력과 해상 풍력의 주요 차이점은 블레이드가 장착된 터빈이 설치된 위치이다. 브라질 풍력에너지협회(Abee?lica) 관계자에 따르면 두 가지 유형의 풍력 에너지의 기술적 기반은 거의 동일하다.

육상 풍력 발전은 육상에 위치한 풍력발전단지에서 바람을 이용해 전기에너지를 생산하는 방식을 말하며, 최대 발전 용량은 5.6MW 안팎이다. 반면 해상에서는 육상 발전량의 거의 두 배인 12MW의 용량을 보이고 일부 테스트에서는 15MW에 도달한 사례도 있다. 바다에서 부는 바람은 육지보다 보다 휠씬 적은 장애물과 부딪친다. 해상에는 바람의 작용을 차단하는 산이 없기 때문에 일반적으로 바람이 더 강렬하고 일정하게 분다.

육상 풍력 발전(onshore)과 해상 풍력 발전(offshore)에 사용되는 터빈은 형태가 다르다. 일반적으로 해상 풍력 발전에 사용되는 터빈이 육상 풍력 발전에 사용되는 터빈보다 높고 팬의 지름이 크다.

■해상풍력 발전의 유지·보수

현재 유럽과 아시아에는 최대 수심 80m의 해상 풍력 발전 단지가 설치돼 있다. 그 안에는 해저로 이어지는 기둥과 함께 터빈이 설치된다. 전력의 전송은 해저 케이블을 통해 이루어지므로 육상 에너지 전송 시스템과의 통합이 가능하다. 해상 풍력 발전은 일반적으로 해상 구조물의 부식 등을 대비해 더 많은 관리가 필요하며 이로 인해 투자 비용도 더 많이 드는 것으로 알려져 있다. 그러나 높은 발전 잠재력이 이같이 높은 비용을 상쇄할 수 있는 것으로 나타났다.

해상 풍력 발전은 높은 설치 비용과 유지·보수 비용으로 인해 투자 규모가 매우 크다. 이 같은 이유로 인해 오늘날 해상 풍력 발전을 주도하는 기업들의 상당수는 대형 전력 회사와 해상 석유 회사이다. 이러한 형태의 에너지에 투자한 대표적인 기업 중 하나로 프랑스 업체 Engie와 EDPR의 합작 회사인 Ocean Winds를 들 수 있다. OceanWinds의 비즈니스 개발 관리 관계자는 “해상 풍력발전은 오늘날 가장 빠르게 성장하는 기술 중 하나다. 기존의 화석에너지에서 재생가능 에너지로의 전환이 세계적인 추세인 가운데 유럽, 중국, 미국을 중심으로 해상 풍력발전이 증가하고 있다”라고 언급했다.

■풍력발전, 깨끗하고 지속 가능한 자원

풍력산업협회(ABEELICA) 관계자 A씨는 KOTRA 상파울루 무역관과의 인터뷰에서 "풍력 에너지와 같은 재생 가능 에너지는 수천 년 동안 곡물 제분, 양수 등의 활동에 사용돼 왔다. 그러나 대규모의 전력생산에 활용되기 시작한 것은 1970년대 석유파동 이후부터였다."고 전했다. 

아울러, "풍력 발전은 바람의 힘을 이용해 전기를 생산하는 재생에너지의 한 형태로 오염가스를 배출하지 않고 폐기물을 발생시키지 않기 때문에 깨끗하고 지속 가능한 자원으로 간주된다. 또한, 에너지 매트릭스의 다양화와 화석연료 의존도 감소에 기여하기 때문에 향후 더욱 풍력 발전이 늘어날 것"으로 전망했다. 

비용 관련, "해상 풍력발전은 초기 설치 비용이 높지만 육상 풍력 발전 시보다 많은 양의 전력을 한 번에 생산할 수 있어 주목받고 있다."는 의견을 보였다. 

■해상풍력 가속화 할 법안 마련 

과거 상원의원이자 현 페트로브라스 회장 지안 폴 프라테스(Jean Paul Prates)가 발의한 해상 풍력 관련 규제 법안 PL 576/2021은 이미 상원을 통과했으며, 2023년 말에서 2014년 초 하원에서 표결에 부쳐질 예정이다. 이 법안이 발효될 경우, 해상 풍력 발전은 지금보다도 훨씬 빠른 속도의 성장을 이룰 것으로 보인다.

해상 풍력은 육상 풍력보다 발전 용량이 훨씬 크기 때문에 이미 일부 지역에서 주목받고 있다. 유럽에서는 육상 풍력 에너지의 잠재력이 30%로 평가되는 반면, 해상 풍력 에너지의 잠재력은 70%에 이르는 것으로 나타났다. 국가의 에너지 수요를 충족시키면서도 재생 가능한 에너지원으로 전환해야 하는 필요성으로 인해 해상 풍력 발전은 브라질을 비롯한 많은 국가에서 높은 잠재력을 가진 전력 생산 방안으로 부상하고 있다. 브라질 해상 풍력발전 시장에 대한 관심이 높아지면서 이와 관련된 기술이나 장비를 생산하는 우리 기업들도 단순 수출 또는 현지 업체와의 파트너십을 통해 브라질 시장에 진출하는 방안을 모색해 볼 필요가 있다.  

[KOTRA 브라질 상파울루무역관 제공]