이번 주[*편집자 주: 12월 둘째 주], 수십 개의 회사들이 미국 주정부의 차세대 청정에너지의 붐을 불러일으킬 캘리포니아 해안 지역 최초의 상업용 풍력발전 장소 임대권을 놓고 연방 온라인 경매에서 경쟁할 것으로 예상된다. 

낙찰 기업은 전체를 통틀어 태평양의 37만 에이커 이상에 걸쳐있는 5개의 장소에 위치한 풍력 터빈의 독점권을 위해 해양에너지관리국(Bureau of Ocean Energy Management)에 계획을 제출하고 최소 수천만 달러를 지불하게 된다. 그중 세 개의 지역은 중앙 해안을 따라 모로 베이(Morro Bay) 근처에 밀집되어 있는데, 이는 그림 같은 해변 마을 캠브리아(Cambria)에서 서쪽으로 약 20마일 떨어진 곳에서부터 시작되는 곳이다. 나머지 두 지역은 북쪽의 훔볼트 카운티(Humboldt County)로부터 떨어진 곳에 위치해 있다.

모로 베이 부지 주변의 연평균 풍속은 초당 8~10미터에 이르며 이는 북해에서 이미 개발된 일부 대형 해상풍력발전 시설 주변의 풍속을 능가한다. 임대로 나올 위치에 높이 치솟은 터빈을 만들게 되면 캘리포니아 전력망에 4.5기가 와트의 청정 전기를 공급할 수 있는데, 이는 150만 가구 이상에 전력을 공급할 수 있는 양이다.

미국 주정부의 목표는 그것보다 훨씬 더 야심 차다. 그것은 바로 2045년까지 25기가 와트 규모의 해상풍력 시설을 건설하는 것이다. 이는 오늘날 주 전체의 총 발전량의 1/3에 해당하거나 2,500만 가구에게 전력을 공급하기에 충분한 양이다.

그러나 이 해상풍력발전을 위한 대담한 계획은 지질학적으로 어려운 문제를 지니고 있다. 대륙붕이 캘리포니아 해안에서 불과 몇 마일 되지 않는 위치에서 가파르게 내려가기 때문이다. 따라서 해저까지 확장되는 고정 구조물 위에 해상풍력발전용 터빈을 세우려면 엄청난 비용이 들어갈 것이다. 수심이 1,300미터(약 4,300피트)에 이르는 모로 베이 부근과 훔볼트 인근 지역에 터빈을 설치하려면 매우 비용이 많이 드는 부유식 플랫폼 위에 세워야 한다.

일부 회사들은 포르투갈과 스코틀랜드의 해안과 같은 지역에 계류용 밧줄로 해저에 고정시킨 플랫폼을 사용하기 시작했다. 그러나 이러한 위치는 여전히 상대적으로 적은 전력만을 생산한다. 야심찬 계획을 달성하려면 캘리포니아는 부유식 풍력 터빈을 매우 신속하게, 대량으로 개발해야 한다.

캘리포니아주는 막대한 전력 소비자로서 해상풍력발전 기술을 위한 거대한 초기 시장을 제공하여 규모를 키우고, 비용을 낮추며 초기 부문의 혁신을 주도하기를 원한다. 그렇게 된다면 미국이 중국과 영국에 비해 오랫동안 뒤처져있는 청정에너지 부문인 해상풍력발전을 더 많이 개발하려는 활동을 강화시킬 것이다. 부유식 풍력발전 산업의 사업타당성이 증명된다면 현재까지 불가능했던 전 세계에 있는 막대한 양의 재활용 자원을 사용할 수 있는 길이 열리게 된다.

그러나 앞으로 엄청난 엔지니어링 및 규제 문제가 있다. 캘리포니아의 목표를 달성하려면 항구를 만들거나 개선하고, 새로운 선박을 만들고, 허가 절차를 간소화하고, 서부 해안 풍력 제조 부문을 구축하고, 배송 및 설치 비용이 더 저렴한 새로운 유형의 플랫폼으로 전환해야 한다. 그리고 이 모든 것들이 엄청난 속도로 이뤄져야만 한다.

캘리포니아 에너지위원회(California Energy Commission)의 데이비드 호치차일드(David Hochschild) 위원장은 곧 다가올 어려움을 알지만, 캘리포니아주는 해결을 위해 최선을 다할 것이라고 말했다. 그는 “해상풍력발전은 적합하고 준비된 기술이다”라며 “우리는 모든 것을 걸었다”라고 밝혔다.

높은 기대치

바다 위에서 불어오는 바람은 분명히 매력적이다. 바다속 약 60미터의 깊이(거의 200피트)에 고정식 해상풍력의 기반을 건설하려는 개발 계획은 실행이 불가능하다고 판명되었다. 그러나 해안에서 멀리 떨어진 심해 위에서 부는 바람은 강하고 일정하여 풍력발전에 이상적이라고 여겨진다.

캘리포니아주 모로 베이를 포함한 잠재적인 풍력발전 건설 후보지들에서는 정오 무렵에 바람이 약해지고 이른 저녁에 강해지므로 소비자 수요와 거의 완벽하게 일치한다. 이는 태양광 발전소에서 생산되는 전력과는 정반대의 패턴을 보인다.

이번 주 경매에 참가하는 캐슬 윈드(Castle Wind) 합작투자 기업의 파트너인 트라이던트 윈드(Trident Winds)의 알라 와인스타인(Alla Weinstein) 대표는 “해상풍력발전의 이러한 특성은 캘리포니아주의 전기 배전사업자가 야간 시간대에 무탄소(carbon-free) 에너지원으로부터 더 많은 전기를 끌어올 수 있도록 도와준다”라고 설명했다. 또한 그는 현재 캘리포니아의 전력 생산이 화석 연료 의존도에서 벗어나고 있는 시점에서 이 기술이 중요한 역할을 할 것이라고 말했다.

캘리포니아주 기후법은 2035년까지 전기 생산의 90%가 청정 자원으로 생산되어야 한다고 규정한다. 또한 캘리포니아주의 모든 신규 차량들은 탄소를 배출하지 않는(zero-emissions) 형태로 판매되도록 의무화된다. 이러한 변화는 전력망 수요를 증가시킬 것이다.

호치차일드(Hochschild)는 캘리포니아주 또한 부유식 풍력발전의 붐은 터빈의 날개, 타워 및 기타 구성 요소를 공급할 수 있는 항만 인근의 제조 부문을 포함한 경제 발전을 유도할 수 있을 것이라고 예측했다.

금전적 입찰 외에도 경매에 참여하는 회사들은 인력 교육에 투자하고 미국 내 풍력 공급망 개발을 지원하고 지역 거주민들과 소외된 지역 커뮤니티와 교류하며 신뢰를 쌓을 수 있다. 이러한 신뢰는 시장의 승자를 결정할 때 고려 사항이 된다.

그러나 캘리포니아주는 현재 거의 존재하지 않는 산업에 많은 희망을 걸고 있다.

미국 에너지부(Department of Energy)가 올해 초에 발간한 보고서에 따르면 지금까지 개발된 프로젝트는 소수의 소규모 시범용 사업으로, 총 전력 생산량이 약 125메가 와트에 불과하다. 현재 세계에서 가장 거대한 부유식 풍력발전 시설은 스코틀랜드 해변에 위치한 50메가 와트 규모의 킨카딘(Kincardine) 프로젝트이다. 에너지부 보고서에 따르면 중국, 일본, 프랑스, 노르웨이, 포르투갈에서도 소규모 프로젝트들이 진행되고 있다.

전 세계적으로 더 많은 부유식 풍력발전 시설 건설을 위한 대규모 계획들이 발표된 바 있다. 호주, 브라질, 한국, 영국의 계획을 합친다면 계획 중에 있는 풍력발전의 총 수용력은 2021년의 두 배에 이르는 60기가 와트 이상으로 증가한다.

미국 바이든 행정부는 2035년까지 15기가 와트 규모의 부유식 풍력발전을 달성하겠다는 국가적 목표를 설정하고, 이와 관련하여 소요되는 기술 비용을 70% 절감하기 위한 프로그램을 발표했다.

높은 비용

부유식 풍력발전은 여전히 매우 비싼 편이다. 현재 여러 지역의 소규모 프로젝트 데이터밖에 없어서 풍력발전 기술에 대한 정확한 수치를 제시하기는 어렵다. 미국 연방정부 에너지부(DOE) 보고서에 따르면 균등화 비용은 메가와트 시간(MWh) 당 약 200달러이다. (균등화 발전 비용은 프로젝트의 구축 및 운영 비용을 고려하여 프로젝트 수명 동안 계산된 평균치이다.)

미국 국립재생에너지연구소(US National Renewable Energy Laboratory)에 따르면 표준 해상풍력, 육상 기반 풍력 프로젝트 및 대규모 태양광 발전소는 각각 메가와트 당 약 80달러, 30달러 및 35달러로 운영된다. 정책이나 주정부가 인센티브를 제공하거나 필수사항으로 요구하지 않는 한, 이 넓은 비용 격차는 전기 배전업체가 장기 전력 구매건 계약에 서명하는 것을 확실히 꺼려 하게 만들 것이다.

캘리포니아의 기후법은 전기 배전업체를 압박하여 초기에는 더 비싸더라도 하루 중 더 많은 시간 동안 더 많은 전기를 무탄소 공급원으로부터 공급받도록 한다.

높은 비용 외에도 미국의 모든 부유식 풍력발전은 부담스러운 몇몇 규정과도 싸워야 한다. 100년이 넘은 존스법(The Jones Act)에 따르면, 미국 내의 한 장소에서 다른 장소로 상품이나 사람을 운송하는 모든 선박들은 미국 시민권자에 의해 제작 및 소유되어야 하며, 기본적으로 미국 국적의 선원이 운영해야 한다. 미국 로펌 모건 루이스 앤 보키어스(Morgan, Lewis & Bockius)의 해양산업 전문 변호사 칼 발렌슈타인(Carl Valenstein)은 “과거의 연구와 판례에 따르면 부유식 풍력 발전소는 이러한 제한사항의 적용을 받는다”라고 말한다.

문제는 조립된 부유식 풍력발전용 터빈을 견인하고 설치할 수 있는 규정에 부합하는 선박들의 수가 그리 많지 않다는 점이다. 외국 선박들이 현장에서 일부 작업을 수행하고 미국 국적의 선박들이 투입되어 일부 작업을 할 수도 있다. 그러나 미국이 고정식 및 부유식 해상풍력발전의 목표를 모두 달성하기 위해서는 무엇보다 미국 내 조선 부문이 빠르게 움직여야만 한다.

발렌슈타인은 “사람들은 내년 어느 시점에 ‘현재 일정에 따라 이 계획을 시행하려는데 어디서 선박을 구하나요?’라고 질문할 것”이라고 예측했다. 또한 “이런 프로젝트가 한꺼번에 진행된다면 역량의 제약을 실감하게 될 것이다. 이런 선박들을 하루아침에 건조할 수는 없다”라고 말했다.

캘리포니아가 헤쳐나가야 할 문제는 여전히 많이 남아 있다. 캘리포니아주의 여러 항구들은 수심이 매우 얕고 교량의 높이도 낮아서 해상으로 운반하기 전에 조립하는 것이 훨씬 더 쉬운 대형 터빈이나 타워, 플랫폼들을 수용할 수 없다.

또한, 계획 중인 모든 해상풍력 터빈을 전기에 연결하는데 필요한 송전용량을 개발하는 데 수백억 달러가 소요될 수 있다. 캘리포니아주의 주요 전력망을 관리하는 캘리포니아 독립 시스템운영사(California Independent System Operator)에 따르면 훔볼트 카운티(Humboldt County) 인근 부지에서 4기가 와트의 전기를 수용하는 데만 50억 달러에서 80억 달러의 비용이 들 수 있다.

마지막으로, 허가 문제가 있다. 연방 경매에서 낙찰되는 것은 단지 시작일 뿐이다. 모든 낙찰된 개발자는 여전히 여러 연방, 주정부, 지역 기관의 긴 환경 관련 검토 및 인가 절차를 거쳐 최종적으로 30개 이상의 허가를 받아야 한다. 와인스타인(Weinstein)은 이 이 모든 과정이 5년에서 7년까지 걸릴 수 있다고 말한다.

캘리포니아 주민들은 주요 개발 프로젝트를 좌절시키거나 지연시키는 것으로 잘 알려져 있다. 그들은 눈에 보이든 안 보이든 간에 특히 연안에서 진행되는 개발 프로젝트에 민감하다. 

바람잡기

여러 가지 어려움에도 불구하고 부유식 풍력발전을 지지하는 전문가들은 여전히 낙관적이다.

미국 국립재생에너지연구소(National Renewable Energy Laboratory)에서 해상풍력 연구를 이끌고 있는 월트 뮤지얼(Walt Musial)은 업계가 파일럿 규모를 넘어서고, 개발자들이 거대한 부유식 풍력시설을 많이 건설하며 경험을 쌓는다면 비용은 낮아질 것이라고 예측한다.

연구 단체들은 2030년까지 풍력발전의 생산 비용이 메가와트 시간(MWh) 당 약 200달러에서 58 달러 내지 120 달러까지 내려갈 수 있다고 추정한다. 그렇다고 해도 해상풍력을 이용하려면 여전히 태양광 및 육상풍력보다 더 많은 비용이 필요하다. 그럼에도 불구하고 해상풍력을 이용한 발전은 전체 에너지 포트폴리오에서 중요한 역할을 차지한다.

해상풍력 기술도 발전하고 있다. 터빈 자체의 높이도 높아지고 있고, 어떤 장소에 건설되든 더 많은 전기와 수익을 만들어 낸다. 몇몇 연구 단체와 기업들도 항만과 교량의 제약 조건 내에서도 쉽게 작업할 수 있도록 새로운 유형의 부유식 해상 발전용 플랫폼과 전력배송 방법을 개발 중이다.

덴마크에 본사를 둔 스티스달(Stiesdal)은 심해에 도달할 때까지 바닥에 떨어지지 않는 용골을 갖춘 모듈식 부유식 플랫폼을 개발했다. 용골(keel)은 선박 하단의 중앙부를 가로지르는 배의 중심 축을 의미한다. 이 플랫폼은 비교적 수심이 얕은 항구에서부터 심해까지 끌어 이동시킬  수 있다.  

한편, 샌프란시스코의 스타트업 아이키도 테크놀로지스(Aikido Technologies)는 터빈을 수평으로 이동시킨 후, 심해에서 터빈을 세우는 방법을 개발하고 있다. 이렇게 하면 해상풍력발전에 사용되는 커다란 구조물도 교각 아래를 지나갈 수 있다. 이 회사는 자사의 설계 방식을 이용하면 개발자들이 미국 내 모든 항구들을 자유롭게 드나들 수 있다고 주장한다. 미국 내 약 80%의 항구들은 교량과 공항의 제한 때문에 구조물의 높이를 제한하고 있다.

미국 내 연방정부, 주정부들 및 지역 기관들은 캘리포니아주와 미국 내 항구들에 대한 평가를 수행하고 있다. 부유식 풍력발전 프로젝트에 가장 적합한 위치의 항구는 어디인지, 그리고 프로젝트를 실현시키기 위해 어떤 개선점들이 필요한지를 평가하고 있다.

미국, 유럽연합, 중국 및 기타 국가 정부들의 정책도 해상풍력 터빈의 자국 내 제조 및 지원 인프라를 개발하고 성장시키기 위한 인센티브를 제공한다. 올여름 바이든이 서명한 인플레이션 감축법(Inflation Reduction Act)도 마찬가지 정책을 담고 있다.

마지막으로, 캘리포니아주의 허가 문제에 대해 호치차일드(Hochschild)는 주정부의 에너지위원회가 해상풍력 목표를 설정하도록 한 2021년의 주 법률안은 풍력발전에 필요한 장기 계획도 요구한다고 지적했다. 여기에는 인가 절차를 간소화하기 위한 전략적 계획도 포함된다.

부유식 풍력발전의 약속에도 불구하고, 비용 경쟁력을 확보하고 계획된 목표를 달성하기 위해서는 인프라, 제조 등에 대규모 투자를 해야만 한다. 캘리포니아주가 전례 없던 속도로 대형 프로젝트를 건설해 가야 할 필요가 있다는 점에는 의심의 여지가 없다. 이를 성공적으로 해낸다면 캘리포니아주는 야심찬 기후 목표를 달성하기 위해서 방대한 해안 자원을 활용하는, 중요하고 새로운 청정에너지 분야의 선두주자로 자리매김하게 될 것이다.