한국 전체 가구에 원활한 전기 공급을 위해 해상풍력발전 터빈은 총 몇 대가 필요할까?


매 순간 필요한 전기를 끊김 없이 공급 받는 것은 현대인의 삶의 질을 유지하는데 무척 중요하다. 여름에 폭염이 지속되면 소요되는 전기의 양을 계산하느라 분주하다. 전기가 끊기지는 않을까 노심초사한다.

한국에서는 지난 2011년 9월 15일 오후 3시 11분 전국 거의 곳곳에서 정전사태가 발생해 거의 대정전 직전까지 이르렀다가 가까스로 복구됐다. 한국 전력 공급 역사상 가장 큰 블랙아웃(대정전) 사태로 기록되고 있다.

가장 최근인 2023년과 2022년에는 파키스탄과 방글라데시에서 전기 공급이 완전히 끊겨 각각 2억 3천만 명과 1억 4천만 명이 고통을 겪었다. 2012년에는 인도(India)에서 블랙아웃이 발생하여 총 6억 2천만 명이 빛이 없는 세상에서 2일 동안 생활해야 했다.

선진국으로 알고 있는 미국과 캐나다(아메리카 북동부 지역)에서도 지난 2003년 8월 14일 전기 공급이 중단되었다. 이 사태로 약 5500만 명이 3일 동안 암흑의 세상에서 살아야 했다.

대규모 정전 사태 리스트: 최근 발생 연도 순으로 정렬 (Source: Wikipedia.org)

한국 전체 가구가 생활에 필요한 전기를 모두 해상 풍력발전으로 충당하는 가까운 미래 세상을 상상해 보고자 한다. 이를 위해서는 총 몇 대의 해상 풍력 발전 터빈이 바다에 세워져야 할까?

2023년 11월 기준으로 한국의 총 가구 수는 2,273만 가구이다. 인구가 줄고 있음에도 2022년도에 비해 가구 수는 1.5% 증가했다. 혼자 생활하는 1인 가구가 증가하고 있는 것이 주요 원인이다.

2023년도 기준으로 한국 1가구 당 연간 11,347 킬로와트의 전기를 소비했다. 이를 시간으로 계산하면 1시간에 1.3 킬로와트의 전기를 각 가정에서 소비하고 있다.

중국 ‘밍양 스마트 에너지'(MingYang Smart Energy) 회사가 기술을 보유한 세계 최대 풍력 발전(20MW) 터빈. 초속 79.8미터 태풍까지 견디도록 개발되었다 (Image: myse.com.cn 화면 캡처)

2024년 9월 현재, 세상에서 가장 큰 해상 풍력발전 터빈이 설치된 곳은 중국에 있다. 하이난(Hainan) 섬에 설치된 Mingyang MySE 20MW 으로 알려진 세계 최대의 해상 풍력 터빈이다. 이 터빈의 최대 발전 용량은 시간 당 약 20메가와트(MW)에 달한다. (위 사진)

한국 기술은 아니지만, 위의 해상 풍력 터빈을 3면이 바다인 한국의 동해안-남해안-서해안을 감싸면서 설치한다고 가정해 보자. 한국 전체 가구가 소비할 전기를 안정적으로 생산하기 위해서 해상 풍력 터빈 총 몇 대가 필요할까?

한국 1가구 당 연간 평균 전력 소비량은 11,347 킬로와트(kWh)이다. 이 기준 값에 한국 전체 2,273만 가구를 곱하면 1년에 필요한 총 소비 전력은 2,578억 킬로와트kWh이다.

풍력 발전 터빈의 발전 용량 단위는 메가와트(MW)이다. 따라서 총 2578억 킬로와트(kWh)를 메가와트로 변환하면 한국이 필요한 연간 소비 전력은 2억 5,780만 메가와트(MWh)가 된다.

해상 풍력 발전 터빈 1개의 최대 발전 용량은 시간 당 20메가와트(MWh)이다. 그러나, 바람의 속도에 따른 변화를 감안하여 약 50퍼센트의 성능만 발휘한다고 가정해야 한다.

이를 감안하면 풍력 터빈 1기의 연간 총 발전 용량은 87,600 메가와트(MWh=20MW*24시간*365일*0.5)가 된다. 이를 토대로 계산을 하면, 한국 전체 가구가 1년 동안 필요한 전기를 순수한 해상 풍력 발전 만으로 공급하려면 총 2,943개의 해상 풍력 터빈이 필요하다.

미국 달러 US Dollar (Image: Unsplash)

해상 풍력 터빈 발전 시설 설치에 소요되는 건설 기간과 비용은 얼마나 들까?

20메가와트 급 초대형 해상 풍력 발전 터빈 1기를 설치하는데 소요되는 평균 비용은 약 8천만 달러 (원화 약 1,000억 원)이다. 보편적으로 해상 풍력 터빈 1기 건설 비용의 범위는 대략 6천만 달러에서 1억 달러 (Range $60 million to $100 million) 전후이다.

10기를 건설하면 1조, 100기를 건설하면 10조, 1,000기를 해상에 설치하는데에는 총 100조가 소요된다.

얼핏 생각하면 무척 큰 금액이지만, 원자력 발전소 하나를 건설하는데 약 32조가 들어가고, 건설 기간도 10년 이상, 핵 폐기물 관리에 기약없이 돈을 쏟아부어야 하는 것에 비하면 결코 비싸지 않다.

2035년을 목표로 1년에 100기씩 건설 완료를 목표로 차근차근 건설하면 되기 때문에, 연간 소요되는 예산은 10조 전후면 충분하리라 예상한다.

실질적인 해상 풍력발전 시설 건설 비용은 바다의 환경에 따라 달라진다. 한국의 경우에는 수심이 낮은 서해안은 동해안에 비해 당연히 건설 비용은 좀 더 저렴할 것이다.

건설 기간은 해양 생태 환경 조사 및 평가에서 기존 전력망과 연결까지 모두 포함하여 최대 3년이 소요된다.

행정 절차가 완료된 이후, 해상 풍력 발전 터빈 설치를 위한 실제 건설 기간은 최소 6개월에서 최대 1년이면 완료 가능하다. 해상 풍력 발전 터빈 설치에 필요한 건설 기술은 일반적인 생각보다 무척 발달되어 있다.

<참고문헌 References>

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