풍력발전산업의 최근 동향

풍력발전산업의 동향분석
기사입력 2011.10.14 15:03
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세계는 녹색성장 패러다임 속에서 전체 에너지 중 신재생에너지 생산을 증폭하고자 노력하고 있다. 특히, 신재생에너지 중 풍력비중은 2006년 1.1%에서 2007년 1.4%로 증대되었고, 신재생에너지 발전량 중 풍력발전량 비중은 2007년 8.6% 수준에 이르고 있다. 이러한 의미에서 풍력발전의 산업동향 및 시장 환경을 분석하고 세계 풍력보급현황 및 전망에 대해 기술하는 것은 매우 시의 적절한 의미가 있다.

  본 고에서는 먼저 풍력산업의 구조를 이해하고, 풍력발전의 부품제조 동향과 풍력발전 업체들의 산업구조를 분석하였다. 나아가 세계 풍력보급현황을 시계열적으로 확인하고 풍력발전의 미래전망까지 기술하였다. 이러한 국제동향 속에서 풍력산업은 몇몇 유럽 제조사들이 강세를 보이고 있는바 국내 풍력발전산업의 경쟁력 강화를 위한 정책마련이 시급한 상황이다.

1. 풍력산업의 개요

국내에 보급된 풍력발전 시스템 제조사는 대부분 vestas, Gamesa, Neg-Micon, Acciona, Mitsubishi 등 외국 업체에 집중되어 있고 국산은 4기가 설치되어 있다(2008년 기준). 국내의 풍력발전사업은 사업주체가 대부분 공기업 및 지자체를 중심으로 하고 있으며, 이들의 사업 및 계획에 좌우되고 있는 실정이라고 할 수 있다. 한편, 풍력발전에 대한 성능 및 신뢰성은 유럽제품이 압도적인 우위를 점하고 있으며, 앞으로도 유럽업체들의 강세가 지속될 전망이다.

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재생에너지원 중에서 가장 경제성이 높은 에너지원인 풍력산업분야는 큰 고용효과를 가지고 있다. 특히 기계, 항공, 전기 ? 전자, 기상, 재료, 토목, 해양 등에 광범위하게 연관이 있고, 풍력단지 개발단계 중 건설 및 운영부분이 많은 자금과 인력투입이 소요되는 분야이며, 이 중 해상풍력의 경우 55% 이상을 차지한다. (그림 1)은 풍력산업의 산업구조를 보여준다.

최근 들어 풍력시장의 급성장으로 부품업체도 설비투자에 적극적이다. 최근의 급성장으로 인해 부품 부족현상이 생기고 있고, 이를 해결하기 위해 시스템업체가 자체 생산능력을 증가하고 있으며 부품업체들도 적극적으로 투자를 시작하고 있다.

특히, 블레이드는 풍차 제조원가의 20~25%를 차지하는 주요 구성품으로, 주요 소재로는 ‘Epoxy Resin’이 주로 사용되고 있다. 블레이드 제조업은 노동집약적 산업이며 물류비용이 큰 부품이고, 설계/해석/시험기술은 고기술을 요구하는 고부가가치 분야로서 블레이드의 제조기술은 상대적으로 노동집약적인 성격이 강하다.

기어박스는 풍차의 핵심 구성품으로 제조원가의 10% 이상을 차지한다. 윈드터빈 제조원가의 11~15%를 차지하며, 풍차의 신뢰도를 결정하는 가장 중요한 요소로 지적된다. 또한, 발전기는 제조원가의 3~5%를 차지하는 부품으로 대부분 다국적기업이 제조하고 있다.

한편, 타워는 풍차 제조원가의 18~27%를 차지하는 주요 구성품으로서 대용량화가 될수록 제조원가 비중은 증가한다. 5㎿급에서는 제조원가 비중이 30% 이상을 차지하며, 물류비용이 크기 때문에 로컬업체에서의 소싱이 일반적이고, 국내 업체도 상당한 능력을 갖추고 있다.

2. 산업구조 분석

풍력발전산업의 밸류체인은 풍차 기술개발 설계 제조부문, 건설 프로젝트 운영부문, 전력마케팅 판매부문으로 구성되어 있다. 발전 장비의 특성상 다양한 기능을 구현하는 다수의 컴포넌트로 구성되어 부품 ? 소재에서 End-Product까지의 관련산업분야 연계가 협업관계를 형성하고 있다. 따라서 풍력발전산업에 신규 진입하기 위해서는 많은 기업이나 기관과 교섭해야 하고 긴 시간이 필요하기 때문에 기술과 프로젝트 운영 및 마케팅의 협업이 중요하다.

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풍력발전 업체들은 풍력발전의 핵심인 풍력터빈 공급중심 사업자와 단지조성, 인허가, 운영보수까지 일괄공급(Turnkey)하는 업체로 구성할 수 있다. 전반적으로 세계 주요 풍력사업자(최전방 업체, End-Product)들은 경쟁력 있는 분야는 집중 개발하고 기타 부품 ? 소재는 자회사 또는 아웃소싱하는 핵심구성품에 대해서는 내부 제조역량을 확보하기 위한 수직계열화를 강화하고 있으며 이를 위해 수직통합을 위한 과점화가 전망되고 있다.

한편, Mitsubishi나 Vestas는 풍력터빈 공급중심이며, Gemesa는 터빈부터 서비스까지 일괄공급, GE, Enercon, Siemens 등은 그 중간전략을 채용하는 업체들이다. Mitsubishi와 Gamesa, Suzlon은 로터/블레이드에서 타워까지 일괄생산방식을 채택하고 있으나, Vestas, GE Wind 등은 로터블레이드, 발전기 등 핵심부품에 집중하고 있다.

풍력발전은 태양광발전과 마찬가지로 시장의 성장과 함께 경쟁이 심해져서 비용감축이 요구되고 있어 Gamesa와 같은 수직통합 과점화가 주목받을 것으로 예상되고 있다. 2000년대 들어 풍력발전의 대형화 및 기술 집약에 따른 재정압박으로 글로벌대기업 GE Wind, Siemens, Alstom 등의 M&A가 활발하고 풍력산업을 미래 성장동력으로 잠재력을 인정하여 M&A를 통해 기업성장 및 수직계열화의 주요 도구로 활용하고 있다. 2008년 기준 Vestas(덴마크), Enercon(독일), Gamesa(스페인), GE Wind(미국), Siemens(덴마크) 등 상위 5개 업체가 세계 풍력발전 설치용량의 76.3%를 차지하며 과점현상을 보이고 있다.

3. 시장환경 분석

국내 풍력발전 보급현황은 [표 2]에 제시되어 있다. 신재생에너지 중 풍력비중은 2006년 1.1%에서 2007년 1.4%로 증대, 신재생에너지 발전량 중 풍력발전량 비중은 2007년 8.6% 수준이다. 2008년 말 기준 신규 설치용량은 105㎿(계통연계기준)이다.

총 발전량 대비 신재생에너지 발전량 비중은 2008년 1.2%에서 2020년 4.7%, 2030년 7.7%에 이를 전망이다. 이 중 풍력발전량은 신재생전력량 대비 2010년 13.9%, 2020년 37%, 2030년 42.1%를 차지할 전망이다.

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4. 세계 풍력 보급현황 및 전망

전 세계 풍력발전 누적설치용량은 2000년 17,400㎿에서 2008년 120,798㎿로 약 7배 규모로 증가하였고, 최근 3년간 매년 신규 설치용량이 2006년 15,245㎿, 2007년 19,865㎿, 2008년 27,051㎿로 급격히 증가하는 추세에 있다.

해상풍력은 2008년 한 해에만 350㎿가 신규 설치되었고, 2008년까지 누적용량 1,473㎿가 운영 중이며, 99% 이상이 유럽에 설치되어 있다. 유럽풍력협회(EWEA, European Wind Energy Association)의 목표에 따르면 2020년까지 전 세계 전력소비량의 12%를 풍력에너지로 대체할 예정이며, 이를 위해 약 70GW까지 해상풍력발전을 늘릴 계획을 세우고 진행 중에 있다.

한편, 중국의 지속적인 풍력발전 보급 확장에 따라 세계 풍력개발 성장세는 지속될 전망이다. 향후 1~2년은 미국의 경우 자금사정과 경기하락의 영향으로 개발이 주춤할 것이나 중국의 성장은 지속될 것으로 보이며, 이에 따라 세계 풍력 설치규모가 꾸준히 성장할 것으로 보인다.

GWEC는 지금부터 5년 후인 2013년까지 총 누적용량이 332GW에 달할 것으로 예측하고 있다. 2013년 한 해에만 56.3GW가 신규 설치될 것이며, 이는 2008년 설치규모의 2배로 성장할 것이다. 연평균성장률은 총 설치용량 면에서 22.4%, 당해 시장규모면에서 15.8%가 예상된다.

세계 풍력시장은 보수적(Reference) 상황 속에서도 지속적인 고성장을 통해 2015년 233GW, 2020년 352GW에 달할 것으로 보이며, 이상적인(Advanced) 상황을 고려하면 2015년 486GW, 2020년 1,081GW에 달하는 시장을 형성할 것으로 예상된다. 2030년까지 최소 497GW에서 최대 2,375GW까지 전망하고 있다. (그림 4)는 풍력산업의 시장규모를 2013년까지 예측한 자료이다.

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