재생에너지 자원 잠재량은 일반적으로 이론적 잠재량에서부터 시작하여 단계별 피라미드 형 구조를 이루며, 각 단계의 정량적인 잠재량을 산정하기 위해서는 자원량, 지리적인 여건, 기술요소(에너지효율, 가동률, 수거율 등), 환경성 등에 관한 표준계수가 마련되어야 한다 (산업통상자원부, 한국에너지공단 신재생에너지센터, 2018, p.94).
<그림 2-4>의 좌․우 그림은 각각 미국 국립재생에너지연구소(NREL: National Renewable Energy Laboratory)와 국제재생에너지기구(IRENA: International Renewable Energy Agency)에서 사용하는 재생에너지 자원잠재량의 정의를 도식적으로 보여준다.
주: (좌) US NREL, (우) IRENA
자료: 1) NREL, “Renewable Energy Technical Potential”, 검색일: 2019.12.16.
2) IRENA, “Renewable Energy Technical Potential”, 검색일: 2019.12.16.
<그림 2-4> 재생에너지 잠재량의 정의
우리나라 재생에너지 자원 잠재량은 한국에너지기술연구원에서 산출하여 산업통상자원 부 산하 한국에너지공단이 ‘신재생에너지 백서’를 통하여 격년으로 발표하고 있다.
전 세계적으로도 재생에너지 보급에 있어서 정확한 잠재량 산정이 필수적이기 때문에
<그림 2-5>와 같이 지속적인 연구가 진행되고 있으며, 우리나라에서도 잠재량 산정에 대한 노력을 지속하여야 할 것으로 판단된다.
16 ∣ 신재생에너지 확대와 미래 환경변화 대응을 위한 중장기 발전방향: 육상풍력 발전사업의 현황과 추진방향
자료: IRENA, “Studies on Renewable Energy Potential”, 검색일: 2019.9.19.
<그림 2-5> 재생에너지 잠재량의 국가적 분포
본 절에서 국내 풍력 에너지 잠재량 산정기준 및 방법, 잠재량 산정결과는 2018년 신재생 에너지백서(산업통상자원부, 한국에너지공단 신재생에너지센터, 2018, pp.106-114)를 기 준으로 다음과 같이 정리하였다.
풍력자원 잠재량의 경우에는 육상과 해상으로 구분하여 산출한다. 이는 육상과 해상에서 풍력발전단지 입지조건 및 풍력자원 등의 제반 여건이 상이할 뿐 아니라 풍력터빈도 육상용 과 해상용이 구분되기 때문이다. 풍력자원 잠재량은 한국에너지기술연구원 신재생에너지자 원정책센터에서 구축한 후 지속적으로 정확도를 향상시키고 있는 공간해상도 1㎞급의 풍력 자원지도와 공간해상도 30m급의 각종 국가지리정보를 이용하여 이론적, 기술적 잠재량 및 시장 잠재량을 단계적으로 산정한다. 풍력자원지도의 신뢰성은 전력거래소 전력통계정 보시스템의 풍력발전량 자료를 이용한 검증을 통하여 확인한 바 있다.
풍력자원 잠재량은 전 국토를 1㎢ 크기의 격자로 나누고 각 격자에 풍력자원과 영향요인 에 관한 정보를 입력한 후, 입력된 정보를 이용하여 격자별로 잠재량을 이론적, 기술적 잠재 량, 그리고 정부의 지원정책 및 규제정책을 반영한 시장 잠재량 순서로 순차적으로 산정한 다. 이때 각각의 잠재량 산정을 위한 정의는 <표 2-1>과 같다.
제2장 육상풍력 발전사업의 기술적 입지조건 및 시장 잠재량 ∣ 17
18 ∣ 신재생에너지 확대와 미래 환경변화 대응을 위한 중장기 발전방향: 육상풍력 발전사업의 현황과 추진방향 (Levelized Cost of Energy; 균등화발전원가)을 산정하여 SMP(System Marginal Cost;
계통한계가격) 보다 클 경우 경제성이 없는 것으로 판단하여 제외하였다. 이때 지원정책 영향요인으로 REC(Renewable Energy Certificate; 신재생공급인증서) 등을 적용하였고, 그러면 격자별로 연산을 수행하여 (LCOE ≤ SMP + REC)의 조건을 만족한 격자만이 시장 잠재량의 영역으로 포함되게 된다.
제2장 육상풍력 발전사업의 기술적 입지조건 및 시장 잠재량 ∣ 19
20 ∣ 신재생에너지 확대와 미래 환경변화 대응을 위한 중장기 발전방향: 육상풍력 발전사업의 현황과 추진방향
구분 육상 해상
CAPEX 2,500,000원/kW 5,000,000원/kW
OPEX 47,500원/kW/년 210,600원/kW/년
설비이용률 격자별로 육·해상 표준풍력터빈의 성능곡선 및 손실계수에 따라 차등 (육상풍력 평균 20.1%, 해상풍력 평균 34.1%)
할인율 6%
효율감소율 0.3%
O&M 증가율 2.5%
설비수명 20년
자료: 산업통상자원부, 한국에너지공단 신재생에너지센터(2018), p.109.
<표 2-5> 육·해상 풍력발전 LCOE 추정 전제조건
(단위: 원/kW, 원/kW/년, %, 년)
이러한 과정을 통하여 산출된 우리나라의 풍력자원 잠재량은 ‘2018 신재생에너지 백서’
에 게재되었으며 <표 2-6>과 같다. 타 재생에너지 잠재량에 비해 상대적으로 풍력자원 잠재 량이 작은 이유는 환경규제에 의한 영향으로 판단된다.
제2장 육상풍력 발전사업의 기술적 입지조건 및 시장 잠재량 ∣ 21
구분설비용량(GW)연간발전환산량 (TWh/년, TWhth/년)최종에너지(103TOE/년)1차에너지(103TOE/년) 이론적기술적시장이론적기술적시장이론적기술적시장이론적기술적시장 태양광106,8311,807321137,3472,33841111,811,842201,06835,34628,980,217493,31886,721 열106,8314,778150137,3476,18119111,811,842531,56616,42611,811,842531,56616,426 풍력육상499352179427563981,01265,0163,353198,762159,5168,229 해상462387221,3851,17671119,110101,1366,106292,235248,13614,981 수력2812324641921,1563,52677451,9068,6511,899 지열천부22,2361,25633455,796932294,798,45680,1522,4944,798,45680,1522,494 심부350303,066190263,6761,6340646,9264,0090 해양
조류43010903,7669570323,87682,3020794,626201,9270 조력131111124629,6323,95620323,6329,706497 파력1291801,12840097,0083,4400238,0088,4400 해수 온도차발전64005574047,9023440117,5278440 냉난방1590855107,3104,38607,3104,3860 바이오12100.4897237,6776,19024818,83615,188609 폐기물6444532323,8452,7392,7399,4336,7216,721 합계237,9068,756852341,91112,64578729,404,3441,087,45567,68947,989,7161,772,560138,577 자료: 산업통상자원부, 한국에너지공단 신재생에너지센터(2018), p.97.
<표 2-6> 국내 신재생에너지 잠재량
22 ∣ 신재생에너지 확대와 미래 환경변화 대응을 위한 중장기 발전방향: 육상풍력 발전사업의 현황과 추진방향
<그림 2-6>과 <그림 2-7>은 각각 우리나라의 육상 및 해상 풍력자원 시장 잠재량 분포도 로, 지도의 우측에 도별 잠재량의 순위를 표시하였다. 육상풍력의 경우 상대적으로 풍력자 원이 우수한 강원도보다 경상북도가 월등한 잠재량을 보이고 있는데, 이는 강원도에는 백두 대간, 정맥, 지맥, 기맥 등의 다양한 환경규제로 인하여 보급에 장애가 있음을 의미한다.
해상풍력의 시장 잠재량은 전라남도가 가장 우수한 것으로 나타났는데, 수심이 얕은 서해안 의 경우 상대적으로 풍속이 약하여 경제성이 떨어지기 때문에 것으로 평가된다.
자료: 산업통상자원부, 한국에너지공단 신재생에너지센터(2018). p.113.
<그림 2-6> 국내 육상풍력 시장 잠재량
제2장 육상풍력 발전사업의 기술적 입지조건 및 시장 잠재량 ∣ 23
자료: 산업통상자원부, 한국에너지공단 신재생에너지센터(2018). p.114.
<그림 2-7> 국내 해상풍력 시장 잠재량