[국가별 현황]

풍력 발전의 대표주자는 미국과 유럽연합을 위시로 한 선진국들이다. 미국은 정부와 기업 차원에서 풍력 발전에 많은 투자를 하고 있으며 서부에서 중부, 북부와 남부, 북동부까지 풍력 발전소를 계속해서 건설하고 있다. 드넓은 국토와 난류 덕분에 풍력 발전에 적합한 땅이 많은 덕분. 본토 외에도 알래스카, 하와이, 푸에르토리코에도 풍력 발전소를 건설했다. 다만 동남부는 풍력 발전소가 없다시피 하다. 풍력 발전량이 제일 많은 곳은 텍사스 주로 이곳에서만 풍력 발전으로 20,000 MW 이상의 전기를 생산하고 있다. 지금은 발전 단가도 낮아져서 풍력 사업이 연년 성장세를 띠고 있다. 대체에너지 중에서도 꽤나 각광 받고 있는 만큼 역할을 톡톡히 하고 있다.

실제로 미국은 대체에너지 중에서 풍력이 가장 많은 발전 비율을 차지하고 있다. 2024년 예측 기준으로 풍력이 156GW로 단연 수위에 있고, 다음이 태양광으로 130GW, 원자력 97GW, 수력 80GW 순이다. 풍력 발전에 가장 적합한 국가의 조건이 자본과 기술이 있는 선진국이면서, 바람이 일정하게 부는 처치곤란한 넓은 땅이 필수라는 사실을 재확인시켜준다.

유럽연합 가입국들을 포함한 주요 유럽 국가들에서도 풍력 발전이 각광 받고 있으며, 덴마크는 2015년 전체 전력의 42%를 풍력 발전으로 충당해 발전 비율 세계 1위 기록을 세우기도 했다. 유럽은 북대서양 난류의 영향으로 자연재해로부터 비교적 안전하고 편서풍이 불어오는 만큼 풍력 발전에 매우 적합하다. 그 외에 캐나다, 일본, 호주, 뉴질랜드에서도 풍력 발전 비율이 증가하는 추세다. 인구가 많은 중국과 인도에서도 꽤 많이 짓고 있다. 건설된 수와 발전 용량은 선진국들에 뒤지지 않을 정도다. 특히 중국은 풍력 발전 용량이 세계 1위다.

말라위의 농촌 소년 윌리엄 캄쾀바는 14살 나이에 풍차를 만들어 자전거발전기에 연결해 화제가 되었다. 학교도 제대로 다니지 못하던 소년이 도서관의 헌책들을 읽어서 풍력 발전의 원리를 이해하고 승압기, 차단기까지 만들어 전구, 라디오, 휴대 전화 등을 사용한 것. 별 거 아닌 거 같지만 말라위 농촌은 물론이고 아프리카 대부분이 건전지나 충전용 배터리(이마저도 좀 돈 있는 편) 빼면 전기 구경하기도 힘든 동네다!

그 밖의 아프리카 국가들은 풍력 발전 비율이 매우 적다. 그나마 제일 많은 곳은 남아프리카 공화국이며 그 다음이 북아프리카에 위치한 모로코와 이집트 순이다. 그 외에 에티오피아, 튀니지, 카보베르데 등 그나마 안정적인 곳에서나 쓰이는 편.

그리고 선진국 기준으로는 원해의 해상 풍력(Offshore)의 경우 발전 단가가 다른 발전 방식보다 낮다. 미국의 경우 원자력 발전과 비교해도 많이 저렴한 편. 워낙 땅이 넓은 덕분이다. EIA 보고서 그러나 한국의 경우 풍력 발전 단가는 아직 원자력보다는 비싸고 LNG/석유 발전보다 저렴한 수준이다. EPSIS 2016년 보고서 유럽의 경우 MWh당 110 유로 선이던 해상 풍력 발전 판매가격(전기저장시설 포함)이 2019년 기준 75 유로 선으로 떨어지고 2025년에는 50-60 유로 선으로 하락해 통상적 석탄 발전보다 저렴해지는 그리드 패리티(Grid Parity) 덕분에 머지않아 보조금이 필요 없어질 전망이다.

[현황]

세계의 유명한 풍력제조사는 베스타스, 지멘스, GE 발전사업부(구 알스톰) 3사이며 각 회사의 모델마다 차이가 있다.

풍력운영사는 자국에서만 시장을 형성하고 있는 중국을 제외하곤 스페인의 악시오나와 일본의 유러스에너지가 유명하다. 현재 국내의 영양풍력발전은 악시오나에서 운영 중이며, 태백의 고원풍력발전과 태기산풍력발전은 유러스 에너지가 운영 중이다.

국내의 풍력제조 기술은 위 3사에 뒤쳐져, 현대중공업을 필두로 모두 망했어요. 현재 유니슨이 버티면서 어떻게든 수주를 따내려하지만, 아무리 국산이라도 운영사 입장에서 고장이 많이 나면 전부 손실이고 인력 낭비이다. 풍력 터빈이라는 게 덴마크의 베스타스나 미국의 GE처럼 수많은 설치 실적으로 인한 검증 과정이 필요한데 유니슨과 두산은 미미한 설치 실적으로 인하여 세계 시장에서는 물론이거니와 국내 시장에서도 외면받고 있다.

세계적으로 풍력 터빈의 규모는 커지고 있고 블레이드 크기도 커지고 있다. 대체로 타워 높이가 100m이면 블레이드 길이는 50m 내외이다. 무턱대고 크고 용량이 큰 터빈을 쓸 수 없는 게 바람이 강한 곳은 블레이드가 커질수록 한계풍속이 낮기 때문이다. 반대로 바람이 약한 곳에서는 작은 블레이드가 회전하지 못하기 때문에 큰 블레이드를 써야 한다. 바람이 너무 세면 터빈을 정지시켜야 한다. 그렇지 않으면 위의 사고 영상처럼 부서진다.

2024년 세계 최대 ‘목조’ 풍력 발전 터빈은 스웨덴에서 만들어졌다.
2026년 세계에서 가장 큰 크기의 풍차는 중국에서 만들어 대만 해협의 해상에 설치 예정이다.

[종류] 

항력형 풍력 발전

• 양력형 풍력 발전

• 수평형 풍력 발전기: 가장 많이 볼 수 있는 바람개비 형태의 발전기. 풍향계와 풍속계 기능이 필수적이다. 대부분 블레이드의 날개가 3개지만 2개인 것도 있다. 다만 날개가 그 이상으로 많은 것은 없는데, 날개가 3개일 경우 비용 대비 가장 높은 효율을 보이기 때문이다. 다른 이유로는 날개 하나가 10t은 되는데 날개가 3개를 초과하면 윈드 타워가 무게를 못 견딘다. 약 63m의 블레이드 길이를 가지는 풍력발전기 한 대가 11.4m/s의 풍속에서 5MW를 뽑아 낸다고 알려져 있다.

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    지상

  • 해상

  • 특징: 로터축이 지면과 평행하며, 대부분의 상업적 풍력 발전소에서 사용하는 전통적인 모델이다.
    장점: 효율성이 높고, 대규모 발전에 적합하다.
    단점: 높은 터빈 타워가 필요하고, 바람의 방향에 따라 방향 전환 장치가 필요하다.

• 수직형 풍력 발전기
  회전축에 대한 고려가 필요없으며 약한 바람으로도 전력 생산을 기대할 수 있어서 도심에도 설치가 가능한 소형 풍력 발전기로 관심을 받고 있다.

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    소형
    특징: 로터축이 지면과 수직을 이루며, 바람의 방향에 상관없이 에너지를 생산할 수 있다.
    장점: 설치가 간편하고 유지보수가 용이하다.
    단점: 수평축 풍력발전기에 비해 에너지 효율이 낮을 수 있다.
    종류: 다르리우스(Darrieus), 사보니우스(Savonius) 터빈 등이 포함된다.

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• 해상 풍력발전(Offshore Wind Turbines)

  특징: 바다나 호수와 같은 해상에 설치되어, 육상보다 일정하고 강한 바람을 이용할 수 있다.
  장점: 육상 풍력발전 대비 더 높은 에너지 효율과 생산성을 자랑한다.
  단점: 설치 및 유지보수 비용이 높고, 해양 환경에 대한 영향을 고려해야 한다.