풍력시장 설치 규모 갈수록 증가 추세...관련 철강 수요 年최소 1,300만톤 전망
피로저항 성능이 향상된 풍력 전용 강재의 개발 필요

6일, 한국철강협회가 포스코센터에서 스틸코리아(Steel Korea) 2022를 개최했다. 행사를 기념해서 열린 철강 현황 세미나에서 군산대학교 이대용 교수는 ‘풍력발전 지지구조물 현황 및 철강업계 대응 방안’을 주제로 발표했다.

이대용 교수는 포스코 철강솔루션연구소에서 전문연구원을, 포항공과대학 풍력대학원에서 겸직교수 등을 겸임함 풍력-철강재 전문가다. 이대용 교수는 풍력 시장에 대한 밝은 전망을 시작으로 발표를 이어 나갔다.

이대용 교수는 “육상풍력과 해상풍력을 합한 전 세계 누적 설치용량은 2021년 말 기준 837GW에 달하고 있다”라며 “2019년 이후 두드러진 증가세를 보이고 있는 상황”이라고 해석했다. 특히 전체 풍력 시장에서 해상풍력이 차지하는 누적 설치 비율도 점차 증가하는 것으로 나타났다. 해상풍력설치 비율은 2010년 1.5% 수준에서 2015년 2.8%, 2020년 4.8%, 2021년 6.8%로 꾸준한 증가세를 기록하고 있다.

또한 풍력발전 신규 설치 현황에서도 해상풍력이 증가할 것으로 기대되고 있다. 2021년 말 기준 풍력 신규 설치 용량은 93.6GW 수준으로 2020년 이후 매년 90GW 이상의 풍력시설이 신규 설치되고 있다. 이 중 해상풍력은 2019년부터 신규 설치 부문에서 매년 6GW 이상 유지되고 있다. 이 교수는 “오는 2025년 풍력 시장 규모는 120GW 수준으로 전망되고 있다”라며 “국제에너지협회(IEA)에서는 2025년 160GW, 2030년 280GW 등으로 더욱 긍정적 전망을 내놓고 있다”라고 설명했다.

이어 이대용 교수는 풍력 시장에서 철강이 소비되고 있는 현황에 대한 설명일 이어 나갔다. 이 교수는 “고정식 풍력을 기준으로 풍력터빈과 지지구조물, 해상변전소, 해저케이블, 설치 선박 및 장비, O&M 등에서 철강 수요가 발생하고 있다”라며 “풍력발전 분야 철강 수요량은 2021년 기준 1,520만톤(육상 1,100만톤, 해상 420만톤)으로 추정된다”라고 풀이했다.

아울러 이 교수는 “다만 2022년에서 2024년 3년간 해상풍력 분야의 일시적 시장점유율 하락으로 관련 철강 수요가 일부 감소할 수 있다”라며 “그럼에도 풍력 부문 철강 수요가 연간 1,300만톤 이상은 유지될 것”이라고 덧붙였다.

이어서 이대용 교수는 국내 철강업계가 풍력 분야에서 국제 표준화 활동을 강화하는 등 대응 방안을 적극 검토해야 한다고 제언했다. 그는 “현재 IEC 61400-6에 풍력 구조용 강재 규격으로 중국, 유럽, 일본, 미국 등 4개국 강재만 등재된 상황이다”라며 “국제 표준화 활동 강화를 통해 국산 KS 강재의 IEC Standard 등재 추진 필요하다”라고 지적했다.

더불어 이 교수는 글로벌 풍력 시장을 겨냥한 선도적인 강재개발이 필요하다고 강조했다. 이대용 교수는 “IEC 61400-6(2020)에 의하면 풍력용 볼트 규격으로 기존 Gr.10.9뿐만 아니라 Gr.12.9 사용이 가능해졌는데, Gr.12.9 풍력용 볼트 조기 개발로 글로벌 시장 선점하려는 노력 등이 필요하다”라며 “아울러 풍력용 구조물 특성 중 가장 중요한 요소로 피로(Fatigue) 저항 성능이 꼽히는 가운데 피로저항 성능이 향상된 풍력 전용 강재의 개발 및 국내외 규격화 추진이 필요하고 DFF(Design Fatigue Factor) 감소를 감안해 구조물의 설계 및 제작 경제성을 제고하는 전략을 꾀해야 한다”라고 설명했다.

또한 이 교수는 기존 해상풍력 단지의 Repowering 검토 증가로 부식 저항성능 향상에 관한 요구 및 항의가 증가하고 있다며 풍력 지지구조물 기대 수명이 25년에서 50년 이상으로 점차 늘어날 것으로 전망되는데, 부식 저항 성능이 향상된 강재 개발 및 국내외 규격화 추진이 전실하다“라고 전했다.

마지막으로 이대용 교수는 경제성 향상을 위한 풍력용 강관 제품규격 표준화가 필요하다고 설명했다. 그는 “기존 Jacket, Monopile 등 해상풍력 하부구조물용 강관 제품의 경우 Case-by-case 설계로 강관 제작의 효율성 및 경제성 저하 문제 발생했다”라며 “강관 제품규격를 표준화한다면 하부구조물 설계 및 제작 경제성 향상이 가능할 것이며 하부구조물 설계 자동화 가능, 강관 제작 표준화 가능, 강관 제품의 재고관리 용이 등 산업 기여도 증가 효과가 나타날 것이다”라고 조언했다.