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신재생에너지로 그린(GREEN) 항만

by R.E.F. 16기 이지윤 2019.10.10

신재생에너지로 그린(GREEN) 항만

16기 이지윤

   지난 2017년, 문재인 정부의 '탈원전 정책 및 신재생에너지 보급 확대'의 일환으로 항만에 신재생에너지의 도입을 더욱 활성화해야한다는 움직임이 일어났다. 우리나라는 대외무역 의존도가 굉장히 높다. 수출입화물의 약 99.7%가 항만(선박)을 통해 운송되고 있으며, 국내 화물 운송의 경우에도 해상운송의 비중이 1위를 차지하고 있다. 이렇게 국내 및 국제 산업 물류 흐름의 중심지라 할 수 있는 해운산업이 친환경 정책 흐름에 따라 '신재생에너지를 이용한 그린 항만'으로 재편성된다면 어떻게 될까?

 

먼저, 친환경(green) 항만이란?

[친환경항만 구성도]

출처 : BVL Korea 재인용

   '친환경항만'은 항만에서 발생하는 온실가스 감축을 위한 목표를 가지고, 천연가스 LNG 혹은 신재생에너지를 도입하여 경유 의존도를 낮추고 지속가능한 환경을 조성하는 항만이다. 주로 LNG는 항만 내 선박, 하역장비, 화물트럭 등에서 사용되는 석유연료를 대체하는 용도로 쓰이고, 신재생에너지는 항만 자체에서 소요되는 전력을 보충하기 위한 역할을 한다.

   친환경 항만에 대한 관심은 2017년 문재인 정부 출범 이전부터 지속되어 왔는데, 특히 2010년에 국토해양부에서 제시한 '그린포트 구축 종합계획'에는 항만 내 신재생에너지 도입으로 저탄소 항만을 구축하려는 내용이 담겨있었다. 국내 항만들은 해당 계획에 따라 경유 사용량을 줄이기 위해 주요 항만시설에 전기를 이용한 하이브리드나 천연가스를 적용하는 등 그린포트를 향한 꾸준한 노력을 해오고 있다. 신재생에너지의 경우, 2017년 정부의 탈원전 정책 및 신재생에너지 보급 확대 추진으로 최근에서야 국내 항만에 신재생에너지 도입을 더욱 활성화하려는 움직임이 보이고 있다. 2017년의 항만 미세먼지 배출량을 2022년까지 절반으로 감축 목표, 2030년까지 신재생에너지 비율 20%까지 달성, 2035년까지 재생에너지로 1차 에너지 11% 보급 등 국가기관에서 제시한 여러 계획들이 존재하고 있고 이러한 추세는 항만에 신재생에너지를 도입해야 하는 것이 불가피해진 실정이기도 하다. 이렇게 그린 항만이라는 트렌드가 국내외로 어떤 모습으로 드러나고 있는지 사례를 통해 알아보았다.

 

 <신재생에너지+항만>의 해외사례

1) 네덜란드 로테르담 항만

[로테르담 항의 풍력발전시설]

출처 : Port of Rotterdam

   풍차도시로 유명한 네덜란드는 그 기상에 맞게 항만에서도 '해상 및 육상 풍력'이라는 형태로 재생에너지 발전 시설을 쉽게 찾아볼 수 있다. 대표적인 예로, 네덜란드에서 제일가는 항구인 로테르담 항은 최근에 마스블락트2 프로젝트로 넓은 부지를 확보한 후, 더 많은 물류를 처리함과 동시에 방파제 안쪽으로 풍력발전기를 설치하여 항만 주변의 환경오염을 줄이고 있다. 로테르담 항만의 풍력발전량은 이미 2015년 기준으로 200MW를 달성하였고 현재 발전량은 2020년까지 목표로 잡았던 300MW에 가까워지고 있다.

[로테르담 항 건물 지붕의 태양광 발전 시설]

출처 : Port of Rotterdam

   한편, 로테르담 항에는 태양광발전도 찾아볼 수 있는데, 대규모 태양광 단지를 항만시설 지붕에 설치하여 연간 75만kWH(물류창고 소비 전력의 1/3)라는 전력을 얻고 있고 연간 325톤의 CO2저감 효과를 나타냈다. 또한, 2022년경에는 로테르담 항 서부에 부유식 태양광 발전단지를 추가로 설치할 예정이다. 해당 발전단지는 네덜란드에서 가장 큰 부유식 태양광 발전소가 될 것이며, 그 크기는 250헥타르이고 무려 33,000가구의 1년 사용량을 충당할 전력량이다.

   이렇게 로테르담 항은 소수의 대형 화력발전소에 의존하던 에너지 공급 체계에서 벗어나, 소형 신재생에너지 발전소들을 두고 이들을 연계한 분산형 에너지 공급 시스템으로 전환하고 있다. 이를 위해 조인트벤처 Blocklab과의 협업으로 블록체인 기술을 도입하여 분산된 여러 발전소들을 효율적으로 운영할 계획도 수립중이다. 네덜란드의 'Port Vision 2030' 에서의 내용 중 '2030년까지 항만 에너지 중 신재생에너지의 비율을 30%까지 채우겠다.'는 목표를 이루기 위해 다양한 노력을 하고 있는 로테르담 항의 모습을 확인할 수 있다.

 

2) 독일 함부르크 항만 & 브레머하펜 항만

[함부르크 항 Eurogate 터미널 내 3대의 풍력발전기]

출처 : Hamburg Marketing

   독일의 함부르크 항만은 'smartPORT energy' 프로젝트를 통해 재생에너지 활용을 촉진하여 친환경 항만으로 거듭나는 중이다. 7대의 풍력발전 터빈을 추가로 설치하고 항만 내 기업에서 버려지는 폐열 에너지를 서로 교환하여 친환경 에너지 사용 및 효율을 높이고 있다. 특히, 함부르크 항 내 Eurogate 터미널에 풍력 및 태양광 발전소를 두어 에너지를 자체 생산하는 시스템을 갖추고 있다. 풍력발전은 터빈 3 대를 통해 연간 8백만kWH의 전력량(터미널 전체 연간 소비전력의 약 3할)을 충당하고 있고 태양광발전은 아직 풍력발전만큼 잘 조성되어 있지 않아 연간 500MW정도의 전력을 생산한다. 또한 항만뿐만 아니라 함부르크 도시 자체가 수많은 재생 에너지 관련 기업들이 모여 클러스터를 형성하고 있다. 약 1500여개의 관련 기업들이 항만 주변에 몰려있다 보니 신재생에너지에 관한 우수한 인프라와 다양한 정책적 지원들이 함부르크 항으로 연결되는 나비효과를 얻고 있다.

[브레머하펜 항의 풍력발전산업을 담은 잡지의 표지]

출처 : Yumpu

   한편, 독일에는 해상풍력으로 유명한 또다른 항만이 있다. 바로 해상풍력발전의 허브항이라 불리는 브레머하펜 항이다. 브레머하펜 항에는 약 2580여개의 해상풍력발전기가 설치되어 있고 대형 풍차와 관련 부품의 물류를 담당하는 등 풍력산업과 깊은 연관을 가지고 있다. 풍력에너지에 집중한 항만이라는 독특한 컨셉의 브레머하펜 항은 과거 '브레멘 항만 Concept 2020/25' 을 통해 풍력에너지 물류의 지리적 위치를 최적화하기 위한 연안 터미널 건설을 추진했다. 풍력에너지 터빈 추가 설치 및 풍력에너지 적재 시설을 짓는 것을 목표로 하였고 현재까지도 계획 이행에 힘쓰고 있다.

 

3) 일본 내 여러 항만

   일본은 2011년 동일본 대지진의 여파로 원전가동이 중단되어 신재생에너지로의 전환이 타 국가들에 비해 시급한 상황이었다. 4면이 다 바다로 된 섬나라 특성을 살려, 일본은 자국 항만 내에 '해상풍력'을 위한 발전시설의 도입을 추진 중에 있다. 2012년, 항만에 풍력발전 구역을 설정하고 해당 사업의 관리 지침을 수립하는 것을 시작으로 하여 2017년까지 4개의 항만에 19 기의 해상풍력발전설비가 설치되었다. 이와 더불어 향후 기타큐슈 항, 와카나이 항, 노시로 항 등 9개의 항만에 3~5MW 규모의 풍력발전기를 추가로 도입할 것을 계획했다.

[일본 항만 근처에 세워진 해상풍력 설비]

출처 : 에너지 경제

  그렇다면 일본 항만의 풍력발전시설은 어떤 모습으로 자리 잡았을까? 먼저, 카시마 항은 방파제 안쪽 도로에 풍력발전기를 100m 간격으로 설치했다. 이와 같은 방식은 해양과 어장에 미칠 영향을 줄여 항만 주변 환경을 보호하면서도 바다에서 불어오는 균일한 바람으로 효율적인 풍력발전까지 얻을 수 있도록 한다. 두 번째, 기타큐슈 항은 독일의 브레머하펜 항과 다소 비슷하게 '풍차수출입거점'의 모습을 보이는 것이 특징이다. 풍차수출입거점으로써, 해상풍력발전 설비의 도입을 토대로 해상풍력산업의 허브항으로 거듭나려는 노력을 하고 있다. 더 자세히 설명하자면, 해외 혹은 자국 내 타 지역에서 풍차부품을 수입하여 항만 내에서 조립한 후 완성품을 수출하는 '풍차반출거점'과 풍차를 항만에 설치하여 발전량을 얻는 '풍력발전거점', 이 두 가지의 역할을 수행한다. 이렇게 기타큐슈항은 풍차산업을 활용하여, 항만 주변 지역에 전력을 공급하는 그린포트 구축하면서도 미래의 아시아 '풍력산업허브항'으로 떠오를 것을 목표로 하고 있다.

 

<신재생에너지+항만>의 국내사례

1) 부산항

[에이비엠그린텍이 부산 신항에 '지붕용' 태양광 발전 설비를 설치한 모습]

출처 : 국제신문

   부산항은 2019년 기준으로 이미 10년 전부터 다양한 신재생에너지(태양광, 지열 등)를 항만 내에 도입하여 다양하게 활용해오고 있다. 부산항 신항의 일부 건물에 지열 에너지로 냉난방 시스템을 운영하고 있고 2016년에 66MW 규모의 태양광 설비를 배후물류단지 건물 옥상에 설치하여 연간 81,000MWh 발전량을 생산하고 있다. 이는 약 35,000톤의 온실가스 감축효과가 있을 것으로 기대되었다. 그 후, 2017년에 태양광발전설치 전문 기업인 에이비엠그린텍의 사업의 일환으로 부산 신항 시설 지붕에 1258KW(460세대의 전력소비량)의 태양광 발전소를 추가로 건설하였다. 과거에 설치했던 태양광 발전 설비 규모에 머물러 있지 않고 주기적인 추가 건설로 신재생에너지 이용률을 높이고 있는 모습이다.

   이러한 행보에 이어, 2018년에 부산항만공사는 부산항에 소수에너지를 도입할 계획으로 관련 기업과 기술협력 양해각서(MOU)를 맺었다. 이를 토대로 수소 에너지원을 안정적으로 제조하고 상용성을 갖추기 위한 방안을 마련하면서도 장기적으로 태양광이나 풍력 등 다양한 신재생에너지의 활성화에 힘쓸 것을 목표로 하고 있다. 아직 부산항에는 수소기반 시스템이 안정적으로 적용되지 않았지만, 타 국가의 항구들과는 다르게 수소에너지원을 시도했다는 것이 특이점이라고 할 수 있다. 이는 우리나라가 가장 먼저 수소차를 상용화했을 만큼 타국에 비해 수소에너지에 관한 기술력이 앞서 있기에 나타난 현상이라 할 수 있다. 자연현상에 영향을 받는 태양광이나 풍력과 다르게 수소에너지는 좀 더 안정적인 수소 추출 기술을 항만에 적용할 수 있다면 뛰어난 경제성을 자랑하는 항만 내 주 에너지원이 될 가능성이 보인다.

 

2) 인천항

[북항배후부지 창고 지붕에 설치된 태양광발전설비의 모습]

출처 : 인천항만공사

   지난 2013년, 인천항은 항만 내 창고지붕에 4MW 규모의 태양광발전설비를 설치하는 '태양광발전소 1단계 건설사업'을 진행했다. 그 결과로 연간 약 4,818MWh의 전력을 자체 생산하였는데, 이는 인천항 전체 최대가능생산용량(발전설비용량)의 약 50%를 차지할 정도의 양이다. 이를 기틀로 삼아, 최근까지 태양광 발전 설비 량을 증가시켜 신재생에너지를 활용하는 친환경 항만으로 다가가고 있다. 예를 들면, 2017년에는 유니테스트와의 협업으로 항만 창고 지붕과 인천연안여객터미널 주차장에 2.5 MW규모의 태양광 발전 설비를 추가로 설치하여 햇빛발전소를 조성하였다.

   여기서 인천항의 한 가지 특별한 점이 있다면 그것은 바로 '햇빛발전소'다. 햇빛발전소란 물류산업과 관련된 중소기업들이 직접 항만 내 유휴부지를 태양광 발전소로 활용하여 얻은 전력을 판매하는 방식으로 수익금을 얻을 수 있도록 하는 태양광 사업이다. 앞서 언급한 2017년에 준공된 2.5MW 규모의 태양광 설비도 햇빛발전소에 해당한다. 항만 내 햇빛발전소의 도입은 신재생에너지라는 친환경 에너지를 공급하면서도 관련 중소기업의 이윤창출에도 큰 도움을 준다. 뿐만 아니라 햇빛발전소 건설로 연간 약 2,235톤의 co2를 감소시키고 55명 분량의 신규 고용창출을 일으켰다는 점에서 인천항의 '햇빛발전소' 프로젝트가 여러 방면으로 긍정적인 영향을 주고 있음을 확인할 수 있다.

   한편, 타 항만들에서 자주 사용되는 풍력에너지는 인천항에서 자체 생산되고 있지 않지만, 최근 인천앞바다에 해상풍력 발전단지가 조성되고 있는 추세로 보아 향후 인천항에도 인근 해상풍력발전에 영향을 받아 풍력발전기지 건설 목표가 추진될 가능성이 높다.

 

3) 여수광양항

[2011년, 여수광양항에 설치된 태양광발전 설비] 

출처 : 해사정보신문

   국내 항만 중 태양광 사업을 가장 활발하게 도입하고 있는 항만은 바로 여수광양항이라고 할 수 있다. 여수광양항만공사 홈페이지에 따르면, 국내 항만 최초의 '광양항 태양광 발전사업'이라는 이름하에 2011~2014년 간 총 4가지 단계로 발전설비를 늘려왔다. 태양광 발전 부지는 컨테이너부두, 물류센터 건물이나 창고 등에 위치해있고 4단계까지 총 8.6MWp의 설비용량을 갖추었다. 이는 부두 내의 전력 소요량의 약 30%를 감당할 수 있는 양이지만 항만 내에 직접적으로 쓰이지 않고 전량 판매용으로 사용되고 있다. 4단계의 계획이 끝난 이후에도 여수항만공사는 2018년에 항만 배후단지 건물 지붕에 0.8MW 규모의 태양광 설비를 새롭게 적용했고 연간 914MWh의 전력을 추가로 얻을 수 있게 되었다. 그리고 해당 설비는 약 388톤의 CO2를 저감하는 효과를 볼 수 있을 것으로 전망했다. 타 항만에 비하면 설비용량과 규모가 작은 편이지만 꾸준하게 항만 내에 태양광 활성화를 시도하고 있다는 점에서 국내 항만 중에서 가장 친환경에 가깝다고 볼 수 있다.

 

국내 항만들의 신재생에너지 도입, 현주소는?

   앞서 소개했던 우리나라 항만들은 해외의 그린포트 구축 트렌드에 발맞춰 여러 변화를 시도하고 있는 모습을 보이고 있다. 하지만 로테르담 항이나 함부르크 항과 같은 세계적인 항만에 비해 우리나라 항만은 신재생에너지로부터 얻는 발전량이 저조하다. 기술력의 차이도 존재하겠지만, 국가적으로 신재생에너지의 상용화에 열을 올리기 시작한지 얼마 되지 않아 성과가 나타나기에는 아직 이르기 때문이다. 하지만 우리 정부가 내걸었던 에너지 3020 계획을 성공적으로 이행하기 위해서, 그리고 기존의 수입에 100% 의존했던 에너지 시장구조의 위험성을 극복하기 위해서 우리는 빠른 기간 내에 항만 내 재생에너지의 발전효율 및 비율을 성공적으로 높여나가야 한다.

   현재 우리나라 대부분 항만들의 신재생에너지 도입 계획이 갖는 문제점은 주로 태양광에만 의존하는 구조를 갖고 있다는 것이다. 4면이 바다로 이루어진 일본은 지형적 특성에 걸 맞는 해상풍력발전에 공들여왔고 2030년에 신재생 에너지 비중이 약 24%, 그 중 풍력발전은 약 1.7%로 전망된다. 3면이 바다에 접한 우리나라도 최근 들어 해상풍력발전에 열을 가하고 있다. 섬나라 지형을 살린 일본의 풍력발전산업처럼 우리나라도 해상을 이용한 에너지를 항만에 공급하는 방식을 통해 다양한 신재생에너지 산업을 육성할 필요가 있다.

   또한, 함부르크 항만 주변의 ‘재생에너지 클러스터’처럼 우리나라도 주요 항만 주변에 신재생에너지와 관련된 중소기업들이 모인다면 관련 산업의 활성화를 이끌 수 있다. 이뿐만 아니라 항만 내에서의 신재생에너지 사용의 움직임이 주변 지역으로 퍼져나가는 긍정적인 효과도 기대된다. 따라서 정부의 정책적 지원과 홍보로 항만 배후 지역에 재생에너지 기업들의 클러스터를 형성해보는 것도 좋은 아이디어라고 생각한다.

 

   지금까지 국내를 포함한 여러 나라들의 항만들에 신재생에너지가 어떻게 도입이 되고 있는지 살펴보았다. 저마다 도입시기와 각 지형에 맞게 적용한 방식이 다소 달랐지만 모두가 목표하는 바는 같다. 바로 CO2를 포함한 온실가스와 해양미세먼지 감축으로 환경보호를 실천하고 미래의 에너지원으로써의 신재생에너지의 상용 가능성을 증명하는 것이다. 실제로 많은 국가들이 항만에 신재생에너지를 활용하고 있다는 점에서 신재생에너지가 타 에너지원처럼 제 값을 해낼 수 있다는 가능성이 확실함으로 바뀌는 '인식전환'도 이루어지고 있다.

   또한 항만의 에너지 전환 이행은 관련 산업으로도 긍정적 영향을 끼친다. 항만은 세계를 향한 출구이자 각종 산업 및 물류의 클러스터이기 때문이다. 실례로 항만의 친환경화에 따라 태양광을 이용한 선박을 시범 운영하는 등 다양한 에너지 전환이 시도되고 있다. 뭐든지 처음은 어렵지만 한 번의 시도가 성공하고 나면 그 후의 도전은 비교적 수월할 것이다. 현재 항만에 도입된 신재생에너지의 기술을 보완하여 항만이 좀 더 경제적이고 효율적으로 운영된다면, 신재생에너지 도입이 항만 주변으로 모여든 관련 산업으로도 자연스럽게 흘러갈 수 있지 않을까.

 

   한편, 2019년 10월 23~25일까지 총 3일간 서울 코엑스에서 개최될 <세계재생에너지총회(IREC)>에서 신재생에너지에 관한 다양한 소식과 의견교류가 전해질 예정이다. '신재생에너지가 도입된 항만'과 같이 다양한 에너지 전환 사례에 대해 더 자세히 알고 싶다면 행사에 참석하여 여러 방면으로 배경지식을 쌓을 수 있는 기회를 갖길 바란다. 본래 <세계재생에너지총회(IREC)>의 개최목적은 세계 국가·도시 간 재생에너지 정책을 공유하고 공동협력 방안을 마련하는 데 있다. 해당 행사는 해외 각국의 고위급 패널들이 다수 참석하는 정책 컨퍼런스를 진행하면서도 신재생에너지와 관련된 현장 견학, 세미나, 전시회 등 다양한 컨텐츠를 소개할 계획이다. 에너지 전환 사례뿐만 아니라 '재생에너지 3020'의 현황, 신재생에너지의 인식 제고, 관련 산업 활성화 방안 등 다양한 주제를 토대로 집단지성의 장이 열릴 것으로 기대된다.

출처 : 세계재생에너지총회 홈페이지

(행사 사전등록을 위한 홈페이지 : http://www.kirec2019.kr/)

 

<참고문헌>

1. 심기섭・조지성・김영훈 / 친환경에너지 정책 추진강화에 따른 항만의 신재생에너지 확대방안 / 해양수산개발원 / 2017. 10.
2. 김형태 / “항만풍력발전단지” 조성으로 친환경항만을 구축하자 / SEA& 2017년 11월호 / 2017-11-27
3. 해운산업의 중요성 - 한국선주협회
4. 항만구역 내 신재생에너지 사업 확대한다 / 해양수산부 / 2018.05.15
5. 백종실 / [칼럼] 스마트 친환경 항만이 대세다 / 인천항만공사 공식 블로그 / 2017.08.29
6. 미래를 위한 항만의 노력, 친환경항만(Green Port) / 울산항만공사 공식 블로그 / 2018.05.23
7. “네덜란드, 100MWp 규모의 부유식 태양광 발전단지 설치 계획 발표”/ KMI 해양수산해외산업정보포털 / 2019.05.20
8. 유럽 항만의 자존심 로테르담항 / 월간 물류와 경영 / 2016.04.05
9. 송상화 / 로테르담항만, Blocklab 통해 블록체인 기술 개발 가속화 / LoTIS / 2019.05.02
10. 경제, 환경, 사회를 통해 항만의 본보기를 만들다 (上) / 쉬퍼스저널 / 2014.12.04
11. 부산항! 수소기반 친환경 에너지 자급자족항만 만든다 / SNN 쉬핑뉴스넷 / 2018.12.18
12. 김백상 / 부산신항 물류단지 '태양광 발전소' 본격 가동 / 부산일보 / 2017.09.18
13. 인천항만공사, 인천항 태양광발전소 건설사업 1단계 준공 / 솔라투데이 / 2013.08.03
14. 송명규 / 인천항, 태양광으로 친환경·나눔 ‘일석이조’ / 투데이에너지 / 2018.05.28
15. 김영빈 / 인천항만공사, 태양광 발전 추가 설치 나서 / 인천in.com / 2017.07.28
16. 광양항 태양광 발전사업 - 여수광양항만공사

 

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