풍력발전소 하반기 전망과 수혜주는?
최근 UN사무총장이 “지구가 끓고 있다” 라는 이야기를 할 정도로 많은 세계가 엄청난 무더위에 고통을 받고 있습니다. 기후변화로 인해서 가뭄,폭우,홍수,지진,허리케인 등등 피해를 받으며 농작물 가격도 최근 다시 올라가고 있는 상황입니다. 올 7월이 역사상 가장 더운 달이 될 것이다 라는 전망도 나오고 있는 상황입니다. 공포스러운 상황이지만 시작에 불과하다는 이야기도 있습니다
기사참고 : “지구가 끓고 있다… 온난화 끝, 열대화 시대” 경고
이렇듯 이제 기후변화가 우리 일상에 피해를 주고 있습니다. 이와 관련된 신재생에너지인 풍력 발전소에 대해서 오늘 알아보고 미래에 투자를 준비하는 시간을 갖도록 해 보겠습니다.
지난달 지멘스가메사의 풍력터빈 부품 불량, 그 이후 시장 반응은?
지난달, 글로벌 상위 풍력터빈 기업인 지멘스가메사가 풍력 발전기 부품 불량률 급증으로 인해 모회사인 지멘스에너지 주가가 한 주 동안 무려 37%나 급락했습니다. 더욱이 이미 설치된 육상용 터빈의 15~30%에 해당하는 부품에서 불량이 발견되었고, 주로 블레이드와 베어링에서 문제가 생겼다는 보고가 있습니다.
변화하는 풍력터빈 시장, 그 중심에는 누가 있을까?
지멘스가메사는 지멘스의 풍력 부문과 스페인 풍력터빈 기업 가메사가 합병하여 설립된 기업으로, 지난해까지 설치량 기준으로 글로벌 시장 점유율 22.4%로 3위를 차지하고 있었습니다(중국 시장 제외). 하지만 이번 부품 불량 문제로 지멘스가메사의 시장 점유율이 줄어들 것으로 예상되며, 이에 따라 베스타스와 GE의 시장 지배력이 더욱 확대될 것이라는 전망이 나오고 있습니다.
이제는 국내 풍력 업체들의 기회!
풍력 터빈 기업들의 경쟁 구도 변화는 국내 풍력 업체들에게 새로운 기회를 제공하게 됩니다. 특히, 이번 상황에서 최대 수혜 기업으로 기대되는 곳이 바로 ‘씨에스베어링’입니다.
글로벌 베어링 시장은 유럽 기업들이 약 50%의 생산 비중을 차지하고 있으며, 주로 자동차용 베어링을 생산하는 기업들이 많습니다. 하지만 친환경 산업의 확대와 함께 풍력 발전 프로젝트가 증가하면서, 풍력용 베어링에 특화된 기업들이 주목받고 있습니다.
씨에스베어링, 풍력 터빈 사업에서 기대되는 곳
씨에스베어링은 글로벌 터빈 기업들과의 오랜 업무 경험을 바탕으로 기술력과 가격 경쟁력을 갖추고 있습니다. 올해 하반기에는 GE를 비롯한 신규 고객사로부터의 수주가 이루어질 것으로 예상되고 있으며, 이는 주가 상승을 견인하는 데 중요한 모멘텀이 될 것으로 판단됩니다.
베스타스, 한국에 큰 투자 발표
2023년 1월, 베스타스가 아태지역 본부를 한국으로 이전하며 3억 달러(약 4,000억원)의 풍력터빈 생산 투자 방안을 발표하면서 국내 풍력시장 확대에 대한 기대감이 형성되었습니다. 원전 확대에 초점을 맞춘 전력수급 계획, 해상풍력특별법 국회 계류, 그리고 4월에 폐지된 풍력발전 국산화 지원 제도(LCR) 등의 영향으로 국내 재생에너지 시장은 다소 침체된 모습을 보이고 있었습니다.
베스타스의 국내 투자, 국내 풍력산업에 불을 지피다?
그러나 이런 가운데 베스타스는 올해 9월 싱가포르에 있는 아태 지역본부를 서울로 이전하고, 내년 초에는 풍력터빈 핵심 설비, 부품생산 공장 착공을 추진한다는 뉴스가 발표되었습니다. 이로써 베스타스의 한국 진출이 점차 가시화되면서 국내 풍력시장의 분위기도 변화할 것으로 예상됩니다.
국내 풍력산업 확대의 필요성, 그 이유는?
현재 대기업들 중심의 RE100 참여가 빠르게 늘어나고 있으며, 기업들의 재생에너지 수요도 증가하고 있어, 국내에서 태양광, 풍력 등의 발전이 절실합니다. 글로벌 PPA(전력구매계약) 거래량은 이미 매년 커지고 있으며, 2022년 기준으로는 거래량이 37GW에 이릅니다. 주요 기업들은 아마존이 지난해 총 10.9GW의 재생에너지를 구매했으며, 메타가 2.6GW, 구글이 1.6GW를 거래했습니다.
RE100뿐만 아니라 각 국가들의 친환경 정책도 강화되고 있어, 기업들의 ‘친환경’ 무역장벽을 넘기 위해서는 국내 재생에너지 시장의 확대가 필요합니다.
RE100이란?
RE100은 기업이 100% 재생에너지를 사용하는 목표를 세우고 이를 달성하기 위해 노력하는 국제적인 노력입니다. 이 캠페인은 세계적인 비영리 환경단체인 The Climate Group과 CDP (Carbon Disclosure Project)가 주도하며, 기업들이 공유하는 지속 가능한 에너지 사용의 목표를 달성하는 데 도움을 주려는 것이 목적입니다.
RE100에 참여한 기업들은 자신들의 영업활동에 사용되는 전기를 100% 재생 가능 에너지로 공급받는 것을 목표로 합니다. 이 목표를 달성하기 위해, 참여 기업들은 재생에너지를 직접 생산하거나, 재생에너지를 공급받을 수 있는 전력망에 접속하거나, 재생에너지 인증서를 구매하는 등의 다양한 방법을 활용합니다.
기업들이 RE100에 참여하는 이유는 다양합니다. 일부 기업은 이를 통해 환경 보호에 대한 자신들의 사회적 책임을 강조하며, 일부 기업은 재생에너지 사용을 통해 에너지 비용을 절감하려는 목적도 있습니다. 또한, 고객이나 투자자들은 지속 가능한 환경을 중요시하는 경향이 있으므로, RE100 참여는 기업 이미지 개선에도 크게 기여합니다.
RE100에는 세계적인 대기업들이 많이 참여하고 있습니다. 애플, 구글, IKEA, 스타벅스, BMW 등은 물론 한국의 LG전자, 삼성SDS 등도 RE100에 참여하고 있는 기업들 중 일부입니다. 이들 기업은 에너지 사용 효율을 높이고, 탄소배출을 줄이는 등 다양한 방법으로 지속 가능한 에너지 사용에 대한 기업의 역할을 수행하고 있습니다.
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베스타스의 투자, 그리고 국내 풍력산업의 전망
따라서 베스타스의 국내 생산 공장 투자를 시작으로 현재 국회에 계류 중인 풍력발전특별법이 하반기에 통과될 것으로 예상합니다. 이를 통해 국내 풍력 디벨로퍼 및 부품업체들을 위한 보호 장치 마련 등, 풍력산업 전반에 걸친 변화가 일어나기를 기대해봅니다.
국가별 해상풍력 설치 현황
해상풍력 발전의 전세계 설치 현황을 보면, 몇몇 국가들이 주도적인 역할을 하고 있습니다. 특히, 영국, 독일, 중국은 전세계 해상풍력 발전의 대부분을 차지하고 있으며, 그중에서도 영국이 전체의 35%로 가장 높은 비중을 차지하고 있습니다. 또한 독일은 27%, 중국은 21%로 이어지며, 덴마크는 6%의 비중을 가지고 있습니다.
한편, 한국에서는 서남권에 2.4기가와트, 신안에 8.2기가와트, 울산 등에 6기가와트가 설치 예정으로 있어 풍력발전을 활성화하기 위한 노력을 보여주고 있습니다.
글로벌 풍력발전 터빈 시장에서는 베스타스가 30%의 점유율로 1위를 차지하고 있습니다. 이 회사는 지금까지 총 160기가와트의 풍력 터빈을 공급하였습니다. 그 뒤를 이어 GE는 24%, 지멘스는 22%의 점유율을 가지고 있습니다.
미국에서는 태양광보다 풍력 에너지 지원을 강화하는 추세입니다. 그러나 이는 미국과 중국 간의 경쟁 상황으로 인해 태양광을 더욱 활성화하기 어렵다는 문제점이 있습니다. 왜냐하면 태양광 패널 제조는 중국이 세계에서 가장 큰 비중을 차지하고 있기 때문에, 태양광을 더욱 활성화하면 중국을 더욱 돕는 효과가 있기 때문입니다. 이런 이유로 미국은 태양광보다는 풍력에 투자를 늘리는 쪽으로 정책을 선회하고 있습니다.
풍력발전 원리
바람의 에너지를 이용해 발전기를 돌려 전기를 생산하는 것이 핵심입니다.
바람의 힘으로 터빈 회전: 풍력 발전기의 가장 큰 특징인 프로펠러 또는 블레이드가 바람의 힘을 받아 회전합니다. 이 블레이드는 항공기의 날개와 유사한 형태와 원리를 가지고 있어, 바람이 블레이드를 감싸는 방식으로 풍력을 수렴시켜 터빈을 회전시킵니다.
기계적 에너지를 전기 에너지로 변환: 바람에 의해 회전하는 블레이드는 그 움직임을 통해 기계적 에너지를 생성하고, 이를 통해 주축이 회전하게 됩니다. 이 주축은 다시 발전기를 구동시키는 역할을 합니다. 발전기는 주축의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치입니다.
전기 에너지의 전송: 발전기에서 생성된 전기는 변압기를 통해 전압이 증폭되어 전력회로로 전송됩니다.
풍력 조절: 풍력 발전기에는 바람의 방향에 따라 풍력 발전기를 회전시키는 풍향계와, 강력한 바람에 의한 과도한 회전을 방지하는 브레이크 장치 등도 장착되어 있습니다.
타워(Tower): 풍력발전기의 전체 구조를 지탱해주는 기둥입니다. 타워의 높이에 따라 더 높은 곳의 강한 바람에너지를 이용할 수 있게 됩니다.
블레이드(Blade): 바람의 에너지를 받아 풍력발전기를 회전시키는 부분입니다. 블레이드의 디자인과 재료는 풍력발전기의 효율성을 결정하는 중요한 요소입니다.
허브(Hub)시스템: 블레이드와 주축을 연결해주는 부분입니다.
회전축(Shaft), 주축(Main shaft): 블레이드의 회전운동 에너지를 증속기나 발전기에 전달하는 부분입니다.
증속기(Gearbox): 주축의 저속회전을 발전에 적합한 고속회전으로 변환하는 장치입니다.
발전기(Generator): 증속기로부터 전달받은 기계에너지를 전기에너지로 전환하는 장치입니다.
요잉시스템(Yawing System): 바람의 방향에 따라 풍력발전기의 방향을 조정하는 시스템입니다. 이를 통해 블레이드가 항상 최적의 바람을 받을 수 있게 합니다.
피치시스템 (Pitch system): 바람의 세기에 따라 블레이드의 각도를 조절하는 시스템입니다. 이를 통해 너무 강한 바람에 의한 피해를 방지하고, 바람의 에너지를 최대한 효율적으로 이용할 수 있습니다.
브레이크(Brake): 풍력발전기의 회전을 제어하거나 정지시키는 제동장치입니다.
Control System: 풍력발전기의 작동을 설정하고 운영하도록 해주는 시스템입니다. 이 시스템 덕분에 풍력발전기는 무인으로 운영될 수 있습니다.
Monitoring System: 풍력발전기의 상태를 실시간으로 모니터링하고 필요한 경우 원격으로 제어하는 시스템입니다. 이 시스템을 통해 발전기의 문제를 빠르게 파악하고 조치를 취할 수 있습니다.
풍력발전 종류
풍력발전은 크게 땅에서 이루어지는 ‘육상풍력발전’과 바다에서 이루어지는 ‘해상풍력발전’으로 구분할 수 있습니다.
육상풍력발전: 육상풍력발전은 땅 위에 풍력터빈을 설치하여 발전하는 방식입니다. 비교적 오랫동안 활용되어 온 방식으로, 운영과 유지 보수가 상대적으로 간편하다는 장점이 있습니다. 하지만 풍력 발전을 위한 충분한 바람이 불기 위해서는 적당한 고도와 평지가 필요하며, 소음과 풍경 파괴 등의 환경 문제가 있을 수 있습니다.
해상풍력발전: 해상풍력발전은 바다 위에 풍력터빈을 설치하여 발전하는 방식입니다. 바다 위라는 조건상 육상보다 더 강한 바람을 받을 수 있어, 더 높은 발전 효율을 보입니다. 또한 소음이나 풍경 파괴 등의 문제가 상대적으로 적습니다. 그러나 설치 및 유지 보수 비용이 높고, 해양 환경에 대한 영향 등을 고려해야 합니다.
위 두 가지 방식 외에도 더 작은 규모의 풍력발전으로, 개인이나 소규모 공동체에서 사용하는 ‘소형풍력발전’이 있습니다. 이는 주로 일정한 전력 소비가 있는 원격지에서 활용되며, 배터리를 충전하거나 소규모의 전력 공급을 위해 사용됩니다.
해상풍력 발전 종류
해상풍력 발전은 그 설치 위치에 따라 주로 세 가지 유형으로 분류됩니다.
픽스드 (Fixed) : 이 유형의 해상풍력발전기는 바다 바닥에 고정되어 있습니다. 일반적으로 몬노파일, 트립다파일, 재킷, 그래비티 베이스 등 다양한 구조 형태의 기초 구조를 사용합니다. 이들은 대부분 얕은 물에서 사용되며, 보다 깊은 해역에서는 설치가 어려울 수 있습니다.
플로팅 (Floating) : 플로팅 해상풍력발전기는 바다 바닥에 고정되지 않고 부표 또는 플랫폼 등을 통해 바다 표면에 떠있습니다. 이 유형은 깊은 물에서도 설치가 가능하며, 대륙붕이나 깊은 해역 등에서 이용됩니다.
헬기를 이용한 설치 (Helicopter installation) : 헬기를 이용하여 바다 위에 풍력 발전기를 설치하는 방식입니다. 이 방법은 기존의 설치 방법보다 비용과 시간을 줄일 수 있으나, 큰 풍력 발전기에는 적용하기 어렵습니다.
각각의 방식은 그 장점과 단점, 그리고 적용 가능한 환경이 다르므로, 실제로 어떤 방식을 선택할지는 여러 요인들을 고려해야 합니다. 이 요인들에는 바다의 깊이, 거리, 바람 상태, 웨이브 상태, 설치 및 유지비용 등이 포함됩니다.
풍력발전 10MW의 규모
10MW 해상 풍력 발전기로 1만 가구의 전기 사용 가능
풍력 발전은 날개의 회전 면적과 풍속의 세제곱에 비례한다고 하죠. 이론적으로 날개가 2배 커지면 생산량도 2배가 되며, 바람의 속도가 2배가 된다면 생산량은 심지어 8배까지 증가한다고 합니다.
10MW는 어떤 규모일까요? 이는 풍속이 초속 8~9m인 경우를 가정하고 발전 이용율이 45%일 때, 10MW 해상 풍력 발전기 한 대가 평균 시간당 4.5MWh의 전력을 생산할 수 있다는 것을 의미합니다.
이러한 조건에서 하루 동안은 108MWh의 전력이 생산되며(4.5MWh × 24시간), 한 달이 지나면 3240MWh(4.5MWh × 24시간 × 30일)이 생산됩니다. 그리고 1년이 지나면 총 3만 9420MWh(4.5MWh × 24시간 × 365일)의 전력이 생산됩니다. 이 양은 10MW 부유식 해상 풍력 발전기 1대로 한 달에 1만 가구가 사용하는 전기 양과 비슷합니다.
(가구당 한 달 300kWh 사용 가정, 1만 가구 × 300kWh × 12개월 = 3만 6000MWh)
풍력발전소 하반기 나올 수 있는 이슈
전기차 등을 주도하는 2차전지 산업의 성장과 함께, 대부분의 신재생 에너지 관련 기업들의 주가는 높은 상승세를 보이지 못하고 있습니다.
이는 큰 이슈가 발생하지 않고 있다는 점이 주요 원인 중 하나입니다. 그리고 정부가 원전을 다시 활성화하려는 움직임은 신재생 에너지 관련 기업들에게는 악재로 작용하고 있습니다.
특히 대규모 적자를 기록하고 있는 한국전력이 신재생 에너지에 대한 투자를 확대하기 어려운 상황이 이런 주가 상승의 장애물이 되고 있다는 점도 고려해야 합니다.
그러나 이런 상황 속에서도 풍력 발전 분야에서는 몇 가지 주목할 만한 이슈가 있습니다. 세계 풍력 터빈 시장의 1위 업체인 ‘베스타스’가 한국 시장 진출을 위해 ‘씨에스윈드’와 합작법인을 설립했다는 소식이 그것입니다.
베스타스는 2023년 9월에 아시아 태평양 지역 본부를 싱가포르에서 한국으로 이전할 계획이며, 이는 하반기로 갈수록 기대감을 불러일으킬 가능성이 큽니다.
이러한 변화를 통해 풍력 발전 관련 기업들의 주가에는 긍정적인 영향을 미칠 가능성이 있으며, 향후 시장 동향을 지켜보는 것이 중요하겠습니다.
풍력발전 관련주는?
하부구조물
하부구조물은 풍력터빈을 바다에 설치하기 위한 중요한 부품입니다. SK오션플랜트(100090)는 국내 실적은 없지만 대만에 공급 실적을 보유하고 있으며, 국내 시장으로 진출하면 더 큰 성장 가능성을 가지고 있습니다. 또한, 세아제강(306200)은 영국 자회사인 ‘세아윈드’를 통해 모노파일을 제작하는데 성공하였습니다.
해저케이블
해저케이블은 풍력 발전소에서 생산된 전기를 육지로 전송하는데 중요한 역할을 합니다. LS전선(104230)은 국내에서 유일한 해외 수출 기업으로 최근 Orsted와 MOU를 체결하였습니다. 또한, 대한전선(001440)은 해저케이블 시장에 진입하기 위해 임해공장을 착공하고 있으며, KT서브마린(060370)은 우수한 선단을 보유하여 케이블 설치사로 활동하고 있습니다. 이들 국내 기업들의 노력으로 한국의 해저케이블 기술이 글로벌 시장에서 인정받을 수 있기를 기대합니다.
개발사(디벨로퍼)
풍력 발전 프로젝트를 주도하는 개발사로 SK에코플랜트(003340), 한화(000880), 현대건설(000720) 등이 있습니다. 이들 기업들이 더 많은 풍력 발전소를 건설하여 국내 에너지 생산에 기여하길 바랍니다.
블레이드
휴먼컴퍼지트는 국내에서 유일하게 풍력터빈 블레이드를 생산하고 있습니다. 높은 품질의 블레이드 생산으로 풍력 발전 산업의 성장을 지원할 수 있기를 기대합니다.
풍력터빈
현재 국내 기업들 중 두산에너빌리티(043020)가 8MW 풍력터빈 형식 시험을 시작한 단계입니다. 또한, 유니슨(018000)은 10MW 풍력터빈 개발을 진행 중에 있습니다. 풍력터빈은 풍력 발전의 핵심 장비로서, 더 많은 국내 기업들이 이 산업에 관심을 가지고 연구 개발을 진행할 것으로 기대됩니다.
단조부품
풍력 관련 단조부품을 제조하는 태웅(044490)의 역할이 크게 중요합니다. 이들 기업들의 기술력과 노력으로 풍력터빈의 성능과 효율을 높이는데 기여할 것으로 기대됩니다.
부유체 제작사
풍력터빈 부유체 제작은 크고 중요한 도전이기 때문에 국내 기업들이 함께 참여하고 협력하는 것이 중요합니다. SK오션플랜트(100090)가 해당 분야에서 큰 가능성을 가지고 있다고 평가되고 있습니다.
베어링
씨에스베어링(297090)은 풍력 발전기의 주요 부품인 베어링을 제조하는 기업으로, 특히 풍력 발전기의 핵심 부품인 피치(Pitch) 베어링과 요(Yaw) 베어링을 생산하는 것이 주력 사업입니다.