포스코가 10월 31일부터 11월 2일까지 일산 킨텍스에서 열리는 ‘제5회 국제 고기능성 철강ㆍ비철금속산업전(Steel & Metal Korea 2018, 이하 SMK)’에 참가한다.

SMK는 지난 2010년부터 개최되어온 국내 최대 규모의 철강ㆍ비철금속 소재전문 종합전시회로 올해는 ‘4차 산업혁명을 주도하는 철강금속산업의 기술혁신’이라는 주제로 국내외 130개 철강·비철금속 업체가 참가해 최신 산업 트렌드를 선보일 예정이다.

첫 회부터 빠짐없이 참가하고 있는 포스코는 올해 창립50주년을 맞아 글로벌 100년 기업으로 나아가는 성장동력이 될 첨단 제품을 선보이는 한편 우수한 철강 기술력이 만들어 나갈 미래 비전을 관람객들에게 제시한다.

포스코는 국내 최대 철강업체답게 가장 큰 규모로 전시장을 준비해 △Eco Energy(에코 에너지) △Mega City(메가 시티) △Neo Mobility(네오 모빌리티) 등 3가지 미래 메가트렌드의 테마 존(zone)을 선보인다.

특히 포스코 전시장은 초입부터 관람객들의 시선을 사로잡는 200인치 크기의 대형LED 영상이 설치돼 있어 우수한 철강 기술력이 만들어 낸 현재와 새롭게 만들어 갈 미래의 모습을 생동감 있게 구현해 관람객들을 맞이한다.

또한 각 전시 존과 주요 전시품에 QR코드를 삽입해 더 많은 정보를 얻고 싶은 관람객들에게 스마트폰으로 QR코드를 찍으면 시각자료와 오디오가이드가 연결돼 자세한 정보를 얻을 수 있도록 했다.

전시장내 ‘에코 에너지존’에서는 풍력발전, 태양광발전 등 친환경 청정에너지가 만들어 나갈 미래 도시의 모습을 만나볼 수 있다. 주요 전시품 중 하나인 포스윈드(PosWIND)는 포스코가 개발한 풍력타워용 베어링 소재로 일반 베어링 강재보다 내구성이 뛰어나고 부식과 손상에 대한 내성이 강한 것이 특징이다. 이밖에도 고망간강이 소재로 쓰인 LNG연료추진선과 LNG 저장 탱크 등 에너지의 수송, 저장, 사용에 이르기까지 전 분야에 사용되는 다양한 제품들이 소개될 예정이다.

‘메가 시티존’에서는 머지 않아 우리 일상 속에 펼쳐질 미래 도시를 경험할 수 있다. 메가 시티를 구성하는 필수요소 중 하나인 ‘초고층 건물’에 적용되는 초고층 전용 강재인 ‘HSA강재’와 ‘초장대교량’에 사용되는 교량 케이블용 강선인 PosCable(POSCO wire for Cable)을 비롯해 탑승체의 이동에 대한 저항을 제로에 가깝게 하여 시속 1,280km의 속도를 구현해 내는 미래 교통수단인 ‘하이퍼루프(Hyperloop)’ 에 적용되는 고기능 열연소재에 대한 자세한 설명을 제공한다.

‘네오 모빌리티존’에서는 더 가볍고, 더 빠른 자동차의 미래를 선보인다. 네오 모빌리티존에 들어서면, 실제 크기로 제작된 전기차 차체인 PBC-EV, PSC-EV 등이 눈길을 사로잡는다. 이 밖에도 전기차 구동모터, Steering System 등 기가스틸을 포함한 포스코의 자동차 솔루션을 한 눈에 볼 수 있도록 구성될 예정이다.

포스코는 이 밖에도 관람객들이 직접 체험하고 참여할 수 있는 ‘With POSCO’ 존도 운영할 예정이다. 기존의 대다수 전시가 관람객들이 단순히 보고 읽으며 정보를 얻는 형태였다면, 이번 포스코 전시는 제철공정과 기가스틸 VR(가상현실)을 비롯해 스마트폰으로 조작하는 ‘스피로 로봇 게임’ 등 함께 참여하는 다양한 콘텐츠를 마련했다.

한편 이날 열린 개막행사에는 정탁 포스코 부사장, 강경성 산업통상자원부 소재부품산업정책관, 우유철 현대제철 부회장 등 국내외 업계 주요인사 30여명이 참석해 전시회의 성공을 다짐했다.

31일 일산 킨텍스 2전시장에서 열린 ‘제5회 국제 고기능성 철강ㆍ비철금속산업전’ 개막행사에서 주요 참석인사들이 테이프를 자르고 있다. (왼쪽 3번째부터) 정탁 포스코 부사장, 강경성 산업통상자원부 소재부품산업정책관, 우유철 현대제철 부회장 (사진=철강금속신문)

이러한 장점에도 높은 비용과 설치의 어려움으로 인해 최근까지 크게 주목받지 못한 것이 사실이다. 하지만 유럽을 필두로 한 정책적 지원과 기술발전 속에서 해상풍력 시장은 꾸준히 성장해 왔고, 더 이상 먼 미래의 에너지가 아닌 현재형 에너지로 발돋움하고 있다.

▲우리나라 최초 상용 해상풍력 단지인 탐라해상풍력단지 전경 (출처 : 한국남동발전)

l 유럽에서 태동해 아시아로 확대되고 있는 해상풍력 시장

1991년 덴마크 해상에 세계 최초의 상업용 해상풍력 단지가 건설된 이후 영국과 독일, 덴마크 등 유럽 국가들이 해상풍력 시장을 주도해 오고 있다. 그로부터 26년이 지난 2017년 말 현재 유럽의 해상풍력 설치 용량은 15.8GW에 달해 세계 전체의 85%를 차지하고 있다. 더욱이 유럽에서는 2030년까지 약 50GW의 새로운 해상풍력 단지가 건설될 것으로 예상된다. 이는 지난 26년간 건설된 용량보다 앞으로 13년간 지어질 용량이 3배를 넘는다는 뜻이다.

l 해상풍력 비용 얼마나, 어떻게 떨어졌나?

해상풍력 시장이 최근 들어 각광받는 이유는 비용이 하락하고 사업성이 개선되고 있기 때문이다. 국제재생에너지기구(IRENA)에 따르면 2016년 세계 해상풍력 균등화발전비용(LCOE)은 kWh당 0.14달러로 2010년 대비 약 20% 감소했으며, 2022년이면 지금보다 최대 60% 더 떨어질 것으로 전망된다.

영국에서는 신규 원전보다 저렴한 해상풍력이 등장하기도 했다. 나아가 독일과 네덜란드에서 진행된 경매에서는 ‘보조금 제로’ 프로젝트들이 나타났는데, 해상풍력이 정부의 지원 없이도 수익성을 확보할 수 있을 만큼 경쟁력이 개선된 사례로 볼 수 있다.

비용하락을 이끈 요인에는 밸류체인의 성숙, 기반 인프라 구축 등이 있으나 무엇보다 터빈의 대형화와 그에 따른 설비 이용률(capacity factor) 향상을 꼽을 수 있다. 유럽에서 신규로 설치된 해상풍력 터빈의 평균 용량은 2010년 3MW에서 2017년 6MW로 확대됐다. 현재 상업 가동 중인 최대 터빈의 용량은 8MW인데, 2~3년 후에는 10~12MW급 초대형 터빈들도 속속 등장할 것으로 보인다.

한 예로 GE에서는 터빈 날개의 회전 반경이 무려 220미터에 달하고 수면에서의 높이가 260미터까지 달하는 12MW급 초대형 터빈을 개발 중으로 2019년에 테스트를 실시할 예정이다. 최근 완공된 해상풍력의 설비 이용률은 40~45% 수준인데, 향후 초대형 터빈들의 설치가 확대되면 50% 혹은 그 이상 수준으로 높아질 전망이다.

▲해상풍력 터빈의 크기 변화 추이 (출처 : Open Ocean)

또한 최근에는 부유식 해상풍력 개발이 가시화되며 설치 제약으로 접근이 어려웠던 수심이 깊은 바다에서의 해상풍력 단지 개발에 대한 기대감을 높이고 있다. 영국 스코틀랜드 해상에서 2017년 가동된 세계 최초 상용 부유식 해상풍력인 Hywind 프로젝트의 경우 최대 수심이 129미터에 달하며 6MW 터빈 5기로 구성되어 있다. 가동 이후 3개월 평균 설비 이용률이 65%에 달했는데, 이는 미국 화력발전소의 55%보다 높은 수치로 향후 수백 MW급 대규모 부유식 단지 개발의 가능성을 보여주기도 했다.

▲부유식 해상풍력 hywind 프로젝트 조감도 (출처 : Equinor)

l 해상풍력 핵심 소재로서의 철강

해상풍력 단지 개발에 있어서 철강은 핵심 소재로서 중요한 역할을 하고 있다. 풍력 터빈은 크게 3개 부분, 블레이드, 타워, 그리고 발전기(generator) 등을 품고 있는 너셀로 구성되는데, 철강은 블레이드를 제외한 나머지 부품의 주 소재다. 발전기를 비롯한 내부 시스템에 사용되는 전기강판이나 베어링강 등의 성능은 터빈 효율과도 직결된다. 포스코가 개발한 PosWIND는 이 필수적인 요건들을 갖춘 소재라고 할 수 있을 정도로 일반 베어링 강재와 비교하여 경화 원자(Si, Mn, Cr)의 함량을 증가시켜 내구성을 극대화했으며, 장시간 동안 정적 및 동적 부하에 대한 저항력이 높고 부식 및 손상에 대한 내성 또한 매우 높다.

또한 해상풍력의 경우 강한 바람과 파도 속에서 수백 톤에 달하는 터빈을 안정적으로 지지하기 위해 해수면 아래에 하부 구조물을 설치해야 한다. 이때 하부 구조물의 핵심 소재로 철강이 사용되고 있는데, 해상에서 20년 이상 변화무쌍한 기상변화를 견디기 위해서는 내식성·내후성이 뛰어난 철강 소재가 필요하다. 최근 터빈이 점점 더 대형화되고 있고 수심이 깊어지는 환경에서, 고강도강을 사용해 하부 구조물의 강도는 높이고 무게는 줄여 물류와 설치 효율을 높일 수 있는 필요성도 높아지고 있다.

l 우리나라에서의 성장 기대감은?

한국은 대만, 일본 등과 함께 차세대 해상풍력 시장으로 주목받고 있다. 우리나라 정부도 2030년까지 48.7GW의 재생에너지를 추가하고 그중 16.5GW를 풍력으로 충당하겠다는 ‘재생에너지 3020 이행계획’을 발표하면서 해상풍력 투자가 확대될 것이라는 기대가 높아지고 있다.

하지만 부족한 지역주민 수용성과 기반 인프라 문제 해소라는 숙제가 있다. 지역 어민들과 공존할 수 있는 상생 모델이 개발되고, 해상풍력 밸류체인이 구축될 수 있는 제도 개선 노력과 업계 간 협력이 확대된다면, 우리나라에서도 해상풍력이 본격적으로 닻을 올리고 힘차게 돌아갈 수 있을 것으로 기대된다.