전환기의 풍력 발전: 문제가 아닌 기회로서의 재활용 – 풍력 터빈은 수명이 다한 후에 실제로 무슨 일이 일어날까?
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게시일: 2025년 9월 15일 / 업데이트일: 2025년 9월 15일 – 저자: Konrad Wolfenstein
전환기에 있는 풍력 발전: 재활용은 문제가 아닌 기회입니다. 풍력 터빈이 폐쇄된 후 실제로 무슨 일이 일어날까요? – 이미지: Xpert.Digital
풍력 터빈에서 놀이터까지: 오래된 로터 블레이드의 독창적인 두 번째 경력
풍력 발전에 대한 신화가 폭로되었습니다. 왜 오래된 로터 블레이드가 더 이상 폐기물 문제가 아닌가요?
이 질문은 풍력 에너지의 지지자와 비판자 모두에게 해당됩니다. 풍력 터빈은 약 20년에서 25년 후 경제적 수명을 다합니다. 대부분의 부품 재활용은 이미 간단합니다. 강철, 구리, 콘크리트는 기존 방식으로 재활용할 수 있습니다. 가장 큰 어려움은 분리하기 어려운 복합 소재로 만들어진 로터 블레이드입니다.
독일에서는 몇 개의 로터 블레이드를 재활용해야 합니까?
독일은 상당한 해체 물결에 직면해 있습니다. 2020/2021년 초, 약 5,200개의 풍력 터빈에 대한 20년간의 EEG 보조금이 종료되었고, 2025년 말까지 8,000개의 풍력 터빈이 추가로 해체될 예정입니다. 업계 추산에 따르면 2030년까지 약 25,000개의 로터 블레이드를 해체해야 하며, 이는 약 40만 톤의 자재에 해당합니다.
이러한 소재는 대부분 내구성이 뛰어나지만 가공하기 까다로운 복합 소재인 유리섬유강화플라스틱(GRP)으로 만들어집니다. 로터 블레이드는 풍력 터빈 전체 중량의 약 5%에 불과하지만, 다른 구성 요소의 최대 90%는 이미 기존 재활용 주기에 따라 재활용될 수 있습니다.
이미 존재하는 구체적인 재활용 공정은 무엇인가?
산업계에서는 4가지 주요 재활용 경로를 개발했으며, 그 중 일부는 이미 산업적으로 확립되었습니다.
기계-열 공정은 시멘트 공장을 재활용 시설로 활용합니다. Holcim과 같은 기업들은 이미 성공적인 개념을 구현했습니다. 먼저 로터 블레이드를 파쇄하고, 유리 섬유로 골재를 대체하며, 수지 성분은 시멘트 생산 공정에 필요한 에너지를 제공합니다. 이 방법은 이미 산업적으로 확장 가능하고 경제적으로 확립되어 있습니다.
슐레스비히홀슈타인주에 위치한 Holcim GmbH의 레거도르프 시멘트 공장은 최근 파쇄된 풍력 터빈 블레이드를 대체 연료로 재활용했습니다. 이 열 재활용 공정은 화석 연료를 대체하여 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. 1,000톤의 재활용 GRP를 사용하면 최대 450톤의 석탄, 200톤의 분필, 그리고 200톤의 모래를 절약할 수 있습니다.
로터 블레이드에 대한 화학적 재활용은 어떻게 이루어지나요?
열분해나 가용매분해와 같은 화학적 재활용 공정은 아직 개발 중이지만 유망한 잠재력을 보여줍니다. 이러한 공정은 복합재를 기본 구성 요소로 분리하여 유리 섬유와 수지를 재활용할 수 있도록 합니다.
열분해는 열경화성 플라스틱 매트릭스에서 섬유를 분리하는 데 특히 적합합니다. 로터 블레이드의 두꺼운 섬유 복합 구조는 불활성 분위기에서 고온으로 처리됩니다. 회수된 섬유는 적절한 가공 후 산업적으로 재사용될 수 있습니다.
RE_SORT 연구 프로젝트는 로터 블레이드와 같이 최대 150mm 두께의 두꺼운 섬유 복합 구조물을 위한 새로운 열분해 기술을 개발하고 있습니다. 재활용 섬유 외에도, 생성된 열분해 오일과 열분해 가스는 산업적으로 재활용될 수 있습니다.
현대 로터 블레이드에 있어서 재활용을 위한 설계란 무엇을 의미할까?
풍력 산업은 이미 미래 터빈을 위해 근본적으로 재활용 가능한 로터 블레이드를 개발하고 있습니다. 지멘스 가메사는 RecyclableBlade라는 솔루션을 개발하여 2022년부터 상용화했습니다.
이 재활용 블레이드는 특수 수지 기술을 사용하여 수명이 다한 재료를 완전히 재활용할 수 있습니다. 약산성 용액에 담가두면 수지가 고온에서 용해되어 유리 섬유, 수지, 목재, 금속을 분리하여 다른 산업 분야에서 재사용할 수 있습니다.
이러한 재활용 가능한 로터 블레이드를 사용한 최초의 상업용 해상 프로젝트는 2022년 독일 카스카시 풍력 발전소에서 시행되었습니다. 운영사인 RWE는 현재 소피아 프로젝트에 132개의 재활용 가능한 블레이드를 사용하고 있습니다.
베스타스는 순환 경제에서 어떤 역할을 하나요?
베스타스는 2040년까지 폐기물 없는 터빈을 목표로 체계적인 접근 방식을 추진하고 있습니다. 이 회사는 기존 로터 블레이드를 위한 DecomBlades와 미래의 순환 경제 솔루션을 위한 CETEC이라는 두 가지 병행 이니셔티브를 진행하고 있습니다.
CETEC 프로젝트(열경화성 에폭시 복합재를 위한 순환 경제)는 에폭시 수지를 기본 구성 요소로 분해하는 화학적 재활용 방법을 개발하고 있습니다. 이렇게 분해된 구성 요소는 새로운 로터 블레이드 제조에 재사용되어 완전한 순환 시스템을 구축할 수 있습니다.
베스타스 터빈은 현재 85% 재활용 가능합니다. 블레이드 재활용률은 2025년까지 50%, 2030년까지 100%로 증가할 것으로 예상됩니다.
어떤 창의적인 업사이클링 접근 방식이 있을까요?
산업 재활용 공정 외에도, 사용된 로터 블레이드를 새로운 용도로 직접 활용하는 혁신적인 업사이클링 프로젝트들이 등장하고 있습니다. 네덜란드 기업 BladeMade는 로터 블레이드를 거리 시설물, 놀이터, 버스 정류장, 그리고 사회 기반 시설 프로젝트로 활용합니다.
이러한 응용 분야는 로터 블레이드의 특수한 특성을 활용합니다. 로터 블레이드는 매우 내구성이 뛰어나고, 내후성이 뛰어나며, 파손 방지 기능을 갖추고 있으며, 독특한 디자인을 자랑합니다. 단일 로터 블레이드는 다양한 용도에 맞게 여러 부분으로 절단할 수 있습니다. 가장 튼튼한 부분은 하중 지지 구조물로, 끝부분은 벤치로, 둥근 부분은 화분으로 사용할 수 있습니다.
예를 들어, 로터 블레이드 200개를 사용하여 1km 길이의 방음벽을 건설할 수 있습니다. 이러한 프로젝트는 기존 자재 대비 이산화탄소 배출량을 최대 90%까지 줄이고 로터 블레이드의 추가 수명을 50년에서 100년으로 연장합니다.
실제로 마모로 인해 얼마나 많은 재료가 손실되나요?
로터 블레이드 마모는 자주 논의되는 주제이지만, 그 크기는 관리 가능합니다. 프라운호퍼 IWES에 따르면, 침식으로 인해 위치, 코팅, 풍하중에 따라 로터 블레이드당 연간 약 0.1~5kg의 재료 손실이 발생합니다.
이러한 값은 다른 기술 시스템과 유사합니다. 트럭 타이어는 10,000km 주행 시 약 2kg의 재료가 손실됩니다. 해상 설비는 특히 엄격한 환경 규정을 준수해야 하며, 문서화 및 정기 검사가 필수적입니다.
Fraunhofer IWES는 다양한 코팅 시스템을 평가하기 위한 시험 방법을 개발하고, 침식으로 인한 손실을 최소화하는 동시에 공기역학적 특성을 개선하기 위해 최적화된 필름과 코팅에 대해 연구합니다.
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이 기술 발전의 핵심은 수십 년 동안 표준으로 자리 잡은 기존 클램프 고정 방식에서 의도적으로 탈피한 것입니다. 시간과 비용 측면에서 더욱 효율적인 이 새로운 장착 시스템은 근본적으로 다르고 지능적인 개념을 통해 이 문제를 해결합니다. 모듈을 특정 지점에 고정하는 대신, 특수 형상의 연속적인 지지 레일에 삽입하여 단단히 고정합니다. 이러한 설계는 눈으로부터 발생하는 정적 하중이나 바람으로부터 발생하는 동적 하중 등 발생하는 모든 힘이 모듈 프레임 전체 길이에 고르게 분산되도록 보장합니다.
자세한 내용은 여기를 참조하세요.
독일이 풍력 발전 재활용 분야의 글로벌 리더인 이유
풍력 발전 재활용을 규제하는 표준과 규범은 무엇입니까?
DIN SPEC 4866을 통해 업계는 풍력 터빈의 지속 가능한 해체 및 재활용을 위한 통일된 표준을 최초로 제정했습니다. 이 규격은 2020년에 업계, 학계, 정부 기관의 전문가 25명이 공동으로 개발했으며, 해체 과정 전체에 대한 요건을 정의하고 있습니다.
RDRWind eV(풍력 터빈 재가동, 해체 및 재활용 산업 협회)가 이 표준을 제정했으며, 현재 포괄적인 DIN 표준 및 해체 공정 품질 마크를 개발하고 있습니다. 이는 품질, 안전 요건 및 환경 적합성 측면에서 투명성과 비교 가능성을 확보하기 위한 것입니다.
재활용 인프라는 어떻게 발전하고 있나요?
재활용 인프라는 지속적으로 확장되고 있습니다. 브레멘에 있는 neocomp GmbH와 같은 회사들은 이미 연간 최대 12만 톤의 폐플라스틱(GRP)을 처리할 수 있는 파쇄 시설을 운영하고 있습니다. 이 시설들은 처리량을 쉽게 처리할 수 있으며, 현재 연간 약 3만 톤을 처리하고 있습니다.
DecomBlades 프로젝트와 같은 유럽의 이니셔티브는 가치 사슬 전반에 걸쳐 전문 지식을 공유합니다. 10개의 프로젝트 파트너가 로터 블레이드용 지속 가능한 재활용 기술의 상용화를 위해 협력하고 있습니다.
재활용된 재료는 정확히 어떻게 되나요?
재활용 소재는 다양한 용도로 활용됩니다. 기계적 재활용을 통해 얻은 유리 섬유는 시멘트 생산 시 모래 대체재로 사용되며, 유기 성분은 석탄 대체재로 활용됩니다. 이러한 공동 가공 방식은 화석 원료를 직접적으로 대체합니다.
화학적 재활용 공정은 더 높은 품질의 제품을 생산합니다. 회수된 섬유는 적절한 가공 후 섬유 복합재에 재사용될 수 있습니다. 열분해 오일은 화학 원료로 사용되며, 열분해 가스는 에너지 생산에 사용될 수 있습니다.
Siemens Gamesa RecyclableBlade 공정은 재료를 원래 품질 그대로 회수하는 것을 가능하게 합니다. 분리된 수지, 유리 섬유, 목재 등의 구성 요소는 품질 저하 없이 여행 가방이나 모니터 케이스와 같은 새로운 제품에 사용될 수 있습니다.
아직도 어떤 과제가 남아 있나요?
이러한 진전에도 불구하고, 과제는 여전히 남아 있습니다. 화학적 재활용 공정은 아직 시범 및 규모 확장 단계에 있으며, 산업적 타당성을 입증하지 못했습니다. 다양한 공정의 경제적 타당성은 지역 인프라와 원자재 가격에 크게 좌우됩니다.
해상 터빈은 로터 블레이드를 먼저 육지로 운반해야 하므로 물류 측면에서 추가적인 어려움을 야기합니다. 터빈 운영자부터 해체 업체, 재활용 업체에 이르기까지 다양한 이해관계자 간의 협력을 위해서는 표준화된 절차가 필요합니다.
재활용은 앞으로 어떻게 발전할 것인가?
이러한 추세는 순환 경제로 분명히 전환되고 있습니다. 지멘스 가메사와 베스타스 같은 제조업체들은 완전 재활용 가능한 터빈에 대한 구속력 있는 목표를 설정했습니다. 지멘스 가메사는 2040년까지, 베스타스 역시 2040년까지 목표를 달성할 것입니다.
재생 가능한 원료를 기반으로 한 새로운 소재가 연구되고 있습니다. 과학자들은 미래의 로터 블레이드를 위해 대마 섬유와 대마씨 오일로 만든 바이오 기반 경량 소재를 개발하고 있습니다. 이를 통해 재활용을 근본적으로 간소화할 수 있습니다.
유럽 환경청(European Environment Agency)은 유럽 전역에서 로터 블레이드 폐기를 금지하는 방안을 추진하고 있으며, 이를 위해서는 폐기된 모든 블레이드를 재사용, 재활용 또는 회수해야 합니다. 이는 혁신적인 재활용 솔루션에 대한 추가적인 인센티브를 제공합니다.
어떤 경제적 측면이 관련이 있나요?
재활용은 비용 요소에서 사업 기회로 진화하고 있습니다. Holcim과 같은 기업들은 BLADES2BUILD 프로젝트를 통해 새로운 원자재 공급원을 확보하는 동시에 CO2 배출량을 줄이고 있습니다. 예측 가능한 폐기 비용은 공장 운영자에게 계획 안정성을 제공합니다.
업사이클링 프로젝트는 폐기물로 추정되는 것에서도 고품질 제품을 만들 수 있음을 보여줍니다. 예를 들어, BladeMade는 재활용된 로터 블레이드를 사용하여 놀이터, 버스 정류장, 거리 시설물 총 생산량의 5%를 생산할 수 있습니다.
독일은 국제적으로 어떻게 비교됩니까?
독일은 풍력 발전 재활용 분야에서 선구적인 역할을 하고 있습니다. DIN SPEC 4866은 국제적인 기준으로 간주되며 영어로 제공됩니다. 프라운호퍼 IWES와 IFAM과 같은 독일 연구 기관들은 선도적인 재활용 기술을 개발하고 있습니다.
독일은 유럽의 풍력 발전 확대를 선도하고 있습니다. 2025년 상반기에 2.2기가와트 용량의 새로운 터빈이 건설되었는데, 이는 다른 유럽 국가보다 많은 수치입니다. 이로 인해 재활용에 대한 필요성이 커지고 혁신 동력이 강화되고 있습니다.
이는 풍력 에너지의 미래에 어떤 의미를 갖나요?
이러한 발전은 풍력 발전이 운영 중 기후 친화적일 뿐만 아니라 사용 후에도 책임감 있는 관리가 가능함을 보여줍니다. 기존 열 재활용 공정, 새로운 화학적 재활용 기술, 혁신적인 업사이클링 접근법, 그리고 완전히 재활용 가능한 새로운 기술의 조합은 포괄적인 솔루션을 제공합니다.
업계는 연구 개발에 적극적으로 투자하고 있으며, 표준이 수립되고 있고, 규제 체계도 순환 경제를 향해 진화하고 있습니다. 오늘날 여전히 과제로 여겨지는 것들이 새로운 비즈니스 모델과 가치 사슬을 위한 기회로 점차 변하고 있습니다.
따라서 풍력 에너지는 산업이 어떻게 제품 수명 주기 전반에 걸쳐 적극적으로 책임을 지고 생태적, 경제적 이익을 창출할 수 있는지를 보여주는 좋은 예입니다. 따라서 로터 블레이드는 더 이상 폐기물 문제가 아니라 미래를 위한 귀중한 원자재가 되고 있습니다.
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