Ⅰ. 서 론
Ⅱ. 풍력 설비의 공급망 분석 대상
1. 풍력 설비 소재･부품 분류 사례 연구
2. 풍력 설비 부품 공급망 분석 대상 선별
Ⅲ. 풍력 설비의 공급망 취약성 분석
1. 공급망 취약성 분석 방법
2. TSI 분석 결과
3. HHI와 SWI 분석 결과
4. SCD 분석 결과
Ⅳ. 결 론
Ⅰ. 서 론
지정학적 불안정성 심화와 주요국의 에너지 자원 패권주의 확산은 글로벌 에너지 공급망의 분절화와 블록화를 가속화하고 있다. 특히, 러시아-우크라이나 전쟁이 일어난 이후 에너지 가격 급등과 함께 에너지 안보에 대한 우려가 고조되면서, 재생에너지가 새로운 에너지 패러다임의 중심으로 부상하였다(International Energy Agency, 2022). 글로벌 에너지 전환에 있어 재생에너지는 안전하고 탄력적이며 지속가능한 특성을 바탕으로 기후변화 대응과 국가 에너지 안보 측면에서 중요한 전략적 요소로 부상하고 있다.
미국은 인플레이션 감축법(Inflation Reduction Act, IRA)과 행정명령 14017을 기반으로 재생에너지인 풍력과 태양광 산업의 국내 제조시설 투자를 확대하고, 청정에너지 전환을 위한 공급망 전략을 수립하여 풍력 산업을 포함 재생에너지 공급망을 분석하고 있다(The White House, 2022; U.S. Department of Energy, 2022a). 그러나 2025년 1월 20일 트럼프 정부 2기가 출범하자, 미국 에너지의 해방(Unleashing American Energy)이라는 새로운 행정명령으로 이전 바이든 정부의 기후변화 대응 정책 관련 12개 행정명령을 대거 폐지하였다(The White House, 2025).
하지만 이러한 트럼프의 행정명령 또한 미국의 경제적 안보와 번영을 위하여 희토류를 포함한 비연료 광물의 선도적 생산자이자 가공업체로서의 지위를 확립하고자 하는 내용을 담고 있다. 그리고 재생에너지의 투자세액공제(ITC) 및 생산세액공제(PTC)는 트럼프 대통령 취임 1년 전에 양당이 합의하여 일몰이 연장된 상태이자 국세법을 개정해야만 하는 사안이기에 트럼프 임기 동안은 유지될 전망이다(에너지경제연구원, 2025).
유럽은 우크라이나 전쟁 이후 러시아 화석 연료의 의존도를 줄이고 친환경 에너지로의 정책 전환을 가속화하기 위하여 2022년에 REPowerEU를 발표하고 대외 정책을 통해 공급망을 다변화하고 있다(코트라, 2022). 동시에 2023년 제정한 탄소중립 산업법(Net Zero Industry Act, NZIA)을 활용하여 역내 재생에너지 산업 기반을 강화하고, 재생에너지 공급망의 역내 비중을 확대하도록 적극 유도하고 있다(European Commission, 2023).
해외에서 90% 이상의 에너지를 수입하는 우리나라는 지정학적 취약성으로 인하여 지속적인 에너지 안보 위기에 직면해 있다. 이러한 에너지 자원안보 위기에 대비하고 위기가 발생할 경우 체계적이고 효과적으로 대응하기 위하여 정부는 2024년 2월에 국가자원안보 특별법을 제정하였다(산업통상자원부, 2024a). 이 법은 국가 자원안보와 관련된 위기대응 체계를 마련하고 이와 관련된 기본계획을 수립하며 2025년 2월부터 시행한다. 이를 위해서 화석연료인 석탄, 천연가스, 석유뿐만 아니라 재생에너지 설비의 소재･부품을 핵심자원으로 지정하여 관리해야 한다.1)
그러므로 국가자원안보 특별법을 기반으로 재생에너지 설비의 소재･부품도 에너지 안보 위기에 신속히 대응할 수 있는 에너지 안보 체계를 구축하여야 한다. 이를 위해서는 공급망에 대한 지속적인 점검과 심층 분석이 필수적이다.
하지만 아직까지 국내는 국가 에너지 안보 관점에서 재생에너지 설비의 공급망 취약점 분석 연구가 활발하게 진행되지 않은 상황이다. 공급망 취약점 분석을 위해서는 다양한 데이터가 필요함에도 불구하고, 재생에너지 설비 관련 데이터 확보의 현실적인 어려움으로 공급망 취약점 분석 연구가 활성화되지 못하고 있다.
또한, 이러한 공급망 취약점 분석을 위해서는 해당 설비를 구성하는 소재와 부품의 분류 및 구조화가 먼저 선행되어야 한다. 하지만, 해당 설비의 규모, 사용되는 기술 등에 따라 다양한 소재와 부품이 사용되기 때문에 전문가들 간에도 이견이 존재한다. 그러므로 공급망 분석 관점에서 국내는 아직까지 소재･부품의 정형화된 분류 체계가 없다고 하겠다. 설비의 구조와 형태에 따라 분류 체계를 갖출 수도 있지만, 이 경우 부품의 하위부품에서 소재까지의 결정이 보다 난해해져 많은 이견을 갖게 되며, 보다 큰 문제는 해당 품목의 데이터가 없는 경우 공급망 분석 자체가 무용하여 공급망 분석의 근본 취지와 목적을 상실하게 된다.
그러므로 본 연구는 재생에너지 중에서 점자 국내 중요성과 보급이 확대되고 있는 풍력 설비를 대상으로 국내 현황을 반영하여 먼저 공급망 분석이 가능한 부품을 식별하고자 한다. 또한, 확보 가능한 데이터를 기반으로 할 수 있는 다양한 공급망 취약성 분석 지표를 제시하고, 이들을 단계적으로 적용한 분석 프레임워크를 활용하여 식별된 품목의 공급망 취약성을 체계적으로 평가하고자 한다. 마지막으로 주된 관리가 필요한 공급망 취약 품목을 최종 선별하여 국가자원안보 특별법에 따른 핵심자원으로 지정･관리할 수 있도록 정부 정책 이행에 도움을 주고자 한다.
Ⅱ. 풍력 설비의 공급망 분석 대상
1. 풍력 설비 소재･부품 분류 사례 연구
본 연구의 최종 목적은 풍력 설비의 다양한 소재와 부품 중에서 어떤 품목의 공급망이 현재 얼마나 취약한지 확인하고, 이를 국가자원안보 특별법에 따라 핵심자원으로 지정하여 관리할 수 있도록 정책적으로 지원하기 위함이다.
하지만, 풍력 발전 설비의 소재･부품 중에서 정부의 우선 관리 대상이 되는 핵심자원을 지정하기 위한 구체적인 절차나 방법론이 미흡한 실정이다. 또한, 핵심자원으로 지정하기 위해서는 풍력 설비의 다양한 소재와 부품을 먼저 분류하고 정의해야 하지만, 소재와 부품의 종류를 분류하는 데에는 다양한 관점과 견해가 존재하기 때문에 이를 일반화하는 것은 쉽지 않다. 이는 풍력 설비의 규모, 설치 위치, 사용되는 기술 등에 따라 다양한 소재와 부품이 사용되기 때문이다. 따라서, 정부의 국가자원안보 정책 추진 목적을 우선시하는 방향으로 풍력 설비의 소재･부품 분류가 필요하다. 이를 위해서는 공급망 관점에서 풍력 설비의 소재와 부품을 관리하고 대응이 가능한 형태로 분류하고 정의해야 한다.
유럽과 미국은 자국의 에너지 안보 차원에서 풍력 발전 설비의 소재와 부품에 대한 공급망 현황을 분석하였다. 풍력 발전 설비의 자체 생산 역량과 수입 규모를 좀 더 명확하게 파악할 수 있도록 풍력 설비의 소재와 부품을 세분화하여 공급망 현황을 파악하였다.
Rystad Energy and Wind Europe(2023)는 유럽의 풍력 공급망 현황 분석을 위하여 풍력 발전 설비의 부품을 크게 나셀(nacelle), 블레이드(blade), 타워(tower)와 기초구조물(foundation)로 구분하고 있다. 블레이드 제작을 위해 필요한 주요 소재는 유리섬유와 폴리머를 제시하고 있으며, 나셀의 구성품은 철, 알루미늄, 아연, 희토류, 강철, 유리섬유, 폴리머로 목록화하고 있다. 그리고 타워와 기초구조물은 철, 시멘트와 아연을 주요 필수 소재로 제시하였다. 이렇게 분류된 소재와 부품을 토대로 2030년까지 유럽 역내의 풍력 설비 수요 대비 공급 가능성을 분석하고, 어떤 소재와 부품이 보다 취약한지 구체화하고 있다.
미국 에너지부(U.S. Department of Energy, 2022b)는 풍력 발전 설비의 부품을 유럽보다 좀 더 세분화하여 블레이드, 허브(hub), 나셀, 타워, 기초구조물, 하부구조물(substructure)과 계통연계(grid connection)로 구분하고 있다. 공급망 관리 대상을 보다 세분화할 수 있도록 나셀과 계통연계 등 일부 부품은 여러 하위부품(sub-components)으로 다시 세분화하였다. 나셀은 기어박스(gearbox), 발전기(generator), 베어링(bearing)과 반도체(semiconductor)로, 계통연계는 전선(cable), 변압기(transformer)와 개폐장치(switchgear)를 하위부품으로 제시하였다. 각 부품과 하위부품은 제작을 위해 필요한 주요 소재들을 제시하고 있다. 블레이드의 경우 필요한 소재는 유리섬유, 탄소섬유, 레진과 발사를, 발전기는 영구자석(네오디뮴, 디스프로슘), 특수강과 구리를 제작에 필요한 주요 소재로 명시하고 있다. 미국은 2050년까지 제시된 풍력 보급 목표를 차질없이 이행하고자 한다. 이런 목표 달성을 위해서는 자국의 풍력 산업 현황이 필요했기 때문에 이와 같이 풍력 발전 설비의 소재와 부품을 세분화하여 분석하였다. 참고로 미국은 각 소재와 부품별로 자국 기업의 생산 역량 및 수입 규모, 그리고 수입 다변화 여부 등을 파악하여 공급망 취약점을 분석하였다.
미국 국립재생에너지연구소(National Renewable Energy Laboratory)는 미국의 해상풍력 공급망 개발을 위한 중장기 계획 수립을 위하여 부품별로 공급망 장애요인을 분석하였다. 여기에서 제시된 해상풍력 발전 설비의 주요 부품은 블레이드, 나셀, 타워, 모노파일(monopile), 재킷(jacket), 중력식 기초구조물(GBF), 트랜지션 피스(transition piece), 부유식 플랫폼(floating platform), 전선, 계류 밧줄(mooring rope and chain), 강판(steel plate), 대형 주물 및 단조품(large casting and forging), 해상 변전소(offshore substation), 베어링, 닻(anchor)으로 구성되어 있다(Shields et al., 2023).
이처럼 유럽과 미국은 국가 에너지 안보 차원에서 풍력 설비의 공급망을 분석하였으나, 세계풍력에너지협회(Global Wind Energy Council, 2023)는 풍력 산업 활성화라는 목적을 가지고 다양한 시사점을 도출하기 위하여 풍력 설비의 글로벌 공급망을 분석하였다. 공급망 분석을 위하여 세계풍력에너지협회는 터빈 나셀, 주요 부품, 주요 소재, 그리고 해상풍력으로 항목을 구분하여 분류하였다. 주요 부품은 기어박스, 발전기, 블레이드, 전력 변환기(power converter), 타워, 주물로 구분하였고, 주요 소재는 희토류, 탄소섬유, 강철로 구분하였다. 그리고 해상풍력은 기초구조물과 전선으로 구분하였다. 이렇게 분류된 세부 품목들은 글로벌 공급망 분석 결과를 토대로 국가별 점유율과 미래 수요를 제시하고 있다.
우리나라는 산업연구원이 국내 풍력 산업의 경쟁력 현황을 파악하기 위하여 주요 품목들을 정의하고 글로벌 공급망 안정성을 파악하였다. 산업연구원이 제시한 풍력 설비의 주요 품목은 블레이드, 터빈, 발전시스템, 인버터, 타워 및 부품이며, 부품은 베어링, 샤프트, 기어박스와 클러치로 세분화하였다.
이외에도 우리나라는 국내 풍력 산업의 글로벌 경쟁력을 평가하기 위하여 최봉석･조홍종(2024)의 연구에서 풍력 설비의 부품을 제시하고 있다. 이 연구에서는 풍력 산업의 주요 수출재화 관점에서 블레이드, 기어박스, 타워플랜지와 컨버터를 주요 부품으로 간주하였고, 해당 부품들의 글로벌 경쟁력을 평가하였다.
이처럼 풍력 설비의 소재와 부품은 다양한 견해와 연구 목적에 따라 달리 적용되고 있기 때문에, 본 연구에서 파악하고자 하는 공급망 취약점 분석을 위해서는 정부 정책 목적에 맞게 해당 품목을 분류할 필요성이 있다.
2. 풍력 설비 부품 공급망 분석 대상 선별
국가자원안보 특별법은 재생에너지 설비의 소재 및 부품을 핵심자원으로 지정하고, 법이 발효되는 2025년 2월 7일부터 관리해야 한다. 현재는 신에너지 및 재생에너지 개발･이용･보급 촉진법에 따른 8가지 재생에너지 원 중에서 우리나라에 가장 많이 보급된 태양광과 풍력 설비의 소재와 부품을 우선적으로 관리할 예정이다.
국가자원안보 특별법 외에도 우리나라는 공급망 안정화와 관련된 법이 크게 두 가지 더 있으며, 국가자원안보 특별법과 함께 공급망 3법이라 지칭한다(기획재정부, 2023; 산업통상자원부, 2024b).2)
여기에서 풍력 설비의 주요 소재들은 공급망 3법 중 하나인 소부장법이 관리하는 공급망 안정 품목과 국가자원안보 특별법에서 관리하고자 하는 핵심자원 중 하나인 핵심광물과도 중복된다. 그러므로 풍력 설비의 소재를 제외하고 풍력 설비의 부품들을 핵심자원으로 지정하여 우선 관리하는 것이 보다 효율적이다.
풍력 설비의 부품은 유럽과 미국처럼 대분류와 중분류로 구분이 가능하며, 대분류는 일반적으로 블레이드, 나셀, 타워로 구분된다. 여기에 해상풍력을 추가로 고려한다면, 주요 품목인 하부구조물과 해저케이블도 대분류에 추가가 필요하다.
나셀은 발전기, 베어링, 주축 등 다양한 하위부품으로 구성되어 있으며, 타워도 플렌지, 강판 등으로 구성되어 있다. 이렇게 대분류에서 중분류를 할 수 있으나, 본 연구의 목적인 공급망 취약점 분석을 위해서는 이에 필요한 데이터 확보가 필수적이다.
본 연구에서 공급망 분석에 필요한 기본 데이터는 풍력 설비의 부품이 되는 해당 품목의 수출입 데이터이며, 각 품목들은 HS(Harmonized Commodity Description and Coding System) 코드 유무로 수출입 데이터 확보 유무를 확인하였다. HS 코드는 국제적으로 통일된 상품분류 체계에 따라 무역거래 상품을 총괄적으로 분류해 놓은 품목분류 코드로써 우리나라는 관세청에서 관리하고 있다.
풍력 설비의 주된 부품인 블레이드, 나셀, 타워, 하부구조물, 해저케이블로 먼저 대분류한 후에, 각 부품의 하위부품을 결정하기 위하여 잠재 하위부품들을 먼저 목록화하였다. 다음으로 목록화한 잠재 하위부품들이 중분류될 수 있도록 HS 코드 존재 유무를 확인하고 HS 코드가 있는 하위부품들만 선별하여 관리대상으로 최종 선정하였다. 보다 상세한 절차는 다음과 같다.
1단계(목록화): 잠재 부품과 잠재 하위부품들을 대분류와 중분류로 목록화
2단계(대분류): 잠재 부품 중에서 10단위 HS 코드가 있는 품목만 부품으로 확정
3단계(중분류): 확정된 부품의 잠재 하위부품들 중에서 10단위 HS 코드가 있는 품목만 하위부품으로 확정
이렇게 결정된 풍력 설비의 부품 및 하위부품이 <표 1>에 제시되어 있다. 10단위 HS 코드가 있는지 여부는 1차적으로 한국무역통계진흥원이 제공하는 HS 코드 네비게이션을 활용하였다. 다음으로 품목명 확인이 가능한 부품과 하위부품들을 대상으로 관세법령정보포털에서 해당 HS 10단위 코드 품목번호를 입력하여 해설서의 해설 내용을 확인한 후에 공급망 분석 대상이 되는 풍력 설비의 부품과 하위부품을 최종 확정하였다.3)
<표 1>
공급망 분석이 가능한 국내 풍력 설비 부품
Ⅲ. 풍력 설비의 공급망 취약성 분석
1. 공급망 취약성 분석 방법
본 연구에서는 <표 1>에서 제시된 풍력 설비 부품들의 수출입 데이터를 기반으로 해당 품목들의 공급망 경쟁력과 취약점을 분석하고, 정부 차원에서 관리가 필요한 취약 품목인 핵심자원을 선정하기 위한 절차와 방법론을 제시하였다.
국내 풍력 설비 소재 및 부품의 공급망을 분석한 주요 유사 연구로는 이슬기 외(2023)와 최봉석･조홍종(2024)을 들 수 있다. 최봉석･조홍종(2024)은 풍력 블레이드, 풍력 기어박스, 풍력 타워 플렌지 및 풍력 컨버터의 국내 산업 글로벌 경쟁력을 평가하기 위하여 현시비교우위지수(Revealed Comparative Advantage, RCA) 분석 결과를 토대로 해당 품목의 비교우위 또는 비교열위 여부를 파악하였다. 이슬기 외(2023)은 국내 풍력산업의 글로벌 공급망 안정성을 파악하기 위하여 총 11개 주요 품목을 선정하고 허핀달-허쉬만 지수 분석을 수행하였다.
본 연구는 풍력 설비 중에서 공급망이 취약한 품목을 핵심자원으로 선정하고 관리하기 위하여 분석 대상 선정 절차 및 공급망 취약점 분석 방법론에서 기존 연구들과 가장 큰 차이가 있다고 하겠다. 본 연구는 관세청의 HS 코드 기반 데이터를 사용하였으며, 주된 연구 목적인 풍력 설비 부품의 공급망 취약성 평가를 위하여 다음과 같은 절차를 적용하였다.
1단계: 무역특화지수(Trade Specification Index, TSI)를 분석하여 임계치인 0을 하회하는 상대적으로 수출 경쟁력이 취약한 품목을 식별
2단계: 1단계에서 선별된 품목을 대상으로 허핀달-허쉬만 지수(Herfindahl- Hirschman Index, HHI)가 0.4를 초과하는 수입 집중도가 높은 품목을 선별하고, 섀넌-위너 지수(Shannon-Wiener Index, SWI)로 교차 검증
3단계: 2단계에서 선별된 품목을 대상으로 단일국 수입 의존도(Single Country Dependency, SCD)를 분석하여 0.5 초과 품목을 핵심자원으로 선정
여기에서 TSI의 임계치인 0.0 미만은 민은지･이선경(2022)이 연구한 우리경제 수입공급망 취약성 분석 보고서를 참고하였으며, HHI의 임계치인 0.4 초과와 SCD의 임계치인 0.5 초과는 EU집행위가 2021년에 발간한 EU 공급망 취약성 점검 보고서(European Commission, 2021)를 참고하였다.4)
수입이 수출 비중 보다 높아서 수출 경쟁력이 취약한 품목을 선별하기 위해 사용하는 지수인 TSI는 위의 식 (1)과 같이 표현할 수 있다. 여기에서 Ei는 수출국 i의 수출금액이며, Ii는 수입국 i의 수입금액이다. TSI는 해당 품목의 총수출액과 총수입액을 이용해 비교우위를 나타내는 지표로서 상대적인 수출 경쟁력을 파악할 수 있다. 그러므로 지수의 결과가 양의 값이면 해당 품목은 수출 경쟁력이 있으며, 음의 값을 가지면 수출 경쟁력이 없다는 것을 의미한다. 즉, 음의 값을 가져 수출 경쟁력이 없는 품목은 수입 의존도가 높다는 것을 대변하기에 공급망이 취약하다고 하겠다.
수입국이 다양하지 않고 일부 국가로 집중되어 수입 집중도가 높아 공급망이 취약한 품목을 선별하기 위해 사용하는 지수인 HHI는 식 (2)와 같이 표현된다. 여기에서 si는 총 수입금액에서 수입국 i의 수입금액 점유율이다. HHI는 해당 품목을 수입하는 국가별 수입량으로 수입이 집중되는 정도를 파악할 수 있는 지표이다. HHI의 임계치인 0.4를 상회하면 일부 국가에 수입 비중이 편중되어 있어서 글로벌 공급망이 취약하다고 판단한다.
SWI는 수입국의 다양성을 알 수 있는 지표이다. HHI가 일부 국가에 편중된 수입 집중도를 판별하는데 유용한 지표라면, SWI는 얼마나 다양한 국가로부터 해당 품목을 수입하는지 알 수 있는 수입국 다양성 지표로서 식 (3)과 같이 표현할 수 있다. 여기에서 si는 HHI와 동일하게 총 수입금액에서 수입국 i의 수입금액 점유율이다. 선형회귀분석에 따라 HHI 임계치인 0.4에 대응하는 SWI의 임계치는 1.14이며, 이 보다 작은 수치이면 해당 품목의 수입국 다양성이 낮아 공급망이 취약하다고 보고 있다.
하나의 국가에만 의존하는 수입 비중이 얼마나 큰지 확인할 수 있는 단일국 의존도 지표인 SCD는 식 (4)와 같다. 여기에서 Isc는 가장 수입을 많이 하는 국가의 수입액이며, Ii는 수입국 i의 수입금액이다. SCD의 임계치인 0.5를 초과하는 경우 한 국가의 수입 비중이 전체의 50%를 넘기 때문에 해당 품목의 공급망이 악화될 경우 국내 풍력 산업의 공급망 안정성이 크게 훼손될 우려가 있다.
2. TSI 분석 결과
국내 풍력 산업의 공급망 취약성 여부를 확인하기 위하여 1단계로 <표 1>로 확정된 풍력 설비의 부품에 식 (1)을 적용하여 2023년도의 TSI 분석 결과를 [그림 1]을 통해 살펴보았다.
이 분석 결과를 보면 주축, 주축 베어링, 클러치/커플링, 단조품, 타워, 타워 플랜지, 하부구조물, 해저케이블은 양의 TSI 값으로써 수출 경쟁력이 있음을 확인할 수 있다. 반면에 블레이드, 나셀, 발전기, 기어박스, 요/피치 베어링, 쉘/케이스, 이렇게 6개 품목은 음의 TSI 값을 가지므로 수출 경쟁력이 취약한 것으로 나타났다. 나셀의 TSI는 -1.000으로서 수입 의존도가 매우 높아 수출 경쟁력이 가장 취약하며, 발전기, 쉘/케이스, 기어박스, 요/피치 베어링, 블레이드 순으로 취약함을 보여준다.
[그림 1]은 2023년 결과만을 파악하고 있어서 지금은 수출 경쟁력이 있지만, 앞으로 어느 품목이 수출 경쟁력이 취약할 가능성이 높은지 그 여부를 추가로 확인하기 어렵다. 그러므로 2023년과 2013년의 결과를 비교할 수 있도록 [그림 2]와 같이 추가로 분석을 실시하였다. [그림 2]는 2013년과 2023년의 TSI를 풍력 설비의 부품별로 비교한 결과이다. x축은 2023년의 TSI이며, y축은 2013년의 TSI이다.
이 분석 결과는 2013년과 2023년 모두 수출 경쟁력이 가장 취약한 품목은 가장 큰 음의 값을 보여 준 발전기이다. 그리고 2013년 대비 2023년에 보다 적은 수치를 갖게 되어, 2013년과 비교하여 2023년에 경쟁력을 상실한 품목으로는 나셀, 블레이드, 쉘/케이스, 요/피치 베어링, 기어박스임을 알 수 있다. 여기에서 타워와 타워 플랜지는 2013년과 2023년의 TSI가 모두 양의 값이어서 두 품목 모두 수출 경쟁력이 있는 것으로 보이나, 2013년 대비 2023년의 TSI가 좀 더 하락하여 수출 경쟁력 유지가 필요한 품목임을 알 수 있다. 그러므로 타워와 타워 플랜지는 향후 수출 경쟁력이 악화될 가능성이 있기에 추가 분석이 좀 더 필요하다.
이러한 가능성은 [그림 3]의 추가 분석 결과에서 더욱 분명해진다. [그림 3]은 타워와 타워 플랜지의 2013년부터 2023년까지의 TSI 변화 추이를 보여준다. 타워와 타워 플랜지의 TSI 변화 추이 분석 결과, 타워는 변동성이 심하며, 타워 플랜지는 전반적으로 지속적인 하향 추세를 보이고 있다. 즉, 변동성이 큰 타워와 하향 추세인 타워 플랜지는 향후 수출 경쟁력이 약화될 가능성이 있음을 시사한다. 그러므로 타워와 타워 플랜지는 [그림 1]에서 제시된 수출 경쟁력이 취약한 6개 품목인 발전기, 나셀, 블레이드, 쉘/케이스, 요/피치 베어링, 기어박스와 함께 공급망이 취약한 분석 대상에 포함하여 HHI와 SWI 분석을 할 필요성이 있다.
3. HHI와 SWI 분석 결과
TSI 분석을 기반으로 도출된 8개의 취약한 품목(발전기, 나셀, 블레이드, 쉘/케이스, 요/피치 베어링, 기어박스, 타워, 타워 플랜지)에 대하여 HHI 분석을 하였다. [그림 4]는 식 (2)를 적용하여 도출한 2023년의 HHI 분석 결과를 보여준다. [그림 4]에서 HHI 결과가 0.4를 초과하는 품목은 수입이 특정 국가에 치중되어 있다는 의미이다. 이는 해당 품목을 다양한 국가로부터 수입하는 것이 아니라 일부 국가에 수입국이 한정되어 있다는 것을 의미한다.
2023년 HHI 분석 결과, 나셀, 쉘/케이스, 타워, 타워 플랜지, 이렇게 4개 품목이 0.4를 초과하여 수입 집중도가 높은 것으로 나타났다. 이 중에서도 나셀의 HHI가 1.000으로서 가장 큰 수입 집중도를 보여주고 있으며, 그 다음으로 타워 플랜지, 쉘/케이스, 타워 순으로 수입 집중도가 높다.
[그림 5]는 풍력 설비 부품들의 2013년과 2023년의 HHI를 비교하여 분석한 결과이다. 2013년과 2023년의 HHI를 비교 분석한 결과, 블레이드를 포함한 주축, 요/피치 베어링 등 6개 품목은 2013년과 2023년 모두 HHI가 임계치인 0.4 이하를 유지하고 있어 안정적인 수입 집중도를 보여준다. 그러나 블레이드의 경우 2013년 대비 2023년의 수입 집중도가 소폭 증가하여 [그림 6]과 같이 2013년부터 2023년까지 HHI 변화 추이를 추가로 분석하였다.
2013년부터 2023년까지 블레이드의 HHI 추이 분석 결과, 2022년에 임계치인 0.4를 초과하여 블레이드는 [그림 4]에서 도출된 수입 집중도가 높은 4개 품목과 함께 공급망이 취약한 분석 대상에 포함하여 SCD 분석을 할 필요성이 있다.
HHI 분석 결과로 도출된 수입 집중도가 높은 품목들이 실제 수입 국가의 다양성도 같이 저조한지 여부를 확인하고, HHI 결과와 비교하기 위하여 SWI를 분석하였다. [그림 7]은 식 (3)를 적용한 2023년의 SWI 분석 결과이다. SWI가 1.14 미만인 품목은 수입국의 다양성이 취약하여 일부 특정 국가들에 수입이 집중되고 있다는 것을 의미한다. [그림 4]의 HHI 분석 결과와 동일하게 나셀, 쉘/케이스, 타워, 타워 플랜지, 이렇게 4개 품목의 SWI가 1.14 미만으로 수입국의 다양성이 취약하다. 이 중에서도 수입 집중도가 가장 높은 나셀이 가장 취약하며, 타워 플랜지, 쉘/케이스, 타워 순으로 수입국 다양성이 취약함을 알 수 있다.
이렇게 SWI와 HHI 분석 결과 모두 동일한 경향을 보여준다. 더불어 SWI와 HHI 결과를 이용하여 분석한 회귀분석 상관계수는 0.93으로서 수입 집중도가 높은 품목과 수입국 다양성이 취약한 품목이 서로 상관성이 높다는 점을 재차 확인하였다.
즉, HHI와 SWI 분석 결과, 블레이드, 나셀, 쉘/케이스, 타워, 타워 플랜지, 이렇게 5개 품목의 공급망이 취약하여 SCD 분석이 필요하다.
4. SCD 분석 결과
HHI와 SWI 분석 결과 나타난 수입 집중도가 높고 수입국 다양성이 취약한 5개 품목에 대해 [그림 8]처럼 2023년의 단일국 수입 의존도를 분석해 본 결과, 나셀, 타워 플렌지, 쉘/케이스 순으로 SCD의 임계치인 0.5를 크게 초과하여 단일국 수입 의존도가 높은 것으로 확인되었다. 특히 나셀의 경우 2023년 단일국 수입 비중이 99.9%를 초과하여 매우 높은 단일국 의존도를 보이고 있다.
[그림 9]는 2013년 대비 2023년의 SCD를 비교 분석한 결과이다. 2013년 대비 2023년의 SCD 비교 분석 결과, 블레이드, 주축, 요/피치 베어링, 타워 이렇게 4개 품목이 2013년과 2023년 모두 임계치인 0.5 이하를 유지하고 있어서 단일국에 의존하는 정도가 낮다. 그러나 블레이드와 타워의 경우 2013년 대비 2023년에 단일국 의존도가 소폭 증가하여 단일국 의존도가 증가할 가능성이 높다.
<표 2>
2023년 풍력 설비 부품의 TSI, HHI, SWI 및 SCD 분석 결과
그러므로 이런 가능성을 확인하기 위하여 [그림 10]과 같이 2013년부터 2023년까지 SCD의 변화 추이를 추가로 분석하였다. 블레이드와 타워의 SCD 변화 추이를 분석한 결과, 블레이드는 변동성이 심하며, 타워는 전반적으로 단일국 의존도가 지속적으로 증가하고 있기에 향후 공급망이 취약해질 가능성이 높다고 하겠다.
즉, 블레이드, 나셀, 쉘/케이스, 타워, 타워 플렌지, 이렇게 5개 품목의 공급망이 다른 풍력 설비의 부품들에 비해 가장 취약하다고 볼 수 있기에 이 5개 품목을 핵심자원으로 지정하여 관리할 필요성이 있다.
아래에 제시한 <표 2>는 <표 1>에서 도출한 14개 주요 품목 목록과 국내 수출입 데이터를 사용하여 산출한 2023년도 TSI, HHI, SWI와 SCD의 분석 결과이다. 참고로 <표 2>뿐만 아니라 [그림 1]에서 [그림 10]까지 사용한 국내 수출입 데이터 또한 한국무역통계 정보포털에서 제공하는 자료를 사용하였다.
Ⅳ. 결 론
본 연구의 목적은 풍력 설비의 부품 중에서 어떤 품목의 공급망이 얼마나 취약한지 확인하고, 국가자원안보 특별법에 따라 핵심자원으로 지정하여 관리할 수 있도록 하기 위함이다.
이를 위하여 본 연구는 풍력 설비의 다양한 부품들 중에서 HS 코드를 토대로 공급망 분석이 가능한 대상인 품목을 선정하는 절차를 마련하고, <표 1>과 같이 구조화하여 14개 품목으로 분석 대상을 선정하였다. 분석 대상을 선정하기 위한 기본 충족 조건은 공급망 분석이 가능한 수출입 데이터 확보를 위한 HS 코드 존재 유무이다. 그리고 선정된 풍력 설비 품목의 공급망 취약성을 확인하기 위하여 TSI, HHI, SWI, SCD로 단계적 분석을 실시하고 공급망이 가장 취약한 5개 품목(블레이드, 나셀, 쉘/케이스, 타워, 타워 플랜지)을 도출하였다.
풍력 설비의 공급망 분석 대상이 되는 14개 품목을 선별하기 위한 추진 절차는 다음과 같다.
(1) 국내외 자료를 토대로 다양한 풍력 설비 부품과 하위부품을 발굴하여 목록화
(2) 1단계에서 발굴한 부품과 하위부품들 중에서 HS 코드 네비게이션을 활용하여 품목명 확인이 가능한 부품과 하위부품만 선별
(2) 2단계에서 선별된 부품과 하위부품들 중에서 관세법령정보포털의 해설서를 확인하여 풍력 설비에 해당하는 14개 품목만 최종 선정
선정된 공급망 분석 대상 품목 14개 중에서 핵심자원 지정을 위해 공급망이 취약한 5개 품목을 도출하기 위한 단계적 절차와 분석 결과는 다음과 같다.
(1) 2023년 TSI를 분석하여 임계치가 0.0 미만으로 수출 경쟁력이 낮은 나셀(-1.000), 발전기(-0.809), 쉘/케이스(-0.489), 기어박스(-0.461), 요/피치 베어링(-0.388) 및 블레이드(-0.142)를 도출하고, 2013년부터 2023년까지 TSI 추이를 추가로 분석하여 수출 경쟁력의 변동성이 큰 타워와 타워 플랜지를 포함하여 총 8개의 취약 품목을 발굴
(2) 1단계에서 발굴된 8개 품목을 대상으로 2023년의 HHI와 SWI를 분석하여 HHI의 임계치인 0.4를 초과하고, SWI의 임계치인 1.14 미만이 되어 수입 집중도가 높고 수입국 다앙성이 낮은 나셀(HHI 1.000, SWI 0.001), 타워 플랜지(HHI 0.853, SWI 0.356), 쉘/케이스(HHI 0.674, SWI 0.795) 및 타워(HHI 0.432, SWI 0.966)를 도출하고, 추가로 2013년부터 2023년까지 HHI 추이를 분석하여 수입 집중도의 변동성이 큰 블레이드를 추가하여 총 5개의 취약 품목을 2단계에서 선별
(3) 2단계에서 선별된 품목을 대상으로 SCD를 마지막으로 분석하여 임계치인 0.5를 초과하여 특정국 수입 의존도가 매우 높은 나셀(1.000), 타워 플랜지(0.922), 쉘/케이스(0.815)를 먼저 도출하고, 2013년부터 2023년까지의 SCD 추이를 추가로 분석하여 변동성이 확인된 블레이드와 타워를 추가하여 5개 품목을 최종 확정
이렇게 최종 확정된 5개 품목의 분석 결과를 보면, 나셀과 쉘/케이스는 2023년 기준으로 TSI, HHI, SWI 및 SCD 모두의 임계치를 크게 초과하여 수출 경쟁력, 수입 집중도, 공급원 다양성, 특정 수입국 의존도가 모두 취약함을 드러냈다. 여기에서 블레이드, 타워와 타워 플랜지는 단계별로 적용되는 지표 중에서 일부 지표의 임계치는 충족하였으나, 추가로 분석한 해당 지표의 시계열에 따른 추이 분석에서 변동성이 큰 부분이 도출되어 다른 부품들에 비해 공급망이 취약하다.
그러므로 해당 부품들은 국가자원안보 특별법에 따라 재생에너지 설비의 소재 및 부품에 해당하는 핵심자원으로 신속히 지정되어 관리될 필요성이 있다. 또한, 본 연구처럼 정량적 분석 방법뿐만 아니라 국내 에너지 안보 현황 및 현실이 반영된 정성적 분석 방법을 토대로, 필요하다면 발굴된 5개 품목 이외에도 핵심자원에 해당하는 품목을 추가로 발굴 지정하여 관리할 필요성이 있다고 본다.
본 연구는 가용 가능한 데이터를 최대한 확보하기 위해서 노력했음에도 불구하고, 현실적인 한계로 인하여 HS 코드로만 확인이 가능한 국가 단위와 연 단위 데이터만을 사용하였다. 그러므로 해당 기업에서 관리하는 내수 판매량과 재고량 데이터 없이 수출입 데이터만을 사용하여 공급망 취약점을 분석하여 그 결과에 한계가 있음을 시인한다. 그러므로 후속 연구에서는 국내 기업들로부터 월 단위와 기업 단위 데이터, 생산량, 내수 판매량, 재고량 등의 데이터를 추가로 확보하여, 보다 정교하고 의미있는 모델 개발 및 결과를 도출할 예정이다.
본 연구 결과와 방법론은 향후 에너지 안보 위기에 조기 대응이 가능하도록 에너지 안보 체계를 보다 정교히 구축하고, 문제 발생에 대비할 수 있는 기초 자료로 활용이 가능할 것이다. 이외에도 해당 결과물은 풍력 설비의 소재･부품과 관련된 공급망 문제점 분석, 위기대응 체계 구축 방안 및 통합 안보관리 체계 구축 방안과의 연계 도모, 후속 연구 활성화에 도움이 될 것이다.
마지막으로 향후 국내 풍력 산업의 공급망 안정화 및 경쟁력 강화를 위하여, 본 연구에서 도출된 공급망이 취약한 품목들은 향후 전략적 국제협력 등을 통한 수입선 다변화, 국내 생산기지 및 생산능력 확대, 재자원화를 고려한 경제 기반 조성이 필요함을 제언한다.
