Smart ZEC 과제는 2018년 한국에너지기술평가원이 기획, 발주한 대규모 브랜드 과제다. 지난 2년간 1·2·3세부과제가 진행되며 각 주관 및 참여기관들이 연구를 진행했다. 올해부터는 4·5세부과제가 새롭게 시작한다. 과제기획기관인 에너지기술평가원의 송동근 효율향상PD를 만나 진행상황을 점검했다.
■ Smart ZEC 과제 배경은
지난해 수립된 제3차 에너지기본계획에서 크게 다루고 있는 것이 수요부문, 즉 에너지사용단계에서의 효율향상이다. 에너지효율화가 우선적으로 필요하다는 정부의 의지를 확인할 수 있다.
그렇다면 에너지효율화를 하는데 어떤 전략 내지는 방향으로 정부정책을 추진할 것이냐는 질문이 이어진다. 에너지효율화를 위해서는 기본적으로 에너지기기의 고효율화가 이뤄져야 한다. 이는 지속적으로 추진해야 하는 과제다.
이를 통해 고효율기기들이 에너지시장에 확대된다면 국내기업들의 시장점유율 증가와 해외시장 진출 등으로 연결될 수 있다.
하지만 그동안 해오던 방식만 고집할수는 없다. 에너지절약 목표를 이루기 위해 산업트렌드를 분석해 보니 기기단위 효율화만으로는 정책목표 달성에 한계가 보이기 시작했다.
이를 해결하는 방안 중 하나가 기기단위를 넘어 어떻게 운영할 것인가라는 시스템차원의 접근방식이다. 에너지관리시스템 차원에서 에너지의 효율적인 사용을 위한 기술개발 및 기업육성이 필요한 단계다.
EMS는 에너지관리 주체가 동일한 상태에서 대상 건물이나 공장 내에서 효율화가 가능하다. 여기서 더 나아가 에너지효율화를 사업장들이 모여 있는 산업단지, 건물들이 모여 있는 도시 등 커뮤니티 단위로 확대하자는 것이 이번 Smart ZEC과제의 배경이다.
개별건물을 넘어선 커뮤니티에서 에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 방안을 찾기 위해 에기평은 건물들이 군집해 있어 에너지사용량이 많은 산업단지나 도심의 에너지 토탈네트워크와 관련된 과제를 수행해왔다.
■ 도시의 에너지관리가 중심이 되는데
4차 산업혁명이 진행됨에 따라 제조업은 주문형 소량생산체계로 변화하고 있다. 전통적인 대규모 생산라인은 이러한 변화에 대처하기 어렵기 때문에 역량을 가진 소규모 사업장들이 변화를 이끌어갈 수 있다. 예전처럼 도심에서 멀리 떨어진 장소에 생산라인이 있을 이유가 없다. 지금도 가산디지털단지 등 도심 내 제조업블록이 형성되는 것을 볼 수 있다.
이러한 사례에서 볼 수 있듯이 이번 Smart ZEC과제는 점점 에너지사용량이 증가하고 있는 도시에서 어떻게 하면 에너지를 효율적으로 공급, 관리할 수 있을까라는 고민에서 시작됐다. 또한 국가에서 추진하고 있는 스마트시티를 대상으로 적용할 수 있는 기술을 개발하고 에너지수요에 능동적으로 대응, 관리할 수 있는지도 포함된다.
기존 도시를 대상으로 하는 에너지절감의 전제는 사용자들의 불편함이 없어야 한다는 것이다. 사용자의 불편함을 감수한다면 단순하게 에너지를 안쓰면 되지만 이는 에너지절감 목적에 어긋나는 방법이다. 사용자 편의성을 유지하면서 전체적인 에너지소비량을 절감할 수 있는 도시단위 에너지절감 방안이 필요하다.
■ 과제 목적은 무엇인가
Smart Zero Energy City라는 과제는 하나의 슬로건이며 적용대상의 에너지자립률을 높여나가는 것이 목표다.
지금은 에너지공급체계가 기저발전을 통한 중앙공급식으로 운영되지만 열은 지역난방으로 분산화됐다. 전기와 열 등 에너지의 완전한 자립을 목표로 스마트시티 내에서 자체적으로 요구하는 에너지형태를 어떻게 충족시킬 것인가가 관건이다.
태양광, 풍력, 연료전지, 지열, 태양열 등과 같은 신재생에너지가 1차적 수단이 될 것이고 지하수열원이나 하수열원 등 미활용에너지도 활용될 수 있다. 기존에 수행해온 다른 사업에서 개발한 기술을 융합해 도시 안에서의 에너지자립률을 높여가는 과제다.
에너지자립률 확보와 함께 에너지절약이 목표이며 나아가 스마트시티의 완성도를 높이는데도 기여할 수 있다. 제로에너지시티에서 적용하려고 하는 에너지통합관리시스템은 궁극적으로 에너지절약이 수반돼야 한다. 에너지절약이 이뤄지지 않는 상태에서 도시에서 사용되는 에너지를 전부 생산하려 한다면 과도한 설비를 투자해야 할 것이다.
■ 진행상황은 어떠한가
Smart ZEC 과제를 처음 기획했을 때 적용대상을 세종시로 계획했다. 하지만 스마트시티 조성지역인 세종 5-1지구가 계속 지연돼 이번 R&D사업과의 연계가 어려워 부산 에코델타시티로 변경했다.
에코델타시티는 구역간 편차는 있지만 사업 참여기관들이 설계단계부터 함께 참여하고 있다. 기술개발과 더불어 2021년까지는 개발시스템을 어떻게 적용시킬 것인가를 고민하고 2022~2023년에는 본격적인 실증이 이뤄질 것으로 예상된다.
1·2·3세부과제를 통해 이미 진천, 마곡, 부산 등에서 최종적용을 위한 요소기술들의 소규모 실증이 진행되고 있다. 일정에 맞춰 관련 세부과제에서 개발된 결과물을 반영할 예정이다. 2021년까지 상세설계에 내용들이 적용될 것으로 보인다.
■ 스마트시티에 미치는 영향은
이번 과제는 스마트시티의 여러 중요한 인프라 중 하나인 에너지에 집중하고 있다. 도시규모 실증시험이라는 점과 전력에 더해 열에너지도 포함된 점이 특징이다. 에너지 생산과 저장시스템이 통합되며 도시규모로 운영된 사례가 없기 때문에 에너지의 효율적 관리 차원의 스마트시티 시범사업으로서 의미가 크다.
특히 통신이나 환경, 교통 등 다른 구성요소들은 기존도시에도 적용이 수월할 테지만 전력, 열 등 에너지공급 인프라는 도시의 설계단계서부터 함께 구축되지 않으면 효율적인 적용이 어려워진다.
■ 과제완료 시 기대효과는
그동안 에기평이 수행해 온 수요관리R&D는 과제종료 시 개발된 고효율제품들의 시장판매량을 기준으로 에너지절감량을 판단해왔다.
지난해 사업성과 평가를 받을 때는 에너지감축목표의 11% 정도를 기여한 것으로 나타났다. 평가방식에 따라 편차가 있어 보수적으로 잡으면 최소 5% 이상은 R&D를 통한 직접적인 기여성과를 전망하고 있다.
이번 과제는 우선적으로 국내 에너지문제를 해결하고 기업역량을 향상시키는 것이지만 종료 후에는 해외시장 진출도 염두에 두고 있다.
GS건설 등 참여기관에서는 자체적으로 쿠웨이트, 인도, 베트남 등에서 스마트시티를 활용한 도시단위 에너지관리를 어떤 식으로 구현할 것인가에 대해 검토하고 있다. 향후 우리나라에서 스마트시티를 기반으로 한 에너지통합관리시스템 실증이 완료되면 해외로 진출할 수 있는 사업모델도 확보할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
■ 추후 보완점이 있다면
도시 내에서의 에너지생산 및 저장, 효율적 분배, 수요예측 등을 관련기업들이 수행해야 하는데 경제성이 따라주지 않으면 걸림돌이 된다. 기업들 입장에서는 이윤추구가 당연한 일이다.
에너지가격에 대한 일정 수준의 변동이 가능해야 기업입장에서도 이윤을 확보할 수 있을 것으로 보인다. 하지만 아직 제도적 측면에서 한계가 있고 기업들도 실증연구를 통해 가격체계 변동이 어떻게 수익과 연결될지에 대한 연구가 필요하다.
단순히 에너지사업자의 이윤극대화가 목표가 아닌 소비자의 비용상승을 최소화할 수 있는 적정선을 찾아야 할 것이다. 이러한 데이터는 향후 정부의 에너지가격 개편에서도 기반자료로 활용할 것으로 기대된다.
Smart ZEC 과제는 2018년 한국에너지기술평가원이 기획, 발주한 대규모 브랜드 과제다. 지난 2년간 1·2·3세부과제가 진행되며 각 주관 및 참여기관들이 연구를 진행했다. 올해부터는 4·5세부과제가 새롭게 시작한다. 과제기획기관인 에너지기술평가원의 송동근 효율향상PD를 만나 진행상황을 점검했다.
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