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[특별기고] 탄소중립 실현위한 유출지하수 활용 제안

유출지하수, 탄소중립 앞당긴다 수열E 범위 ‘모든 물’ 적용해야

탄소중립의 넷-제로(Net-Zero) 실현을 위해서는 패시브설비, 신재생에너지 융합을 통한 에너지효율 향상, 수소사회로 전환, 건물에 필요한 에너지를 생산하거나 절약할 수 있는 설비와 에너지원 발굴 등 많은 부분에서 연구와 개발 그리고 실행을 노력해야 한다. 

이러한 상황에서 유출지하수 이용은 지열, 수열, 서울시 조례상 대체에너지 등 어디에도 속하지 못해 양질의 에너지임에도 불구하고 탄소중립과 온실가스 감축을 위해 현장에서 활용되지 못하고 있다. 

버려지고 있는 유출지하수의 열을 냉난방에 이용하고 다시 자연으로 환원(인공함양)해 지하수 안정화 및 지반침하 예방을 생활화해야 한다.

유출지하수와 이용 현황 
서울시는 다른 지역에 비해 지하철망과 지하시설이 가장 발달한 도시다. 지하철 시설물에 의한 지하유출수 발생량은 지하철 역사를 기준으로 여러 곳에서 많은 양이 발생하고 있다. 

서울시 자료에 따르면 유출지하수량이 지하철, 건축물, 전력구, 통신구 등에서 하루에 19만6,000톤에 이른다. 이를 연간 환산하면 7,144만1,000톤에 이르는 막대한 양이다. 여기에 통계에 잡히지 않고 하천이나 하수도로 버려지는 양도 상당할 것이라 예상된다. 

이중 66.39%에 달하는 13만톤이 열이 아닌 하천 유지용수, 도로 청소, 조경용수, 수경시설 인공함양, 건물용수로 단순 이용되고 버려진다. 

유출지하수의 이론적 부존량을 환산하면 2만9,718Mcal/h이며 다시 기술적 잠재량 중 난방에 활용이 가능한 부존량을 산출하면 2만2,288Mcal/h로 24평 아파트 6,100가구의 난방을 할 수 있다. 

냉방에 필요한 부존량은 1만3,783RT로 상업시설 27만166m²의 냉방이 가능하다. 하수처리수 부존량과는 차이가 있지만 건물의 인근 또는 지하에서 유출되기에 생하수와 함께 가장 가까이 있는 유용한 에너지다. 에너지비용 중 에너지생산에 드는 비용도 중요하지만 이동에 따른 열손실로 발생하는 비용과 열을 이용하기 위한 공사비를 줄이고 인공함양함으로써 자연으로 되돌릴 수 있는 1석3조의 에너지다.



유출지하수, 신재생E 지정 시급 
유출지하수는 지열에너지로 활용이 힘들다. 개방형 지열과 비교해 효과는 월등히 좋고 비용이 저렴해 현장에서는 적극적으로 적용을 검토하지만 현재 운용되고 있는 ‘신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침’에 충족할 수가 없어 신재생에너지로 사용할 수가 없다. 

지열공법 중 유출지하수 활용 공법과 가장 유사한 공법인 스탠딩컬럼웰형(SCW)은 수직으로 지열 우물공을 설치하고 지열 우물공으로부터 지하수를 취수해 열교환을 한 후 다시 같은 지열 우물공으로 주입하는 방식이다. 



하지만 유출지하수의 집수정 형태의 취수방식은 지열 우물공의 형태가 다르고 인정을 받는 관련프로그램 GLHEPro를 이용해 설계해야 하는데 현재로서는 적용할 수 없다. 그러므로 신재생에너지 인증을 받지 못해 활용 편익이 매우 큼에도 불구하고 활용에 제약을 받고 있다. 

신재생에너지를 신축 건축물에 적용하려면 녹색건축물 설계기준을 준용해야 한다. 녹색건축물 설계기준에도 기존 신재생에너지 범주에 들어가는 에너지원, ‘신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 규정’ 및 ‘신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침’을 따르므로 수열과 서울시 조례에 따른 재생에너지, 유출지하수와 하수를 이용할 수 있는 부분이 원천적으로 봉쇄돼 있다. 이에 따라 유출지하수와 대체에너지는 신재생에너지로 인증이 불가능하다.

서울시는 신재생에너지 의무적용에서 신재생에너지원의 적용에 다른 비용과 효율을 완화하기위해 ‘서울특별시 에너지 조례’ 제24조2항의 2호에 규칙으로 정하는 시의 특성에 적합한 미활용에너지의 적용을 권고하고 있다. 

미활용에너지는 신재생에너지로 규정되지 않은 친환경에너지를 말하며 신재생에너지로 인증은 받지 못하고 있다. 서울특별시 환경영향평가 조례 제29조2항에 따른 ‘건축물 및 정비사업(재개발·재건축)의 환경영향평가 항목 및 심의 기준(환경영향평가서 초안 작성 지침)’에 따르면 10만m² 이상의 공공건물과 민간건물 신축에 있어 신재생에너지 의무비율 적용을 완화해주고 있다.

신재생에너지 등 에너지 생산·절약 계획 수립에서 2020년 20% 의무비율 중 14%를 초과하는 6%는 대체에너지로 대체할 수 있다. 

대체에너지는 ‘서울특별시 신재생에너지 시설의 에너지 생산량 산정 지침’에 따르면 대체에너지를 생산 또는 생산 수급받는 경우 대체에너지의 범위는 열병합발전, 광역상수도망의 상수역, 공공하수처리장의 하수열, 집단에너지, 에너지저장장치(Energy Storage System) 등으로 가까이 존재하는 에너지로 가장 설치비용이 저렴하고 효율이 좋은 유출지하수열이나 바로 건물 밑에 존재하는 생하수열은 활용하지 못하고 있다.

수열에너지의 정의와 범위를 알아보면 신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급촉진법 시행령의 제2조제4항 별표 1의 5에서 수열에너지의 가 항목의 기준은 물의 열을 히트펌프를 사용해 변환시켜 얻어지는 에너지다. 나 항목의 범위는 해수의 표층 및 하천수의 열을 변환시켜 얻어지는 에너지라고 제한하고 있다. 물의 열은 해수의 표층수 즉 온배수, 하천수, 지하수, 하수 모두 활용이 가능한데 굳이 범위를 제한해 사용을 막고 있다. 

지하유출수와 하수 등을 이용하기 위해서는 국토부의 녹색건축 설계기준과 서울시 녹색건축 설계기준에 신재생에너지의 비율 적용에 대체에너지 적용과 함께 유출지하수와 하수이용을 추가해야 한다. 또한 서울시의 ‘서울특별시 신재생에너지 시설의 에너지 생산량 산정 지침’에도 역시 유출지하수와 하수 이용을 추가해야 한다. 

특히 가장 중요한 부분은 수열에너지의 범위를 제한하지 말고 모든 물의 열을 이용하는 것을 추진해야 한다. 현장에서는 건물 신축 시 유출지하수가 나오면 건물 운영 시 하수도 요금을 부담하고 버려야하는 일이 계속 발생하고 있다. 유출지하수의 열을 이용하고 싱크홀을 방지하는 인공함양기술을 활용해 다시 땅속으로 순환시키고 하수도 요금도 부과되지 않는 1석3조의 이익을 추구할 수 있다. 

수열에너지의 범위를 모든 물에 적용해 수열에너지를 더욱 활성화하면 화석연료 사용에 따른 온실가스 감축 목표의 많은 부분을 수열이 해결해 탄소중립시대를 앞당길 수 있을 것이다.
<김시헌 안양대 교수>