신재생에너지 중 열분야를 대표하는 에너지원은 지열이다. 육지에서는 보급이 활발하지만 제주도는 화산지대이다보니 지열 보급에 있어 많은 어려움이 따른다. 그나마 농어업에너지효율화 사업을 통한 지중공기열과 지중지하수를 이용한 보급실적이 사실상 전부이다.
제주도의 어려운 여건 속에서도 지열 등 열분야 신재생에너지 보급에 앞장서고 있는 현명택 제주대 기계공학과를 교수를 만나봤다. 현 교수는 제주도의 출력제한 해결방안으로 P2H 등을 제시하며 열분야 재생에너지사업 활성화 방안 마련에 집중하고 있다.
■ CFI 제주 비전을 어떻게 보는가
CFI 2030은 2014년 선언됐으니 지금의 기준으로 봐도 굉장히 앞선 정책이었다. 무리한 계획이라는 비판도 있지만 이를 실행하는 과정에서 많은 성과를 보일 것으로 기대하고 있다. 2019년 수정계획이 발표되는 등 현실성을 갖추고자 노력도 하고 있다. 다만 아쉬운 것은 열에너지에 대한 논의는 전혀 이뤄지지 않고 있다는 점이다. 신재생에너지 발전과 전기차 보급에만 그 초점이 맞춰져 있어 좀 안타까운 마음이다.
■ 제주도의 열분야 재생에너지 보급 현황은
발전소 온배수가 가장 활발히 보급된 상황이다. 남부발전과 행복나눔영농조합이 망고 시설재배지에 열원을 공급하고 있으며 최근에는 붉바리 양식장을 신설해 여기에도 온배수를 이용해 양식을 하고 있다. 망고나 붉바리는 굉장히 고가의 농수산물로 난방비용이 많이 드는데 온배수가 그 역할을 톡톡히 하고 있는 셈이다. 농어촌공사의 에너지이용효율화사업을 통해 지하수열을 이용해 감귤하우스 등의 에너지원으로 활용하는 것도 자부담 비율이 30%이기 때문에 많이 보급돼 왔다.
그러나 최근 에너지이용효율화사업에 과수품종이 제외돼 제주도에서는 신청농가가 없는 것으로 알고 있다.
■ 재생열에너지 보급 현황은
육지에서 농가를 중심으로 지열이 활발히 보급될 때 제주도에는 신설 공공기관 중심으로 밀폐형 지열시스템이 보급됐다. 반면 제주도의 경우 화산지형이기 때문에 지하가 흙이나 바위가 아니라 화산쇄설층이 넓게 분포돼 있어서 쇄설층 내부에 있는 물이나 공기로 열전도가 이뤄지지 않아 제대로 효율이 나오지 않아 지열시스템이 전혀 보급이 되지 않았다.
제주도만의 특성인 지하공기층의 열을 이용하는 방법에 의한 냉난방시스템이 적용되고 2013년 제주도 조례에 지하수에 열교환기를 삽입해 지하수열을 이용할 수 있게 되면서 지금은 지열(넓은 의미에서는 수열)을 시설온실 등에서 적극 활용하고 있다.
그러나 이 방법은 한국에너지공단이 인증하는 지열시스템이 아니기 때문에 재생에너지원으로 불인정되고 있다. 에너지공단에서 인증하는 밀폐형 지열시스템의 경우 화산지형이어서 적용이 어렵고 개방형의 경우 지하수를 지상으로 끌어 올린 후 재주입한다는 점에서 제주도 조례에 의해 제한을 받아 보급이 어려운 실정이다.
■ 열분야 재생에너지 확대 방안은
제주도는 예전부터 바람에 의한 풍력이 적지로 주목받아 보급이 활발히 이뤄져 왔다. 태양광도 육지와 다름없이 시골 곳곳에 보급되고 있는 실정이다.
그러나 제주도 기업입장에서는 풍력, 태양광기술을 독자적으로 보유하기에는 한계가 있으며 관련 기업도 주로 서비스업에 종사하고 있는 편이다. 또한 풍력, 태양광의 경우 지역주민과의 갈등이 큰 문제로 부각되고 있다.
이에 따라 주목하는 것은 제주도는 섬이기 때문에 해수열, 국내 최대 다우지역이어서 빗물, 화산지대여서 풍부한 지하수와 염지하수의 보유, 그리고 양식장에서 양식을 위해 바다에서 끌어올린 해수(수조에 공급된 후 그대로 방류됨), 용천수 등 정말 다양한 수자원을 보유하고 있다.
수열이용은 풍력이나 태양광처럼 가변적이지 않고 거의 항구적이다. 민원도 거의 없다는 장점이 있다. 최근 출력제한과 같은 문제에서도 자유롭다. 제주도 수열에 대한 연구개발은 도내 중소기업 중심으로 이뤄질 수밖에 없지만 독창적인 기술도 보유할 수 있을 것이라고 생각한다.
이에 따라 수열의 범위를 좀 더 전향적으로 확장토록 관계기관을 설득하고 제주도의 조례 개정을 통해 고비용이 수반되는 천공방법, 개방형 지열시스템적용이 가능하다면 제주도의 수열부문 재생에너지 보급은 매우 활발히 이뤄질 것으로 기대된다.
■ 그동안 수행했던 R&D는
제주지역에서 연구하다보니 시설재배단지의 냉난방시스템에 관한 연구를 주로 해 왔다. 열원은 지하공기열, 지하수열 그리고 발전소 온배수를 활용했기 때문에 비교적 다양한 열원을 활용해 봤다. 또한 스마트팜, 제로에너지 하우스 등에 대한 연구도 수행했다. 주로 도내 기업과 컨소시엄을 구성해 연구했으며 도내 기업의 기술력 축적에도 도움을 줬다고 생각한다. 이중 한 기업은 2020년도에 중소벤처기업부로부터 그린뉴딜 유망기업으로 선정되는 성과도 있었다.
■ P2H 등에 대한 관심이 높은데
P2H는 전기를 열에너지로 저장하는 것을 말한다. 최근 신재생에너지원의 활발한 보급으로 출력제한이 이뤄지고 있는 상황에서 잉여전력을 처리하는 문제가 제주도내에서는 큰 이슈가 돼 있다.
우리나라가 신재생에너지 보급을 적극 추진하는 과정에서 관련 인프라가 갖춰지지 않은 상태이기 때문에 전력망 안정을 위해 신재생에너지 출력을 제한할 수밖에 없다. 이를 해결하기 위해 통상적으로 P2X기술이 제안되고 있다. 즉 P2G는 수소가스 생산을 위해 전력을 사용하고 P2H는 열에너지를 생산하는데 전력을 사용하는 것이다.
생산 후 보관하고 있다가 나중에 이를 사용하는 것을 말한다. 수소가스 생산 등 대부분의 기술은 지금 연구단계 수준이어서 적용이 어렵지만 열에너지로 저장하는 것은 경제성이 있어 산업화가 가능하기 때문에 주목받고 있다.
제주도가 우리나라에서 맨 처음으로 출력제한을 겪고 있어 이를 해결하기 위한 한 방편으로 P2H, 즉 전기가 남아돌 때 히트펌프 등을 이용해 열에너지를 생산하고 이를 필요할 때 사용하고자 하는 것이다. 이에 대한 다양한 실증연구는 다른 지역에 곧 맞닥뜨리게 될 상황에서 하나의 해결책이 될 수 있다.
■ 제주도의 P2H 보급 여건은
P2H 보급을 위해서는 데이터센터와 같은 대단위 열에너지 소비처가 있으면 가장 좋겠지만 그렇지 못한 지역도 충분히 보급할 수 있다. 제주도의 경우도 시설온실 등 다양한 소비처가 있겠지만 소규모로 분산된 상황이다 5차 산업 혁명시대에는 스마트그리드, IoT그리드와 마찬가지로 히트그리드(Heat Grid) 개념 도입이 필요하다. 시설온실이 많이 보급된 지역은 그 지역을 중심으로 소규모로 구성하는 데서 출발해 대형 빌딩부터 일반 가정까지 열에너지의 수요관리가 필요한 시대에 대비해야 한다. 이러한 토대가 이뤄지면 P2H의 효과가 극대화될 수 있다.
■ P2H 보급을 위해 시급한 것은
예전 심야전력정책처럼 전기가격 조정에 의해 소비를 유도하는 것이 한 방법이라 생각한다. 다만 그 기반을 갖추는 데는 행정부서의 유도가 필요하다. P2H 보급을 위해서는 가정이나 시설재배지에서는 히트펌프와 온수탱크시설 등을 갖춰야 하기 때문에 이에 대한 지원도 있어야 한다. 결국 경제성 문제에 있어 소비자가 이익을 볼 수 있는 구조로 정책이 입안된다면 P2H 보급은 활발히 이뤄질 것이다.
신재생에너지 중 열분야를 대표하는 에너지원은 지열이다. 육지에서는 보급이 활발하지만 제주도는 화산지대이다보니 지열 보급에 있어 많은 어려움이 따른다. 그나마 농어업에너지효율화 사업을 통한 지중공기열과 지중지하수를 이용한 보급실적이 사실상 전부이다. 
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