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특별기획

[인터뷰] 이상학 한국에너지기술평가원 스마트수요관리PD

에너지 수요저감·그린화…커뮤니티 단위 E효율화 추진
에너지효율, 탄소중립 달성 기여 제1에너지원

한국에너지기술평가원은 에너지기술R&D 전담기관으로 기술개발 전략수립, 기획·평가·관리 및 성과확산, 에너지 인력양성, 국제협력 및 국제공동연구를 담당하고 있다. 

최근 2050 탄소중립 실현을 위한 ‘2050 탄소중립 에너지산업 로드맵’을 수립하는 과정에서 스마트수요관리분야는 ‘에너지수요관리핵심기술개발사업’의 기획과 관리를 담당했다.

특히 커뮤니티 단위의 에너지수요관리 공통기반 강화 및 신시장 창출을 위한 에너지네트워크 솔루션‧표준모델 개발, 에너지 데이터 활용 플랫폼 구축 및 R&D 인프라 조성에 역점을 두고 있다.

‘2050 탄소중립 에너지산업 로드맵’에서 산단·건물분과를 총괄한 이상학 에기평 스마트수요관리PD를 만나 관련분야 에너지R&D 방향성을 점검했다.

■ 산단·건물분과의 역할은
이번 로드맵은 8개 분과, 15개 세부분야로 구성됐으며 수요부문에서는 산단·건물과 에너지설비분야가 있다.

탄소중립을 이루기 위해서는 획기적 에너지 수요저감과 그린에너지 사용이 필수다. 에너지효율은 가장 친환경적이고 경제적인 제1의 에너지원이다. 주요국과 국제기구의 보고서를 보더라도 효율향상이 재생에너지 등 다른 수단과 비교해 가장 비용효율적인 온실가스 감축방법이라는 것을 알 수 있다.

산단·건물분야는 이러한 관점에서 에너지소비부문의 핵심역할을 맡고 있으며 일반 에너지소비자가 탄소중립을 이해하고 참여할 수 있도록 하는 분야다.

특히 산업측면에서 건축물과 산업체의 수가 많다는 것은 그린리모델링과 탄소중립 제품·서비스의 시장이 크다는 의미이기 때문에 국내 기업들이 탄소중립을 계기로 새로운 시장을 만들어갈 기회가 된다.

산단·건물부문에서의 탄소중립 준비수준이 선도국에 비해 현재까지는 부족하다고 판단하지만 ICT기반기술과 융합 측면에서의 강점을 살린다면 충분히 세계시장을 주도할 수 있을 것으로 기대된다.

■ 기술개발 범위와 주안점은
산단·건물분야의 기술개발 주안점의 첫번째는 수요감축을 이룰 수 있는 기술개발이다. 가장 효과적인 방법은 효율향상을 통해 기저부하를 낮춤으로써 소비량 자체를 줄이는 것이다. 신축에 대해서는 지속적 효율향상이 이뤄지고 있으며 기축은 그린리모델링을 비용효율적으로 시행하고 절감량을 더 높일 수 있는 기술을 발굴하는 데 주력했다.

두 번째는 동일한 양의 에너지를 소비하더라도 전기화하고 그린전기를 사용함으로써 온실가스 배출량을 줄이는 기술이다. 특히 산단·건물분야에서는 난방부문에서의 전기화가 급속히 이뤄질 것으로 예상되며 히트펌프가 핵심역할을 할 전망이다.

세 번째는 수용가별 효율향상과 에너지자립도를 높이는 데 주력해 왔던 기존개념과 달리 커뮤니티의 여러 건물과 공장을 통합해 효율을 높이는 기술이다. 탄소중립을 이루기 위해 분산형 에너지시스템의 구축이 필수다. 이 기술은 여러 수용가가 공통으로 사용할 수 있는 재생에너지와 전기·열에너지 저장시스템을 구축하고 에너지를 거래할 수 있도록 해 에너지수급에 유연하게 대응, 지역단위의 에너지 총사용량을 줄이는 방법이다.

에너지사용은 개인의 생활습관과 밀접하게 연관되기 때문에 변화를 끌어낼 수 있는 정보제공과 에너지의 서비스화가 반드시 수반돼야 한다.

■ 세부연구사항의 설정기준은
전략방향의 수립배경은 에너지수요를 최소화하고 불가피한 수요를 그린에너지를 사용함으로써 온실가스 배출을 최소화하는 것이다.

디지털화는 우리나라산업의 경쟁력 있는 부분이기도 하지만 에너지업계의 메가트렌드다. 이에 따라 산단·건물의 AMI 보급 및 다소비기기의 디지털화를 통해 실시간 소비량 감지와 소비요인을 파악함으로써 낭비요인을 제거하고 가변제어를 통해 수요감축을 실현할 수 있다.

디지털기반 수요관리 강화는 수요부문의 에너지데이터에 대한 표준을 제정해 상호운용성을 확보하고 이를 통해 에너지서비스(EaaS: Energy-as-a-Service)시장을 만드는 것이 목표다. 우선 2030년까지 다소비설비를 대상으로 표준화와 시범사업을 추진하고 이를 통해 에너지비용절감 10%를 달성할 방침이다.

효율향상은 패시브요소와 액티브요소 모두 해당되나 전문가들은 2030년 이후 매년 지속적인 효율개선이 어렵다는 의견이 많다. 이를 극복하기 위해 소재·부품, 시스템의 융복합화를 통해 극복할 방침이다.

시설물에 대한 스마트 수요예측, 가치상승형 고효율 외피, 그린에너지&환경설비, Near Zero 조명시스템 개발을 통해 2030년까지 노후 시설물에 대한 그린리모델링을 통한 에너지저감을 30%, 2040년까지 40%를 달성하는 것이 목표다.

커뮤니티단위 에너지최적화는 지역중심의 에너지공급과 서비스를 실행하는 사업자와 프로슈머 육성을 통해 에너지자립도 제고와 탄소배출량을 줄이기 위한 것이다. 개별 수용가에서 투자해야 하는 신재생에너지와 저장장치 등의 부담을 줄이고 에너지의 효율적 사용을 통해 투자에 대한 효용성을 높이고자 한다.

정밀한 에너지 수요예측과 전기·열에너지에 대한 소비자간 거래 기술, 에너지의 전환 및 저장을 통해 집단에너지의 최적화를 위한 통합 네트워크 기술을 개발한다.

예측오차율을 2040년까지 3% 이내로 개선하고 커뮤니티의 재생에너지 이용비중 30% 이상을 목표로 한다.

산단·건물에너지의 전기화는 현재 가스, 석유 등 화석연료를 직접 사용하는 기기를 전기설비로 전환하고 소비되는 전기를 재생에너지 등 그린전기로 전환해 탄소중립에 기여한다. 산업건물부문에서는 냉난방기기와 고온열 생산기기 등의 전기화가 주요내용이다.

난방 등을 전기로 전환하는 EHP기술, 전기생산과 이용을 직류로 연결하는 배전시스템, 자가생산 전력을 활용하는 플러스 에너지기술을 통해 2030년까지 전력변환 효율 등 전반적 에너지효율을 15% 이상 향상하는 것이 목표다.

마지막으로 설계·진단·인증체계 구축은 개별기업이 효과적으로 계획하고 투자할 수 있도록 컨설팅하고 인증할 수 있는 프로세스를 구축하는 기술이다. 특히 산단·건물의 전주기 탄소배출 관리를 통해 배출량, 감축량 검증을 수행할 수 있다.

산업단지의 탄소중립 설계기술, 건물의 그린리모델링 최적화 기술, 건물의 성능진단 및 에너지효율등급 인증플랫폼 등 디지털화를 통해 비용 최적화하는 탄소중립 생애주기 관리기술을 개발한다. 2030년까지 진단대상 산단·건물의 평균 진단결과 이행률 50%, 에너지(탄소) 5% 저감, 에너지비용 5% 저감이 목표다.