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[인터뷰] 김시헌 안양대 환경에너지공학과 교수

“수열E, 탄소중립·RE100 등 시대적 과업 달성방안 기대”
네덜란드 ATES 주목…국내 적용필요성 강조
수열원 제한 법·제도 한계 개선 ‘선결과제’

김시헌 안양대 환경에너지공학과 교수는 △하나존 대표 △휴다임 에너지사업본부장 △수성엔지니어링 에너지환경사업본부장 △세협기계 에너지환경사업본부장 등을 거쳐 2019년부터 안양대 에너지환경공학과에서 에너지분야 용역과 연구 인력양성을 하는 등 산·학에서의 경험을 두루 갖추고 있다. 

특히 하수열, 유출지하수 등 양질에 에너지원임에도 불구하고 신재생에너지로 인정받지 못해 수열에너지로 활용되지 않는 수열원에 대한 확대 중요성을 전파하는 등 수열에너지분야에 대한 깊은 관심을 가지고 있다. 

김시헌 교수를 만나 네덜란드 수열에너지 활용특성 및 국내 적용 가능성에 대해 들었다. 

■ 안양대 환경에너지공학과는
안양대 환경에너지공학과는 △창의적 기획관리 △능동적 변화대응 △합리적 문제해결 △건실한 업무수행 등 역량을 갖춘 환경에너지분야 전문가 양성을 목적으로 설립됐다. 

집중적인 세부 전문분야 교육을 통해 전문가로서 경쟁력을 강화하고 현장중심의 교육을 통해 진취적인 전문인력을 양성하는데 역점을 두고 있다. 

■ 네덜란드 방문 시 주목한 점은
2009년부터 하수, 해수, 유출지하수 등 다양한 수자원을 활용한 냉난방시스템 설치, 운영과 함께 연구를 해오면서 물환경이 우수한 네덜란드의 여러 도시의 수열에너지 플랜트에 주목해왔다. 

특히 대수층축열시스템(ATES)의 핵심인 온정과 냉정의 설계와 운용과정에 대해 직접 살펴보고 우리나라 실정에 맞는 곳에 설치를 검토하기 위해 이번 네덜란드 방문을 결정했다. 

이번 방문을 통해 주목한 기업은 IF Technology로 ATES기술에 대한 오랜 노하우를 보유하고 있었다. 또한 신재생에너지 적용을 통해 건물부문 탄소배출 저감 선도모델로 주목하고 있는 건물로는 Edge Amsterdam West로 ATES와 함께 태양광발전으로 에너지자립을 실현한 사례다. 

Edge Amsterdam West는 연면적 4만m² 규모의 건물로 약 130RT 용량의 수열원히트펌프가 건물의 냉난방부하를 모두 대응하고 있는 것이 인상깊었으며 에너지안보, 탄소중립, RE100 등 에너지와 관련된 이슈가 시대적 화두로 급부상하고 있는 시점에서 앞으로 우리가 지향해야 할 목표라고 생각한다. 

이와 함께 2014년 개장 이후 세계적인 명소로 자리매김한 로데르담의 마켓 홀(Market hall)은 선도적인 모델로서 주목해볼만 하다. 마켓 홀에도 IF Technology의 ATES기술이 적용됐으며 서울역 고가공원의 설계를 담당한 네덜란드 건축가 그룹 MVRDV가 설계를 수행했다. 



마켓 홀 지하에는 1,200대의 차량을 수용할 수 있는 주차장이 4개층에 걸쳐 구성돼있으며 지하 1층에는 대형 수퍼마켓과 지상 1층에는 다양한 먹거리를 즐길 수 있는 매장이 위치해있다. 2층 이상부터는 거주공간이 마련돼있다. 

이는 우리나라 시장 재건축 설계 시 많이 활용되고 있는 형태로 마켓 홀은 친환경적으로 에너지를 사용한다는 차이가 있다. 

■ 한국·네덜란드의 수열 적용 차이는
네덜란드는 해수면보다 낮은 지표면 덕분에 운하가 굉장히 발달한 국가다. 우리나라에서 도로로 도시를 구획하는 것처럼 네덜란드에서는 운하가 4방향에 모두 위치해있다. 이에 따라 물을 이용한 냉난방시스템을 활용하기 유리한 천혜의 환경을 가지고 있다. 

특히 대수층의 물을 활용하는 ATES를 운용하기 위해서는 지하수 유동이 적어야 하는데 네덜란드는 지하수 유동이 매우 적어 도시의 ATES 적용에 최적이며 이러한 지질 특성을 활용하기 위해 전국단위 지하수정보시스템을 이미 구축한 상황이다. 

우리나라는 전 국토에 대한 지하수 유동해석에 대한 자료분석이 이뤄지지 않았으나 하천 밑단부인 삼각주 지역에서는 ATES를 활용하기 적합할 것으로 판단된다. 다만 ATES 적용검토에 앞서 선행돼야 할 것은 수열에너지를 자유롭게 이용할 수 있게 하는 법, 제도 개선이 이뤄져야 한다. 

현행 신재생에너지법 상 수열의 범위는 발전소 온배수, 하천수 등으로 제한적이며 이밖에 물이 가지고 있는 열을 이용하는 냉난방시스템 적용은 원천적으로 제한된 실정이다. 설사 신재생에너지로 인정받지 못하는 수열원을 활용한 시스템을 설치했을지라도 신재생에너지 범주에 속하지 않기 때문에 건축물 신축 시 신재생에너지 의무비율로써 인정받을 수 없다. 

수열에너지는 40여년 전부터 전 세계 많은 국가에서 활용되고 있는 기술임에도 한국은 수열의 범위를 제한해 원천적으로 이용할 수 없다는 현실이 안타깝다. 

원유나 가스 대부분을 수입에 의존하는 현실을 고려한다면 수열에너지에 대한 범위제한이 사라짐으로써 열을 생산하기 위해 소비되는 가스의 30%가량을 수입하지 않아도 될 것으로 예상된다. 

이번 정부는 원전을 통한 발전비율을 30%로 확대하고 에너지수입의존도를 60% 수준으로 낮추는 것을 목표로 에너지정책 기본방향을 설정했다. 에너지수입의존도를 낮추기 위해서는 이전에 수립됐지만 사장된 신재생열에너지의무화제도(RHO) 등 신재생열에너지 관련제도를 부활시켜 사용가능성이 있음에도 버려지는 열을 활용할 수 있는 제도적 기반을 구축해야 한다.

이를 통해 정부가 추진하고 있는 2050 탄소중립과 온실가스 감축, 더 나아가 RE100 구현에 수열에너지가 큰 역할을 할 것이다. 

■ 이번 방문 후 추진할 연구계획은
이번 방문을 통해 IF Technology의 ATES기술을 국제공동과제를 통한 협업으로 한국실정에 맞는 기술로 재탄생시키는 것을 계획하고 있으며 연구기관인 Deltares와도 함께 물에너지집적단지에 조성되는 연구기관 운영과 교육프로그램 개설을 통한 지자체 인식제고 등 많은 분야에서 협업할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 

또한 수열에너지와 관련한 히트펌프, 열회수장치, 열취득장비 등의 연구와 관련 법, 제도 개선방향을 지속적으로 모색할 방침이다. 수열과 융합된 신재생에너지분야를 집중연구해 2050 탄소중립과 온실가스 감축, RE100 달성에 기여하는 연구성과를 창출해나갈 것이다. 



세계에너지총회가 매년 세계 각국의 에너지시스템의 건전성을 평가하기 위해 만든 에너지트릴레마지수(Energy Trilemma Index)를 살펴보면 2021년 기준 한국은 전 세계 128개국 중 32위에 머물고 있는 안타까운 실정이다. 연구성과를 통한 수열에너지 활성화를 통해 에너지트릴레마지수 순위 향상에 기여할 것이다.

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