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[인터뷰] 백길남 한국에너지공단 신재생에너지센터 박사

“신재생열공급의무화 제도, 관련시장 확대 기여할 것”

현재 한국에너지공단 신재생에너지 보급기반 및 산업육성을 지원하는 부서에서 근무하며 지열에너지설비에 대한 KS인증과 지열에너지설비의 시공기준 관리 업무를 담당하고 있는 백길남 차장(박사)은 독일 보훔지역에 위치한 국제지열센터(GZB) 방문연구원으로 1년간 다녀왔다.

백길남 박사를 만나 지난 1년간 독일에서 보고 배운 신재생에너지정책과 국내 정책의 연결고리에 대해 들어봤다.

■ 독일 연수를 다녀왔는데
해외 선진기술과 정책을 습득할 수 있는 교육연수 프로그램 참여 기회를 이용해 독일에 다녀왔다. 독일의 지열에너지기술과 보급정책을 벤치마킹하기로 결정하고 IEA내 지열실행분과(IEA-GIA) 한국 및 독일측 위원의 추천을 받아 독일 NRW주 보훔대학 내에 위치한 국제지열센터(GZB)에 방문연구원 자격으로 1년간 근무했다.

GZB는 지열에너지 기술혁신과 경제적 활용을 목적으로 설립된 비영리단체다. 독일을 포함한 유럽 여러 국가의 연구원들이 모여 지열에너지 관련 다양한 응용분야를 연구하는 지열전문기관이다. 또한 GZB에는 국제지열협회(IGA) 사무국이 입주해 있으며 독일 주정부(NRW) 에너지전담기관의 지열에너지 전담직원도 근무하고 있다. 이에 따라 GZB에서는 관련 연구 활동 외에도 정부기관, 산업계 등 다양한 인력들의 교류협력이 활발히 이뤄지고 있다.

■ 독일의 신재생에너지정책 방향은
독일은 재생에너지원법과 재생에너지열법에 신재생에너지 전력 및 난방 비중 목표가 담겨 있다. 이에 따라 전력의 경우는 2050년까지 80%, 난방에너지의 경우는 2020년까지 14%의 보급 목표를 달성한다는 계획이다. 

독일 정부는 또한 2020년까지 온실가스 40% 감축과 2022년까지 원자력발전을 퇴출시킬 예정이다. 우리나라도 그렇지만 독일의 에너지정책도 에너지안보 문제를 해결할 수 있으면서 저렴하고 친환경에너지를 공급한다는 목표로부터 출발한다. 이러한 독일 정부의 에너지전환 정책의 핵심 전략은 신재생에너지의 이용확대와 에너지효율 증대에 두고 있다.

독일 신재생에너지 전력은 2000년 약 6% 수준에서 2015년 32% 수준까지 성장했고 2025년까지 45%, 2035년까지 60%의 전력이 재생에너지로 공급될 예정이다. 풍력과 태양광은 독일의 에너지전환정책에서 가장 중요한 신재생에너지원이며 바이오, 수력 및 지열분야도 중요하게 취급하고 있다. 2015년 기준 태양광은 총용량 40GW, 풍력은 45GW가 설치돼 있다.

재생에너지열법에 따라 신규건물은 신재생에너지원으로 열수요의 일부를 생산하거나 추가적인 단열조치를 하도록 하고 있다. 신축건물의 연간 열부하 중 50% 이상을 지열히트펌프로 공급하게 되면 의무화 규정을 준수하게 된다. 2012년부터는 기존 건물에 대한 신재생에너지 열공급을 촉진하기 위해 지열히트펌프 등을 설치할 경우 인센티브를 제공하고 있다.

지열설비용량은 2015년 기준 4GW 이상이며 설비용량의 90%가 지열히트펌프였다. 나머지 10%는 400m 이상의 지열수 직접이용 설비다. 지열을 통한 열생산량은 6TWh며 이중 심부지열은 약 15% 정도로 보고되고 있다. 수송분야의 경우 바이오에탄올, 바이오디젤, 바이오가스와 같은 바이오연료가 이용되고 있으며 2015년 기준 수송분야 연료소비의 5% 이상을 신재생에너지로 보급했다.

■ 유럽에서 지열 적용 시 고려 사항은
유럽에서 지열냉난방설비를 적용하는 방식은 국내와 큰 차이가 없다. 우선 건물에 필요한 적절한 냉난방부하를 계산하고 그에 맞는 적절한 지중열교환기를 시공하고 있다. 우리나라도 기초적인 지중온도와 지중열전도도 분포에 관한 정보를 해당 전문기관에서 제공하고 있으나 현장에 바로 적용하기에는 정보의 내용이 다소 부족한 상황이다. 이에 따라 지열에너지 개발 시 해당 지역에 대해서는 지중열전도도 테스트나 추가적인 지질조사 등을 실시하고 있다.

독일의 경우 지온 분포, 지중열전도도 및 지질구조에 대한 정보가 상당히 세밀하게 구축돼 서비스되고 있다. 개발 지점의 지중열교환기 깊이에 따라 예상되는 지중열전도도 및 단위 길이당 생산열량 예측 정보도 함께 제공되고 있다. 또한 개발과정에서 획득한 지중열전도도 정보 등은 관련 전문기관에 보고해 정보갱신이 지속적으로 이뤄지고 있다. 우리도 마찬가지이지만 독일에서도 지열에너지이용을 위해서는 지하수관련 법령을 철저히 준수토록 하고 있다. 특히 서로 다른 지하수층이 수리적으로 연결되지 않도록 철저하게 관리하고 있으며 지표수가 유입되지 않도록 매우 철저한 그라우팅을 요구하고 있다.

독일 북부지역 및 스웨덴 등 북유럽의 경우 지중온도가 매우 낮아(10℃ 내외, 스웨덴 북부지역의 경우 4℃) 냉방부하의 상당부분을 수동적 방식(히트펌프 가동없이 지열순환펌프만 가동)으로 획득하고 있어 여름철 냉방 시 시스템효율이 매우 높다. 우리나라의 경우 150m 내외의 지중온도 초기분포는 14~16℃ 정도로 상대적으로 높기 때문에 수동적 방식을 취하지 않고 있다는 점에서 차이가 있다.

■ 독일·한국 지열정책을 비교한다면
독일 연방정부는 인센티브제도를 통해 지열에너지시장을 육성하고 있다. 기존 건물의 경우 시스템COP를 고려해 지원하며 주거용의 경우 4 이상, 비주거용 3.8 이상인 경우 kW당 100유로, 최소 4,500유로의 인센티브를 주고 있다. 시스템효율이 4.5 이상인 경우 50%의 추가 인센티브를 주고 있다. 신축건물의 경우 열공급 의무화 대상이다. 다만 지열냉난방설비 보급을 촉진하기 위해 시스템효율이 4.5 이상인 경우에는 인센티브를 주고 있다.

우리나라의 경우 주택과 건물에 지열에너지를 설치할 경우 일정용량에 대해 보조금을 지원하고 있다. 2017년 기준 건물의 경우 kW당 36만원, 주택의 경우 kW당 49만원의 보조금이 지원되고 있다. 융자지원제도를 통해 금융지원도 받을 수도 있다. 우리나라도 열공급의무화 제도를 계획하고 있으나 아직까지 세부적인 추진계획은 마련돼 있지 않다. 신재생에너지 전력공급 의무화 제도처럼 신재생열에너지 공급의무화 제도가 추진된다면 지열을 포함한 신재생열에너지분야 시장도 크게 확대될 것으로 생각된다.

■ 이번 연수를 통해 느낀 점은
GZB와 같은 지열에너지에 특화된 종합적인 전문기관의 필요성을 느낄 수 있었다. 정부기관, 전문기관, 학계와 산업계가 직접 소통하고 끊임없이 대화할 수 있는 시스템과 네트워크 구축도 필요하다. 또한 이번 연수를 통해 많은 정보를 얻을 수 있었다. 유럽지역에서 매 3년마다 개최되는 유럽지열학회(EGC 2016)에 참여해 유럽내 여러 국가의 지열에너지 기술동향과 정보를 접할 수 있었다. 그리고 IEA-ECES(에너지저장분과) 지열 관련 TASK에도 참여해 BTES(Borehole Thermal Energy Storage) 관련 여러 국가의 정보를 획득할 수 있는 기회도 있었다.

우리나라의 지열에너지보급은 지열히트펌프를 이용하는 냉난방에너지설비에 집중되고 있다. 그러나 독일의 경우 우리나라와 같은 비화산 지역임에도 불구하고 지열발전이 상용화되고 있고 심부지열수가 지역난방에 활용되고 있다. 또한 폐광지역 갱내수를 이용한 지열난방시스템도 개발 중에 있으며 지열 축열을 이용한 계간축열시스템 등이 개발돼 독일을 비롯한 유럽 내 여러 국가에서 실증되고 있다. 우리나라에서도 지열에너지의 다양한 응용기술 개발과 실증이 필요할 것으로 생각된다.

■ 마지막으로 하고 싶은 말은
수직밀폐형 지열시스템의 경우 지상에 일정 간격을 두고 시추공을 시공토록 하고 있다. 독일 GZB에서 진행한 Geo-Star 실증연구는 경사시추를 통해 지상의 이용면적을 최소화하면서도 충분한 성능 구현이 가능함을 보여주고 있다. 이는 도심 또는 충분한 시추 부지가 확보되지 않는 국내 건물 상황에 적용하면 효과가 높을 것으로 생각된다.

독일에서 적용하고 있는 지중열교환기 시공 관련 규정도 면밀히 살펴봤다. 시추공의 그라우팅이 매우 중요하다는 것은 국내와 큰 차이가 없었다. 특히 지하수 보호를 위한 조치가 매우 엄격하다는 것을 알 수 있었다. 그라우팅이 적절한 두께와 밀도로 진행될 수 있도록 확인하는 기술이 현장에 적용되고 있었다. 그만큼 그라우팅에 대해서는 지나칠 정도로 세심한 주의를 기울이고 있는 것으로 우리나라도 향후 안정적인 지열에너지시장 조성을 위해 지중열교환기의 완벽한 시공이 담보돼야 할 것이다.