피크냉방부하 5,000RT, 피크난방부하 3,000RT 건물을 대상으로 중앙집중형 수열에너지 실증플랜트를 개발하는 R&D가 본격화됐다.
한국에너지기술원은 5월16일 서울 종로구에 위치한 그랑서울 회의실에서 환경부 산하기관인 한국환경산업기술원이 공고했던 수열에너지 활용기술·에너지믹스 기술개발(R&D)’과제 중 '수열원 변동대응 대규모 중앙집중형 수열에너지 실증플랜트' 기술개발을 위한 1차년도 Kick-off회의를 개최했다고 밝혔다.
이번 과제는 '수열원 변동 대응 대규모 중앙집중형 수열에너지 실증플랜트 기술개발' 총괄은 에너지기술연구원이 총괄을 맡았으며 △한국수자원공사 △이젠엔지니어링 △신성이엔지 △에스엠이엔지 △고려대 △서울과기대 △경북대 △한밭대 등이 참여한다. 세부과제인 '동절기 저수온수열원대응 안정적 운영 및 AI 기반 시스템 최적 운영기술 개발'은 장한기술이 총괄을 맡으며 △나인와트 △웹스 △인하대 △서울과기대 △조선대 등이 참여하며 수혜기관으로 △미래에셋자산운용 △한국토지주택공사 △삼성물산 등이 참여한다. 연구기간은 2025년 4월1일부터 2029년 12월31일까지 57개월간 진행되며 연구개발비는 정부 및 기관부담비를 합쳐 292억여원이다.
기존 수열원을 활용하기 위해서는 이물질 제거와 유지보수가 필수적이다. 이에 따라 다양한 수열원에 존재하는 이물질을 제거가 필요한 만큼 수열원에 따라 이물질 제거기술과 수질 모니터링시스템 및 정수에 대한 오염도 모니터링시스템 개발, 수열원 관련 시스템 유지관리 단순화가 필요하다. 또한 하천수 열원에 더해 건물에서 사용할 수 있는 유출수, 하수, 폐수 및 지하수 등 다양한 수열원이 필요하다. 건물 수열시스템에서 비상 시 사용할 수 있는 수열원도 필요하며 겨울철 온도 저하 시 운전할 수 있는 기술개발로 부하를 대응할 수 있어야 한다.
특히 대용량 수열시스템 설치 및 최적 제어시스템과 시스템 안정적 운전기술, 수열 설치 건물의 에너지모니터링을 통한 실시간 절감량을 산출하는 기술도 필요하다. 여기에 시스템 유지관리기술과 수열시스템 보급 확대를 위한 표준화도 시급한 상황이다.
에너지기술연구원이 총괄하는 중대형 수열에너지 실증플랜트 R&D는 △취수시스템 안정성 확보기술 △수열원 변동대응 대용량 수열 최적설계 기술 △최적제어·운영 및 성능분석 검증기술 △수열 안정성·효율성 평가 및 성능지표 기술 등이 개발될 예정이다. 이를 통해 △실증플랜트 최대 시스템성능계수 4.5 이상 △계절성능지수(SPF) 하절기 3.0 이상, 동절기 2.6 이상 달성 △정격 총소비전력대비 부분부하 운전 시 최대 40% 이상 전력절감 △이물질로 인한 열교환기 차압증가 0.8kgf/cm² 이하(6개월 기준) 등을 달성하는 것이 최종 목표다.
장한기술이 총괄하는 세부과제인 동절기 저수온 수열원 대응 AI기반 R&D는 △수열원 열교환기 동결예방 기술개발 △재생에너지 연계 복합열원 저장 및 활용기술 개발 △AI기반 고효율 운전 및 최적 운영기술 개발 등을 통해 △동절기 건물 난방부하대비 에너지믹스 수열시스템의 난방부하 부담률 90% 이상 △공급 및 수요예측 모델 정확도(오차율) 10% 이내 △AI제어 알고리즘 적용을 통한 비용절감율 10% 이내 등을 달성한다는 목표다.
이번 R&D의 실증계획은 미래에셋자산운용이 개발해 크래프톤 사옥으로 활용될 'K-프로젝트 건물'(성수동 e-mart 자리)이다. 2027년 준공예정인 건물로 지하 8층 지상 17층이며 업무시설, 판매시설 및 문화집회시설이 들어설 예정이다. 공조방식ㅇ느 AHU+FCU+바닥공조시스템 등을 적용해 ZEB 5등급 달성이 목표다.
특히 2023년 서울시 도시건축 창의혁신 디자인 1호 시범사업으로 선정됐으며 혁신적인 건축디자인, 다목적 문화공간, 지역과의 조화 및 개방성이 특징이다. 서울시 아리수본부와 수열 도입에 대한 협약을 완료한 상황이며 자양취수장에서 뚝도정수장으로 연결된 원수관로의 일 70만톤 중 5만6,000톤을 사용한다는 계획이다.
수열시스템용량은 피크냉방부하는 5,000RT, 피크난방부하는 3,000RT, 수축열조 1만7,000RT 등이다. 또한 재생에너지 믹스 기술의 실증을 위해 약 400 ㎡ 태양광·열시스템(PVT)를 설치하고 동절기 성능향상기술 개발 진행될 예정이다.
