최근 온실가스 감축을 위해 신재생에너지 활용방안 개발에 관심이 뜨겁다. 하지만 국내 법으로는 신재생에너지로 인정받지 못한 미활용에너지도 이러한 온실가스 감축목표에 효과적인 방법을 제공할 수 있다.
그중 하나가 수열에너지다. 현재 발전소온배수를 이용한 해수열에너지는 신재생에너지로 인정받고 있지만 호수, 저수지, 하천수 등지에 포함된 수열에너지는 제외되고 있다. 예로부터 마을이나 도시는 강을 끼고 발전해왔고 현재도 대부분 도시는 인근에 하천이나 호수를 품고 있지만 이곳에 잠재돼있는 에너지는 활용되지 못하고 방치되는 실정이다.
특히 냉방은 이제 우리 삶에 선택이 아닌 필수로 자리잡은 지 오래다. 하지만 매년 전력피크가 발생하는 시기가 여름철이라는 것을 보면 알 수 있듯 냉방은 전력수요관리에 미치는 영향이 막대하다.
국가 에너지절감 및 온실가스 감축목표 달성을 위해서는 지역난방과 같이 대단위 냉방시스템이 필요한 시점이며 수열에너지 활용이 문제해결의 열쇠가 될 것으로 보인다. 서울을 비롯한 대도시에는 물이 흐르는 관로가 연결돼있어 수열을 활용할 수 있는 인프라는 이미 구축된 셈이다.
에너지절감·지역경제 활성화 기여
한국수자원공사(K water)가 이러한 수열에너지 활용에 앞장서고 있다. 제2롯데월드에 열원을 공급 중이며 현재는 강원도 수열 융복합 클러스터 사업을 추진 중이다.
2014년 11월부터 제2롯데월드에 열원으로 팔당댐의 원수를 공급하고 있으며 에너지절감 효과가 상당히 큰 것으로 나타났다. K water는 겨울철 3~5℃, 여름철 25~28℃의 온도로 하루 5만톤의 원수를 열원으로 공급하고 롯데월드는 전체부하의 10%에 해당되는 3,000RT 히트펌프를 사용해 냉난방에 사용한다. 이를 통해 연간 7억원의 운영비를 절감하고 있다.
현재 진행하고 있는 강원도 수열 융복합 클러스터 사업은 소양강댐 심층냉수를 냉방에 활용해 획기적으로 에너지사용을 절감, 물-에너지-식량이 융복합한 사업모델이다.
소양강댐이 가지고 있는 심층냉수의 온도를 활용해 지역경제를 활성화하고 특화사업을 강원도, 춘천시와 공동으로 추진한다. 캐나다·미국에 이미 호소수 심층냉수의 온도를 활용해 냉방을 공급한 사례가 있어 첨단 데이터센터단지, 스마트팜, 물산업 특화단지를 연계한 새로운 사업모델을 개발한 것이다.
관련기술개발 한창
미활용에너지를 이용해 국가에너지정책에 기여하는 것도 중요하지만 국민들에게 공급되는 물이기 때문에 수질오염 사고가 일어나서는 절대 안 된다. 그렇기 때문에 K water는 정수처리 전 단계인 원수를 열원으로 사용하고 사용된 물은 정수장에 보내 정수 후 국민들에게 보낸다.
하지만 원수에는 눈에 보이지 않는 찌꺼기나 미세조류 등 불순물이 섞여있다. 이러한 불순물은 열교환 시 스케일을 만들고 효율을 저하시키는 원인으로 작용한다.
이에 따라 원수에 특화된 원수열원 히트펌프 및 스케일 방지 기능의 열교환기 기술개발이 필요하다. 현재 스케일 형성을 억제할 수 있는 기술과 겨울철 5℃ 이하의 낮은 온도에도 히트펌프 운영이 가능한 원수열원 히트펌프를 K water와 중소기업이 공동으로 연구개발 중이다.
도심지 중심 사업모델 개발
K water는 보, 저수지 등을 직접 개발하는 것보다는 도심지의 원수관로 등 이미 인프라가 갖춰진 지역을 중심으로 이를 활용할 수 있는 사업모델을 먼저 개발하는 데 무게를 실을 계획이다.
특히 서울 이외에도 지방자치단체가 보유하고 있는 원수관로가 전국적으로 많이 분포돼있다. 이를 이용한다면 큰 비용투자 없이도 수요처에 열원을 공급할 수 있고 지역난방처럼 대규모 중앙공급식 단위냉방이 가능할 것이다. 향후 중앙냉방에 수열에너지 적용이 가능하도록 집단에너지사업자와 연계해 협력방안을 모색할 예정이다.
