전 세계적으로 나타나고 있는 기후위기로 인해 탄소중립의 중요성이 강조되고 있다. 탄소중립사회 실현을 위한 재생에너지로의 에너지원 전환이 절실한 상황에서 재생에너지 중 친환경적이며 높은 잠재량을 가진 수열에너지가 주목받고 있다.
이와 함께 2019년 하천수가 수열에너지에 포함됨에 따라 환경부는 시범사업·클러스터조성·기술개발이 포함된 수열에너지 중장기 로드맵을 발표했다.
또한 지난해 9월 수열에너지를 그린뉴딜 대표사업으로 육성하고 조기안착을 지원하고자 에너지, 수처리, 기계설비, 전기, 통신, 건축 등 관련분야의 산·학·공 전문가로 구성된 ‘수열사업지원단’을 발족했다.
수열사업지원단은 수열에너지사업을 대상으로 전문적인 자문 및 컨설팅을 수행하는 등 수열에너지 확산에 밀착지원을 할 예정이다. 수열사업지원단의 행정지원을 맡은 김영준 K-water 수열에너지사업부장을 만나 국내 수열에너지 보급확대 방안과 수열사업지원단의 활동방향에 대해 들었다.
■ 수열에너지란물은 비열이 공기보다 훨씬 크기 때문에 여름에는 공기보다 차갑고 겨울에는 공기보다 따뜻한 특성이 있다. 수열에너지는 이러한 물의 특성을 실내 냉난방에 이용하는 것으로 기존 냉난방시스템대비 에너지사용량 절감과 온실가스 배출량을 감축할 수 있는 비고갈성 에너지이다.
특히 광역상수도 내 원수를 활용한 수열에너지는 사회기반시설 투자로 조성된 관로시설을 활용하기 때문에 적은 비용으로 대규모 개발이 가능하고 열 수요가 많은 대도시 인근에서 열원인 물을 풍부하게 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다.
환경부가 2019년 발표한 ‘수열산업 육성방안’에 따르면 국내 14개 하천, 44개 댐, 관로를 합친 수열에너지의 잠재량은 총 7,915MW로 500MW인 표준석탄 화력발전 16기에 해당하는 것으로 조사됐다.
수열에너지는 에너지절감 및 탄소저감 효과뿐만 아니라 냉동기의 필수 부속설비인 냉각탑, 실외기가 필요하지 않으므로 설비 시공비용 절감과 함께 소음·진동피해 제거, 열섬·백연현상 완화, 레지오넬라균 예방 등 다양한 장점을 가지고 있다.
이에 따라 환경이슈에 안전한 생활환경 조성이 중요한 요즘 탄소중립사회 실현을 위한 방안으로 자리매김하고 있다.
■ 국내 수열에너지 확대 장애요인은
수열에너지는 수자원의 잠재가치를 개발하는 물에너지 신사업으로 에너지절감 및 친환경효과가 탁월함에도 기존 산업과 비교해 법적·제도적 기반이 부족하다. 이와 함께 설계, 시공 및 운영시스템의 고도화가 필요한 실정이다.
수열관로 재질 및 배출수 온도상한 등 수열 설비기준 개정, 대용량 히트펌프 성능시험기준 마련, 하천수 사용료 및 물이용 부담금 감면 등 수열활용 기반구축은 초기단계인 수열산업의 조기안착에 큰 역할을 할 것으로 전망된다.
국내 히트펌프기술력은 외국대비 대등한 수준이나 대용량 히트펌프의 국내 시험기준이 마련돼있지 않아 대형설비 실증을 위한 제도적 보완이 요구된다.
현재 성능시험의 KS규정이 150RT 이하에만 적용되고 있어 300RT, 500RT 규모까지 시험기준이 마련돼야 하고 관련규정 등 제도개선이 시급하다.
또한 기존 방식처럼 개별수요처 대상으로 수열공급을 추진할 경우 내·외부 공사계획 및 지하매설물 설치상태에 따라 관로와의 이격거리가 짧더라도 공사여건 확보가 어려운 경우가 있다.
이는 지자체, 공공기관의 신도시 조성 계획단계에서부터 부지인근 광역원수관로를 활용한 수열에너지 도입 입지타당성 및 경제성분석을 통해 해결할 수 있다. 이를 기반으로 단지조성과 연계한 최적 공급시스템을 구축해 지구단위 대규모 수열 냉난방에너지 공급모델을 마련한다면 공사여건 확보가 가능할 것이다.
■ 현재 추진 중인 수열에너지 사업은
수열에너지 보급확대를 위한 사업으로 환경부의 ‘수열 활용확대 기술 및 환경적합성 기술개발’이 추진되고 있다. 이는 소양강댐 심층수 열원을 활용한 프리쿨링형 공기조화 시스템 개발을 위한 것이다.
또한 산업부의 대용량 히트펌프 수열에너지 냉난방시스템 실증 및 확산, 보급을 위한 성능평가 체계를 마련하는 ‘하천수 냉난방 및 재생열 하이브리드시스템 기술개발’ 과제가 진행되고 있으며 소양강시스템 설계부터 소규모 설비구축 및 실증운전 DB 확보까지 연차별 계획을 수립할 예정이다.
이와 함께 K-water는 삼성서울병원, 광명시흥 테크노밸리, 서울시 영동대로 복합환승센터 등을 통해 수열에너지 보급활성화를 선도하고 있다.
■ 수열사업지원단의 향후 활동 방향은
수열사업지원단은 정기 및 수시회의를 통해 히트펌프 KS표준 현황을 검토하고 대용량 히트펌프의 성능평가 개발방향을 설정하는 등 기존의 한계점을 개선하는 활동을 중점적으로 추진 중이다.
또한 산업현장의 애로사항과 수열에너지 확산 장애요인 등을 분석해 제도개선사항을 발굴하고 공공 및 민간의 신축건축물 등에 대해 타당성을 고려한 전문컨설팅도 진행할 계획이다.
특히 국토부의 ‘제로에너지건축 보급확산 방안’ 발표에 따라 ‘에너지효율등급 및 제로에너지 건축물인증’을 위한 재생에너지에 수열이 포함될 수 있도록 표준화된 기반데이터 확보·분석 및 평가알고리즘 마련을 위해 국토부와 산업부의 협업이 요구되고 있다.
현재 한강홍수통제소, 한강물환경연구소, 국립환경과학원 등 3곳의 시범사업과 평강천 하천수를 활용한 스마트빌리지 56세대에 수열에너지를 공급하는 ‘부산EDC 스마트빌리지 수열공급사업’을 기반으로 표준화된 데이터확보를 추진하고 있다.
또한 시스템 구축완료와 설비가동을 통한 실제 수열공급으로 여러 수열원시스템의 성능을 분석하고 지열에너지와 대응되는 표준 평가체계를 확보하고자 노력하고 있다.
현재 강원도 춘천시에 추진 중인 강원 수열에너지 융복합클러스터 조성사업을 비롯해 환경부 산하기관을 대상으로 지난해부터 추진 중인 인천 종합환경연구단지(아라천 활용), 한강물환경연구소(북한강 활용), 한강홍수통제소(광역원수 활용) 등 3곳의 시범사업에 대한 설계·시공·운영·평가 등 자문을 통해 앞으로 수열에너지 확산으로 기후변화에 효율적으로 대응하고 국민 체감형 성과를 만드는데 주력할 방침이다.
이를 통해 하천수를 포함한 수열에너지의 활용으로 에너지절감, 탄소감축은 물론 미세먼지를 줄여 대한민국을 청정국가로 바꾸는데 크게 기여할 것으로 기대된다.
■ 수열에너지란
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