도시 내 다양한 수열원을 활용해 건물을 냉난방할 수 있도록 히트펌프, 축열, 제어시스템을 통합하는 대규모 기술개발 및 실증 R&D가 착수돼 건물부문 탄소중립에 기여할 수 있을지 주목받고 있다.

 

 

 

국가 온실가스 감축목표(NDC) 달성을 위해 신재생에너지 사용비율을 증가할 필요성이 커지며 글로벌 국가들은 재생에너지 비중확대를 위한 노력을 지속하고 있다.

 

미국은 재생에너지에 대한 세액 인센티브를 부여하고 있으며 유럽연합(EU)은 재생에너지 비중을 2030년까지 40%로 확대하겠다고 발표했다. 중국에서도 재생에너지발전량 비중목표를 2027년까지 40% 이상 확대할 예정이다.

 

 NDC 달성을 위한 세계적인 추세에 따라 수열 등 재생에너지에 대한 수요와 기술개발은 더욱 가속화될 것으로 예상된다. 특히 수열은 풍부한 부존량과 도심 과밀지역에도 적용가능하다는 장점을 기반으로 건물부문 온실가스 감축을 위한 최적솔루션으로 평가받는다.

 

그러나 국내시장은 아직 초기단계에 머물러 있어 선진국 수준 수열생태계 조성을 위한 적극적인 투자와 연구가 시급하다.

 

수열시스템 문제해결 기술개발·실증 착수

현재 신재생에너지법상 인정되는 수열원이 한정적인 상황으로 다양한 수열원개발이 시급하다. 또한 수열원 이물질제거와 수질관리기술이 부족해 관련기술 확보가 필요하며 대규모 수열플랜트 조성을 통해 국내기술 안정성과 에너지절감기술에 대한 모니터링이 이뤄져야 한다.

 

이에 따라 수열원 변동대응 대규모 중앙집중형 수열에너지 실증플랜트 기술개발과 겨울철 저수온수열원대응 안정적 운영·AI기반 시스템 최적운영기술 개발이 이뤄지는 R&D에 관심이 집중되고 있다.

 

한국에너지기술연구원 컨소시엄은 환경부 산하 한국환경산업기술원이 주관한 ‘수열에너지 활용기술·에너지믹스 기술개발사업’에 참여한다. 다양한 전문역량을 가진 기관들이 협력하는 대규모 컨소시엄으로 구성돼 기술개발부터 경제성평가, 제도화연계까지 전 주기를 포괄하는 통합체계를 갖추고 있다.

 

에너지기술연구원은 총괄주관기관으로 참여해 △취수시스템 안정성 확보기술 △수열원 변동대응 대용량 수열최적설계기술 △최적제어·운영 및 성능분석·검증기술 △수열 안정성·효율성 평가 및 성능지표 기술 등을 개발한다.

 

세부주관기관인 장한기술은 동절기 수열원시스템 효율향상을 위해 재생에너지 믹스와 AI기반 최적운영제어기술을 적용한 수열에너지시스템을 개발한다.

 

수열히트펌프 주요 운영데이터를 AI기반 알고리즘으로 분석해 시스템 신뢰성을 높일 수 있는 기술을 확보하는 것이 목표다. 에너지공급과 수요예측을 기반으로 고효율운전과 최적운영 등이 가능한 다중시스템 AI기반 최적제어기술이 개발될 것으로 기대된다.

 

 

실증지는 2027년 준공 예정인 K-프로젝트 건물로 △피크냉방부하 5,000RT △피크난방부하 3,000RT △수축열조 1만7,000RT급 수열시스템 등이 구축될 예정이다. 컨소시엄은 대용량 수열히트펌프를 설치하고 재생에너지 믹스를 이용해 400㎡ 태양광·열복합패널(PVT)를 설치할 예정이다.

 

컨소시엄은 과제 이후에도 △제도화 △표준화 △민간확산 등을 고려한 후속전략을 보유하고 있다. 이에 따라 과제가 단순한 기술구현에 그치지 않고 국내 수열기업 경쟁력을 키우며 글로벌시장 진출기반이 마련될 것으로 기대된다.

 

과제를 총괄하는 김종규 에너지기술연구원 실장은 “과제핵심은 △히트펌프 △축열 △제어시스템 등을 통합하는 것”이라며 “전 계절조건에서 성능을 검증해 수열원시스템이 가진 문제점을 해결할 수 있는 운영시나리오를 구축할 것”이라고 말했다.

 

이어 “수열에너지는 그동안 상대적으로 주목받지 못했지만 도시 내 안정적 열원으로 높은 활용가능성이 있다”라며 “실증결과를 기반으로 수요기관과 연계하는 협업을 지속해 수열시스템의 민간시장 확산기반을 마련할 것”이라고 강조했다.