‘열·전기 저장시스템기반 건물군 열에너지 수요관리 기술개발 및 실증’ 과제가 중간지점을 지나 3차연도에 진입했다.

이번 과제는 재생에너지 확대에 따른 전력계통 변동성 증가에 대응하기 위해 추진되고 있다. 남는 전력을 열로 전환해 저장하는 P2H(Power to Heat) 기술과 장주기 저장기술인 TES를 활용해 건물단위 양방향 열네트워크를 구축하며 1년 이상 실증운영을 통해 분산에너지 활성화와 출력제어에 대응할 수 있는 수요관리 핵심기술을 확보하는 것이 목표다.

컨소시엄 참여기관은 △선다코리아 △GS파워 △한국기계연구원 △한국과학기술연구원 △한국광기술원 △AMITEK △한국전자기술연구원 △한국전기연구원 △베리워즈 △에스이피협동조합 △가천대학교 등이다. 연구진들은 현장실증, 핵심설비 개발, 데이터 수집·분석, AI예측, 전력계통 평가, 제도·시장설계 등을 추진하고 있다.

특히 지역냉난방 인프라와 건물군 열수요를 연계한 △히트펌프 △TES △BESS △EMS △수요관리 플랫폼 등의 통합운영체계 마련이 핵심이다. 이를 통해 에너지사용량을 단순히 모니터링하는 수준을 넘어 수요를 예측·제어하며 전력계통 상황에 맞춰 유연하게 대응하는 서비스로 확장할 수 있을 것으로 기대된다.

최근 분산에너지법 시행 이후 TES의 활용성도 높아지고 있는 가운데 ESS 중심 전력저장 한계를 보완할 수 있는 열저장기반 스토리지믹스 시장이 형성될 것으로 기대된다.

실증·최적운영기술 확보 관건

연구진들은 과제 초기 실증사이트 선정과 에너지진단, 양방향 열네트워크 기본설계에 초점을 맞췄다. 1차연도에는 △실증사이트·건물군 선정 △열네트워크 시뮬레이션모델 개발 △TES 및 히트펌프 연계설계 △통합데이터 수집인프라 설계 △PCM 축열물질 성능시험 △TES 기반 DR 자원 평가기술 개발 등이, 2차연도에는 실제 실증설비 구축과 운영기술개발이 추진됐다.

1·2차연도 연구를 통해 △총 516kWe 규모 집합 수요자원 확보 △8개 수요자원 구축 △중온·고온 히트펌프 설계 및 제작 △PCM기반 축열시스템 구축 △AI기반 수요예측모델 개발 △통합 모니터링 MI 개발 △TES·P2H 유연성자원시장 아키텍처 설계 등이 이뤄졌다.

또한 한국지역난방공사 미래개발원, 한국지역난방공사 화성지사, GS파워 안양발전소, 삼양통상 등에 열네트워크 구축이 진행됐다. 착수 당시 과제가 기술개발 방향과 실증사이트 구성에 초점을 맞췄다면 3차연도에 접어든 현재는 △실제 설비구축 △운영데이터 확보 △열·전기 통합제어 검증 등으로 무게중심이 옮겨가고 있다.

이에 따라 3차연도에는 구축된 실증환경을 기반으로 P2H·TES시스템의 현장적용성과 열·전기 통합운영가능성을 확인하는 데 초점이 맞춰질 전망이다. 주요 실증지는 한국지역난방공사 미래개발원이다. 미래개발원은 주거용과 상업용 복합열수요가 동시에 발생하며 풍부한 실험인프라를 갖추고 있어 P2H·TES시스템 실무적용성을 검증하기에 적합한 곳으로 평가된다.

이번 실증을 통해 단일건물 수준을 넘어 건물군과 산업단지를 연결하는 지역단위 열에너지 공유플랫폼으로의 확장가능성이 높다. 연구진들은 향후 VPP와 연계해 전력시장 참여가 가능한 열 유연성자원모델로 발전시킬 예정이다.

선다코리아의 관계자는 “에너지전환은 단순히 발전원을 바꾸는 것이 아닌 에너지를 저장하고 공유하고 운영하는 방식 자체를 바꾸는 과정이며 향후 전기뿐만 아니라 열까지 포함한 통합 에너지운영이매우 중요해질 것”이라며 “이번 과제를 통해 국내 열에너지 수요관리 기술의 실증기반을 마련하며 향후 글로벌 시장에서도 경쟁력을 갖춘 한국형 P2H·TES 모델을 구축하는 데 기여할 것”이라고 말했다.