[투데이에너지 홍시현 기자] 수열에너지는 자연 상태에 존재하는 에너지원으로서 부존량이 무한하므로 대규모의 열 수요를 충족시킬 수 있으며 수열 냉·난방시스템은 열을 이용할 때 연료의 연소 과정이 필요 없으므로 친환경적이다. 또한 화석 연료를 사용하는 기존 냉·난방시스템보다 약 20~50%의 비용 및 전력에너지를 절감할 수 있다. 이러한 이유로 정부에서도 신재생에너지의 하나로 지정해 장려하고 있다. 하지만 기대만큼의 성과를 거두기에는 여전히 부족하다. 수열에너지의 필요성 및 현안은 무엇인지 짚어보고자 한다. /편집자 주
2019년 신재생에너지법 시행령 개정으로 수열에너지 범주가 해수에서 하천수까지 범위가 확대돼 수열에너지 확산의 전환기를 마련했다.
수열에너지는 여름철 수온이 대기보다 낮고 겨울철에는 높은 특성을 활용해 물을 열원으로 히트펌프를 통해 냉난방 하는 시스템의 열원으로 활용된다. 일반적인 난방은 보일러로 화석연료(LPG, 석탄 등)를 연소시키나 수열에너지는 물에서 열만을 이동시킨다. 냉방은 실내의 열을 냉각탑을 통해 대기로 방출하나 수열에너지는 냉각탑을 제거하고 열을 수열원이 흡수해 방출된다.
이미 유럽·북미·일본 등에서 하천수 등을 수열에너지로 활발히 사용하고 있다. 우리나라는 신재생에너지법 개정 이후 강원도 수열에너지 융복합클러스터, 부산 에코델타시티, 삼성서울병원 등 많은 민·관 여러 곳에서 수열에너지 적용을 확정 또는 긍정적 검토가 진행 중이다.
■기술개발만 ‘활성화’
환경부는 2019년 7월 추경예산 42억원을 편성해 △수열에너지 융복합 클러스터 구축 △공공건물 수열에너지 활용 시범사업 △수열활용 확대기술 및 환경 적합성 기술개발(R&D) 등 그린뉴딜 대표사업으로 수열에너지 육성하겠다고 밝혔다.
이번 사업의 신규과제는 △수열 적용을 통한 막여과 수처리공정 개선 복합 기술개발 △에너지 다소비 시설 적용 심층 저온수 활용 기술개발 △하천수 수열에너지의 통합 설계 플랫폼 구축 및 제로에너지 건축물 적용 등 3개 과제로 기간은 모두 4년 이내, 총 68억원이 지원된다.
환경부는 이어 지난해 4월에는 수열에너지 활용을 위한 관련 기술 개발을 위해 2023년 말까지 약 190억원을 투입해 한국수자원공사가 주관기관으로 산학연 기관이 대거 참여하는 ‘수열 냉난방 및 재생열 하이브리드 시스템 기술개발 및 실증’ 과제를 내놓았다. 이 과제는 열원의 온도특성에 상관없이 냉난방 에너지를 공급하기 위해 열원믹스 기술을 적용한 하천수 열원 이용 하이브리드 냉난방시스템 기술을 개발하고 실증, 성능평가 체계를 구축을 하는 것이다.
주요 개발 내용으로는 △안정적 효율 확보(성능저하율 5% 이하)를 위한 하천수 열교환 기술 개발 △친환경 냉매이용(GWP 10 이하) 수열원 히트펌프시스템 성능향상(1,750kW 이상) 기술 개발 △SPF 2.4 이상의 고효율 하천수 기반 축열식 하이브리드 시스템 설계·구축·운영 기술 개발 △3,500kW급 시험평가 기반 구축 및 기술표준·인증체계·설치/시공기준 개발 △하천수 취수 및 이송관로 설계, 구축 및 운영 기술 개발 등을 담고 있다.
기술개발과 동시에 하천수 활용 관련 법령(하천법, 물환경보전법, 공유수면 관리매립법 등)과 건축물 냉방설비 설치기준 규제(수열에너지 냉난방시스템의 제로에너지건축물 인증제 포함 추진) 등 관련 법/제도 개선과 신재생에너지 설비 인증제도 운영을 위한 기준 및 가이드라인, 하천수 취수 및 수열 관로 매설 등에 대한 명확한 국가기준 수립 등도 추진한다.
■정부 주도 사업 ‘속도’
정부의 수열에너지 관련 기술 개발 의지는 확고하다. 하지만 이러한 기술을 적용할 현장이 부족하다.
아직까지 대표적인 수열에너지 적용 현장은 2017년 4월에 개장한 서울 롯데월드타워다. 신재생에너지원으로 수열에너지가 부각되면서 당시 많은 인사가 롯데월드타워를 방문해 수열에너지(?)에 관심을 표했다. 그 이후에는 뭐 이러다할 수열에너지 적용 현장을 찾아보기는 힘들다. 다만 여러 지자체와 민간에서 수열에너지를 적용하겠다는 취지의 업무협약을 체결했지만 막상 구체화된 것은 드물다.
그나마 구체화 된 현장이 바로 강원도 수열에너지 융복합클러스터, 부산 에코델타시티다.
강원도 춘천 수열에너지 융복합클러스트는 지난해 3월 투자선도지구로 지정됨에 따라 춘천시 일부지역 토지거래계약 허가구역이 조정됐다. 투자선도지구는 지역개발사업 중 발전 잠재력이 있고 경제 파급효과가 큰 지역 전략사업에 규제특례, 인센티브, 재정 등을 집중 지원하는 제도이며 토지거래계약 허가구역 조정으로 일정 규모이상의 토지를 거래할 경우 시장·군수의 허가를 받아야 가능해 투자 자본 유입을 막을 수 있게 돼 사업에 속도가 붙을 전망이다.
강원 수열에너지 융복합 클러스터는 오는 2027년 완공을 목표로 춘천시 동면 일대에 조성될 계획이다. 이 사업은 연간 수온이 6~13℃인 소양강댐 심층수 24만톤(일)을 활용해 수열에너지를 공급하게 된다. 설비 규모는 1만6,500냉동톤으로 국내 최대 규모인 롯데월드타워의 5배 이상이다.
부산에코델타시티에도 (낙동강 원수)수열에너지를 활용한 도시로 지어진다. 에코델타시티는 2.2㎢ 규모에 3,380세대 8만5,000명이 거주하는 도시로 조성된다. 수자원공사는 상수도, 물순환, 도시홍수, 물에너지 등 물 특화 기술이 총망라된 표준 플랫폼에 교통·의료 등 데이터까지 결합한 미래형 스마트워터시티 플랫폼을 개발할 계획이다. 수열에너지가 건설될 시범도시지구는 에코델타시티 중심인 세물머리 지구에 위치했다.
국내 최초로 평강천을 활용한 스마트빌리지에 150RT 규모 수열에너지 공급을 추진한다. 이어 정부·지자체 등과 협의 후 단계적으로 공공자율 혁신클러스터, 헬스케어센터 등에 수열을 공급할 계획이다. 이는 당초 계획보다는 수열에너지 적용이 줄어든 것이다.
삼성서울병원과 지자체의 수열에너지 적용은 아직까지 업무협약 수준에 머물고 있어 향후 진행 상황도 불투명하다.
■또 다른 카드 ‘지원’
결국 환경부에서는 수열에너지 활성화를 위해 새로운 카드를 들고 나왔다. 바로 수열관로, 열교환기, 구내배관 등 수열에너지 설치비를 50% 지원하는 것이다.
환경부와 한국수자원공사는 물분야 탄소중립 실현을 위해 지난해 10월부터 11월까지 민간 및 지자체를 대상으로 ‘2022년~2024년 수열에너지 시범사업 공모’를 위한 전국 순회설명회를 개최했다.
수열에너지 시범사업은 지난해 6월30일 열린 국무회의 당시 관계부처 합동으로 수립된 ‘친환경 수열에너지 활성화 방안’의 일환으로 선정된 공모사업 대상지에 대해서는 수열에너지 설비에 들어가는 총사업비의 최대 50%를 국고로 지원하고 2022년에는 설계비를, 2023년에는 공사비를 지원한다. 이는 수열에너지 적용 설계비를 지원하고 공사까지 지원해 수열에너지 적용을 늘리겠다는 계획이다.
이번 시범사업이 계획대로 진행될 경우 수열에너지로 21MW가 도입돼 20GWh 에너지 절감과 5,000톤의 이산화탄소 저감이 예상된다.
당시 손옥주 환경부 수자원정책관은 “수열에너지는 2050 탄소중립 추진전략 중 건물 부문의 주요 정책이나 그동안 초기투자비용의 부담 등으로 민간과 지자체에서 도입을 망설였던 부분이 있었다”라며 “이번 시범사업이 민간·지자체 영역에서 수열에너지를 본격적으로 도입·확산하는 마중물 역할을 할 수 있도록 노력하겠다”라고 밝혔다. 이는 정부에서 직접 나서 수열에너지 적용 현장을 늘리겠다는 취지다.
하지만 정부의 지원카드가 통할 지는 미지수다. 그동안 수열에너지 적용을 늘리기 위한 다양한 정책을 내놓았지만 수열에너지 활성화가 더딘 이유에 단지 지원 문제였는지에 대해 고민이 필요하다.
수열에너지는 점차 강화되고 있는 환경규제, 즉 탄소중립에 있어서 상당한 비중으로 차지할 수 있을 것으로 기대를 모은 에너지원이다. 이미 민간과 지자체에서 업무협약 체결을 알린 만큼 사업에 속도를 올려야 하고 정부에서도 ‘페인포인트’를 찾아 수열에너지 도입에 가속화 하는 방안 강구가 요구된다.
