[투데이에너지 홍시현 기자] 세계적으로 태양광·풍력 등 재생에너지 비중이 점차 증가하고 있으며 우리나라도 재생에너지 3020 정책에 따라 2030년까지 전체 전력량의 20%까지 재생에너지 공급을 확대한다.
지난해 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·관에서 수열에너지 적용을 확정 또는 긍정적 검토가 진행 중이다. /편집자 주
■ 민·관 합동 수열에너지
정부의 재생에너지 확대 의지에 따라 환경부도 그린뉴딜의 대표사업으로 수열에너지를 육성하기 위한 ‘친환경 수열에너지 활성화 방안’을 지난 6월 말 공개했다.
수열에너지 활성화 방안에는 융복합 클러스터 조성, 맞춤형 제도개선과 시범사업 추진, 핵심 기술개발 등 중장기 실행 계획을 담았다. 이를 토대로 향후 공공기관 신재생에너지 의무비율, 제로에너지 건축물 확대 등 정부 정책과 연계한 지속적인 확대가 기대된다.
융복합 클러스터 조성의 대표적인 사업은 강원도 춘천시 동면 지내리 일대에 면적 78만5,000m² 규모로 조성되는 강원 수열에너지 융복합클러스터다. 여기에는 국비 253억원, 지자체 109억원, 민간 2,655억원 등 3,027억원이 투입돼 데이터센터, 스마트팜, 스마트빌리지 등이 조성된다. 조성된 건축물에는 1만6,500RT의 수열에너지가 공급돼 냉난방을 담당하게 된다. 1만6,500RT는 현재 국내 최대규모인 롯데월드타워(3,000RT)의 5배가 넘는 규모다.
환경부는 수열에너지 시범사업으로 ‘한강홍수통제소(광역원수 활용)’, ‘인천 종합환경연구단지(아라천 활용)’, ‘경기 양평 한강물환경연구소(북한강 활용)’ 등 3개소에 올해 추경으로 확보한 20억원과 내년 52억원을 지원한다.
아울러 광역원수를 활용하는 ‘광명시흥 도시첨단산업단지’, ‘영동대로 복합환승센터’, ‘지역난방 상암지구’ 등 공공분야를 비롯해 ‘삼성서울병원’ 등 민간 대형건축물에도 2022년부터 수열에너지 공급을 확대할 계획이다.
지난 6월 초 한국수자원공사와 삼성서울병원은 광역관로의 원수를 활용한 ‘친환경 수열에너지 도입 업무협약’을 체결했다. 협약에 따라 삼성서울병원이 친환경 병원으로 발돋움하기 위해 추진 중인 본관·별관 등의 리모델링에 수도권 광역관로 원수의 수열에너지를 냉난방에 활용해 에너지절감과 온실가스 저감이 가능하다. 이를 통해 삼성서울병원은 매년 3만9,000MWh의 에너지절감과 온실가스 1만톤 감축, 냉각탑 제거로 연 10만톤 물절약, 도심열섬현상 해소가 기대된다.
이번 업무협약은 광역 및 지방 원수관로 주변의 백화점, 복합상업 시설 등 냉난방 에너지를 많이 쓰고 있는 건축물에 수열에너지 적용 가능성을 보여주는 사례로 평가된다. 공공기관도 수열에너지 적용에 적극 동참하고 있다.
수자원공사는 경기도, 광명시, 시흥시, 경기도시공사와 광역관로 원수를 활용한 수열에너지 도입 업무협약을 체결했다.
이번 업무협약은 광명시 가학동과 시흥시 논곡동 일원에 조성 중인 ‘광명시흥 도시첨단사업단지(2024년 완공 예정)’를 시작으로 경기도 내 공공개발사업에 광역원수를 활용한 수열에너지 공급을 단계적으로 확대하는 방안을 상호협력하기로 했다.
이곳에 공급될 수열에너지 물량은 산업단지 분양상황에 따라 최종 확정될 예정이다. 산업단지에서 인근의 광역관로 원수의 50%(37만톤/일)만 사용해도 냉난방 설비용량 2만6,000RT를 입주기업에 공급할 수 있다. 이를 통해 매년 약 8만9,000MWh의 에너지절감과 온실가스 2만2,000톤 감축 등 환경개선 효과가 기대된다. 또한 냉각탑 제거로 도시열섬현상 해소와 연간 23만톤의 물을 절약할 수 있다.
환경부는 그간 수열에너지 공급은 도로 등 기반시설 지하에 매설된 각종 설비(통신장비, 우수관 등)로 인해 공급이 쉽지 않았지만 신도시 및 신규 산업단지 개발 시 수열에너지 우선 활용을 유도하고 집단에너지 공급기관과 공동개발 협력 등 새로운 방식으로 수열에너지 공급을 확장할 계획이다. 김동진 환경부 수자원정책국장은 “다른 지자체와도 협의를 통해 수열에너지를 지속적으로 확산하겠다”고 밝혔다.
■ 관련법 개정 등 맞춤형 제도개선
수열에너지 활용 확대를 위해 열원별 맞춤형 제도개선이 추진된다.
환경부는 수열에너지 활성화를 위해 우선 하천수 사용료, 물이용 부담금, 댐용수 사용료 등 각종 물과 관련된 요금을 감면하기 위해 ‘하천법 및 수계법 시행령 개정’ 등 제도 개선을 올해 말까지 추진한다는 계획이다.
수열에너지를 활용하는 경우 취수량 전체가 다시 하천이나 댐으로 돌아와 수량의 손실이 없고 새로운 오염물질 유입이 없어 물의 온도만 활용하기에 현행 하천·댐용수 사용료(52.7원/톤), 물이용 부담금(170원/톤) 부담 시 경제성이 없기 때문이다.
환경부는 도로 등 기반시설 지하에 매설된 각종 설비(통신장비, 우수관 등)로 인해 수요처 발굴의 한계가 있어 개별 건축물에서 신도시 및 신규 산업단지 개발 시 수열에너지를 우선 활용할 수 있게 도시계획 단계에서 지자체 등과 협의하고 설비보조 등을 통해 확산을 지원할 예정이다. 또한 집단에너지 공급기관과 공동개발 협력 등 새로운 방식으로 수열에너지 공급을 확장할 계획이다.
아울러 ‘에너지 효율등급 및 제로에너지 건축물 인증’을 위한 재생에너지에 포함될 될 수 있도록 관련 부처인 환경부와 국토교통부, 산업통상자원부가 머리를 맞대고 있다.
■ 수열에너지 활성화 위한 기술개발 ‘활발’
수열에너지 활성화를 위해서는 수열에너지 관련 기기의 기술개발이 뒷받침돼야 한다.
환경부는 이에 따라 열교환기·압축기 등 주요 선진 기술의 국산화를 추진한다. 하천수를 포함하는 수열에너지 설비기준 개정 및 대용량 히트펌프(150RT 이상) 성능시험기준을 마련해 현장적용 애로를 해소한다.
산업부는 지난 8월 하반기 신재생에너지기술개발사업 신규지원 대상과제 ‘수열 냉난방 및 재생열 하이브리드 시스템 기술개발 및 실증(2020~2030년)’에 1차년도 20억원 등 정부지원금 총 160억원이 투입된다.
이 과제는 공고 배경은 하천수를 활용하기 위한 대형 히트펌프 시장은 수입제품이 시장 잠식 중으로 국내 기술자립 및 설치·인증 기준 구축이 시급하다는 것이다. 이에 따라 △안정적 효율 확보를 위한 하천수 열교환 기술개발 △성적계수(COP) 및 시스템(열펌프, 축열조, 펌프, 배관 및 제어시스템, 냉매) 성능 개선 기술 △하천수 이용 하이브리드 냉난방 시스템 최적설계-성능예측-운영기술개발 △하이브리드 열원 믹스 냉난방 운전 기술 실증 △국제기군 부합 500RT(1,750kW)급 이상 시험·평가 장비 등 기반구축 및 기준개발 △대용량 히트펌프 성능 데이터 확보, 측정·평가 알고리즘 개발 △대용량 HP 신재생 KS 표준 개발, 신재생에너지설비 설치·시공기준 등 제·개정 등이 연구목표다.
환경부도 2020년 수열활용 확대기술 및 환경적합성 기술개발사업을 공모했다. 공모과제는 △수열에너지를 활용한 수처리공정 개선기술개발 △수열원 활용 프리쿨링(free-cooling)형 공기조화 시스템 개발 △수열에너지 활용 통합설계 플랫폼구축 기술개발 등 3개로 4년간 68억원(과제당 10~30억원)이 지원된다.
이와 같이 관련부처의 협업이 진행 중이다.
환경부는 이와 함께 국내 수열산업이 히트펌프 등 핵심 설비 및 부품의 제조, 설치, 운영관리 등에서 경쟁력을 갖추고 있어 국내기업들이 세계시장을 주도로 할 수 있도록 적극 지원한다는 계획이다.
또한 차별화된 수열전문인력 양성과 함께 연내 기업·학계·공공기관 등으로 구성된 ‘수열사업 지원단’을 구성해 정책·기술 자문, 기업 교류 등 수열에너지 확산을 밀착 지원한다. 전국 지자체를 대상으로 순회 설명회, 신축 공공건물에 대한 수열에너지 적용 가능 여부를 전수 조사하고 수열홍보관 조성 등을 통해 수열에너지의 잠재수요자의 접근성도 강화한다.
이와 같은 정부의 수열에너지 확대 의지는 시범사업의 성공적 결과와 동시에 이를 기반으로 한 현장 적용 확대가 기대된다.