[시평] 미활용 수열에너지 이용으로 신재생에너지원 다양화하자
[시평] 미활용 수열에너지 이용으로 신재생에너지원 다양화하자
  • 투데이에너지
  • 승인 2020.10.19
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▲서정세 경상대학교 기계공학과 교수
▲서정세 경상대학교 기계공학과 교수

[투데이에너지] 최근에 들어 세계적으로 AI를 중심으로 하는 4차산업의 혁명이 불러올 ICT 산업 생태계의 확장으로 인해 에너지 소비가 급격히 증대하고 있다. 이러한 수요의 변화에 따라 전력에너지 위주의 에너지 수요 패턴으로 급격하게 전환되고 있다. 그러나 전력에너지는 사용의 편리성에도 불구하고 자연적으로 존재하는 형태가 아니라 2차적인 에너지변환을 통해 주로 생산되는 것이고 또한 대규모 저장이 어려운 문제점을 안고 있다.

특히 2차적인 에너지변환 과정에서 이산화탄소를 비롯한 대량의 환경오염물질을 발생시켜 이로 인한 지구온난화가 발생하면서 결국에는 지구촌에서 해결해야 할 가장 시급한 현안으로 대두되고 있는 실정이다. 결국 증가하는 전력에너지 수요를 충당하기 위해 생산과정에서 환경오염물을 배출하지 않는 신재생에너지원을 이용해 전력에너지를 확보하고자 지구촌의 기술선진국 들을 중심으로 부단히 노력하고 있으며 이러한 노력에 힘입어 최근에 생산비율이 상당히 가파르게 증가하는 추세에 있다.

그러나 신재생에너지원을 주로 태양광과 풍력에 의존하면서 증가하는 에너지 수요를 충당하기에는 다소 어려운 점이 많다. 특히 우리나라의 경우에는 좁은 국토로 인해 태양광과 풍력발전 설비를 구축할 수 있는 적당한 부지를 확보하기도 상당한 어렵고 민원도 많이 발생하고 있는 실정이다. 따라서 환경오염 물질을 배출하지 않는 신재생에너지원을 발굴해 증가하는 에너지 수요에 대응하고자 하는 노력이 함께 강구돼야 할 필요가 있다.

생산되는 에너지가 수요처에 필요한 에너지와 다른 경우에는 에너지 변환과정을 거치는 데 이때 일반적으로 변환효율이 낮아 상당한 에너지손실을 감수해야 한다. 이러한 불필요한 에너지 손실을 최소화하기 위해서는 생산되는 에너지를 수요처에서 변환없이 바로 쓰는 것이 가장 좋은 방식의 에너지소비라고 할 수 있다. 예컨대 열에너지가 요구되는 수요처에는 열에너지를, 전기에너지가 필요한 곳에는 전기에너지를 바로 생산해 공급하는 것이다.

우리나라의 주택은 대부분 난방온수 및 냉방 수요를 기본적으로 가지고 있으며 대표적인 열에너지 수요처이다. 이런 곳에 바로 열에너지를 공급한다면 변환에 따른 환경오염물질 발생 없이 효과적으로 열에너지 수요에 대응할 수 있는 것이다. 더구나 강이나 하천, 바다 등에 있는 미활용 수열에너지를 재생해 열에너지를 공급할 수 있는 방안을 강구한다면 재생열에너지에 상응하는 상당한 양의 환경오염물질 배출을 줄일 수 있을 것이다.

수열에너지는 자연 상태로 존재하는 에너지원으로 부존량이 많아 대규모 열수요에 대응이 가능하고 온도의 계절간, 일간 변동이 적고 여름에는 대기보다 약 7°C가 낮고 겨울엔 10°C 정도 높아 열펌프의 열원으로 매우 우수해 건물 냉난방, 농가, 급탕열원, 지역냉난방, 공장, 온실, 수산양식장, 제설작업 등의 열원으로 활용범위가 넓다.

유럽을 비롯한 미국, 일본 등 선진국에서는 1960년대부터 건물, 농업, 교육시설 등에 수열에너지를 사용해 왔으며 일부 북유럽 국가에서는 해수를 비롯한 하수, 호수, 지하수를 활용해 전체의 지역난방 열원의 약 44%를 충당하고 있다.

국내에서는 수열에너지를 잘 활용한다면 기존 화석연료대비 20~50%의 에너지비용을 줄일 수 있을 것으로 전망하고 있다.

정부에서도 지난 6월 수열에너지를 그린뉴딜의 대표사업으로 정하면서 ‘친환경 수열에너지 활성화 방안’에는 융복합 클러스터 조성해 맞춤형 제도개선과 시범사업 추진, 핵심 기술개발 등 중장기 실행 계획을 발표했다. 수열에너지 시범사업을 통해 재생에너지분야에서 하천수·댐용수·원수 등을 대상으로 하는 수열에너지 사업의 효과를 검증하고 확산을 위한 교두보를 마련한다는 계획이다. 2027년까지 소양강댐을 활용해 현재 국내 최대 규모인 롯데월드타워(3,000RT)의 5배가 넘는 규모로 강원도에 수열에너지 융복합클러스터를 조성한다는 것이다.

앞으로 산업의 고도화 등으로 인한 에너지수요가 다양한 형태로 증가할 것으로 예상된다. 이러한 증가하는 에너지수요에 대응해 공급되는 에너지를 화석연료 및 일부 국한된 신재생에너지원에만 의존해 생산하는 데는 분명 한계가 따르게 되고 필연적으로 또 다른 환경적 문제를 낳게 된다. 따라서 보다 많은 양의 에너지를 친환경적으로 생산하기 위해서는 다양한 신재생에너지원을 발굴해 적극적으로 대응하는 것이 신재생에너지의 경쟁력 향상, 신재생에너지 사용 확대, 신재생에너지 수요를 안정적으로 확보하는 데 기여할 것으로 보이며 궁극적으로는 대기환경도 개선하고 특히 관련 첨단산업을 적극 육성함으로써 우리나라 에너지산업이 한단계 상승 발전하고 국가 기술경쟁력을 확보하는 계기가 되기를 바란다.


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