캐나다 엔웨이브, 150여 개 빌딩으로 에너지 전달
롯데월드타워, 전체 중 10% 수열에너지 설비로 공급
[한국엠엔에이경제신문] 정부가 그린뉴딜의 대표사업으로 수열에너지를 육성한다.
환경부(장관 조명래)는 30일 ‘친환경 수열에너지 활성화 방안’을 국무회의에 보고하고 관련 내용을 공개했다. 융복합 클러스터 조성, 맞춤형 제도개선과 시범사업 추진, 핵심 기술개발 등 중장기 실행계획 등의 내용이 담겨있다.
수열에너지는 공공기관 신재생에너지 의무비율, 제로에너지 건축물 확대 등 정부정책과 연계해 지속적으로 확산될 것으로 보인다.
조명래 장관은 “수열에너지 활성화 방안으로 민간부문에서의 활용도 빠르게 확산될 것”이라며 “수열에너지 산업이 양질의 일자리 창출은 물론 녹색산업의 새로운 축이자 그린뉴딜의 대표사업으로 성장할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
약 50%까지 비용과 에너지 절감 가능
수열에너지는 해수 표층과 하천수에 저장된 열에너지다. 여름에는 대기보다 차갑고 겨울에는 따뜻한 물의 특성을 이용해 건물 냉∙난방, 농가나 산업체 등에 활용된다.
일반적으로 난방은 LPG, 석탄 등 화석연료를 연소시키고 냉방은 실내 열을 냉각탑을 통해 대기로 방출시킨다.
반면 수열 냉∙난방시스템은 열을 이용할 때 물만 사용하며 냉각탑도 필요 없다. 기존 냉∙난방시스템에 비해 약 20~50%의 비용과 전력에너지 절감이 가능하다. 자연상태에 존재하는 에너지원으로 이용할 수 있는 양이 무한하기 때문에 열 수요도 충족시킬 수 있다.
한국은 지리적 특성상 삼면이 바다로 둘러싸여 있기 때문에 해수를 수열에너지원으로 쉽게 이용할 수 있다.
수열에너지는 지난 2015년 「신에너지 및 재생에너지 개발∙이용∙보급 촉진법 시행규칙 일부개정령」에 의해 신재생에너지 중 하나로 지정됐다. 신재생에너지법에 따라 해수(海水)의 표층열을 변환해 얻는 경우에만 재생에너지로 인정받았다. 그러나 지난해 10월 법령이 개정되면서 하천수도 수열에너지에 포함됐고 수열에너지는 전환기를 맞았다.
롯데월드타워, 수열에너지 활용 열섬 현상 해소효과 이끌어
일본, 유럽, 북미 등 해외에서는 수열에너지를 신재생에너지로 인정하고 있다. 다만 일본은 하수, 하천수, 설빙열(雪氷熱)과 함께 ‘온도차 에너지’로, 유럽과 미국은 ‘해양에너지’로 분류하고 있다.
일본의 경우 1970년대부터 지역 냉∙난방에 적용할 수 있는 해수 열원 개발이 활발하게 진행돼 왔다. 도쿄 치바현은 1991년 수열에너지를 활용해 냉∙난방을 공급함으로써 냉열 제조 시 약 13%, 온열 약 23%의 에너지를 절감하기도 했다.
지금도 해수 열에 대한 연구는 지속되고 있다. 2030년까지 운영활성화 및 세계시장 점유율 확대 등이 목표다.
유럽에서는 1960년대부터 건물, 농업, 교육 시설 등에 수열에너지를 사용해 왔다. 스웨덴의 수도 스톡홀름(Stockholm)은 해수, 하수, 호수, 지하수 등을 활용하고 있다. 도시 전체의 지역난방 열원의 40% 이상을 수열에너지로 충당하고 있다.
프랑스는 센강(Banks of the Seine)의 하천수를 활용해 루브르 박물관에 냉∙난방을 공급하고 있다.
캐나다 에너지기업 엔웨이브(EnWave)는 2004년부터 세계 최대 규모의 ‘딥 레이크 워터 쿨링 시스템’(Deep Lake Water Cooling System)을 운영하고 있다. 연평균 4℃를 유지하는 온타리오 호(Ontario Lake)의 수심 83m 심층수를 취수해 정수처리 및 열교환을 거쳐 도시 곳곳의 150여 개의 빌딩으로 에너지를 전달한다.
이렇게 이동한 냉수는 냉방에 활용된 후 식수로 공급된다. 최대 냉방 용량은 7만5,000RT(냉방톤, 1RT=약 10평 규모의 냉방 능력)이다.
미국 코넬대(Cornell University)는 카유가 호(Cayuga Lake)의 심층수를 활용해 냉방을 공급한다.
한국의 경우 롯데월드타워가 2014년부터 전체 냉∙난방 용량의 10%를 수열에너지 설비로 공급하고 있다. 롯데월드타워는 지상 123층, 지하 6층의 국내 최고층 빌딩이자 랜드마크다.
롯데월드타워에는 광역상수도 수열 히트펌프(heat pump)가 적용됐다. 히트펌프는 낮은 온도에서 높은 온도로 열을 끌어 올린다. 냉방 시에는 히트펌프 응축기에서 발생된 열을 원수(原水, 인공처리가 되기 전 자연 그대로의 물)에 버린다. 난방 시에는 원수가 가지는 열을 히트펌프 증발기를 통해 흡수하고 실내로 공급한다.
수열용량은 3,000RT이며 연간 약 7억 원의 냉∙난방 비용을 절감한다. 냉각탑을 제거해 도심 열섬 현상 해소 효과도 이끌어내고 있다.
수열에너지 활성화 위한 3대 세부 추진전략
한편 환경부는 ▲수열에너지 클러스터 조성 및 조기 안착을 위한 시범사업 ▲제도개선, 도시계획연계사업 강화 등 수열 활용 기반조성 ▲기술개발, 사업지원단 운영, 지자체 홍보 등 시장확산 지원 등 3대 세부추진전략으로 친환경 수열에너지 활성화를 지원할 방침이다.
우선 2027년까지 강원도 춘천에 소양강댐을 활용한 ‘강원 수열에너지 융복합 클러스터’를 조성한다. 공급규모는 1만 6,500RT로 국내 최대규모인 롯데월드타워 3,000RT의 5배가 넘는다. 환경부는 융복합 클러스터를 수열에너지, 수상태양광, 수력 등 재생에너지를 기반으로 탄소중립(NET-ZERO) 대표 클러스터로 육성할 계획이다.
‘부산 에코델타 스마트 시티’는 평강천을, ‘인천 종합환경연구단지’는 아라천을, ‘한강물환경연구소’는 북한강을 활용해 수열에너지 시범공급을 단계적으로 진행한다.
수열에너지 활성화를 위해 하천수 사용료, 물이용부담금, 댐용수 사용료 등 각종 물과 관련된 요금을 감면하기 위한 제도개선도 추진한다. 도로, 지하시설물과 같은 기반시설 장애요인으로 수요처 발굴의 한계가 있는 개별 건축물에서 신도시, 대규모 산업단지 등 도시계획 단계에서 지자체 등과 협의를 통해 공급한다는 계획이다.
열교환기, 압축기 등 주요 선진기술의 국산화도 추진한다. 차별화된 수열전문인력 양성과 함께 연내 기업, 학계, 공공기관 등으로 구성된 ‘수열사업 지원단’을 구성해 정책∙기술자문, 기업교류 등 수열에너지 확산을 밀착 지원할 방침이다.
[한국엠엔에이경제신문=염현주 기자] yhj@startuptoday.kr
