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수열, 온실가스 감축 핵심수단 ‘주목’

설비공학회, ‘수열산업 육성 통한 에너지자립 제고’ 세미나 개최



수열에너지 활용이 온실가스 감축 및 에너지효율화의 핵심방안으로 주목받고 있음에 따라 이에 대한 활용방안을 논의하는 자리가 마련됐다.

대한설비공학회 미활용에너지전문위원회(위원장 김시헌)는 10월10일 한국과학기술회관에서 학술강연회를 개최했다. 이번 학술강연회는 ‘미활용 수열에너지 산업육성을 통한 에너지자립 제고’를 주제로 산·학·연 관계자 등이 참석해 미활용 수열에너지에 관한 기술 및 시장동향, 관련사례 등에 대한 정보를 공유했다.

김시헌 미활용에너지전문위원회 위원장(안양대 교수)는 개회사를 통해 “우리나라는 감축목표에 비해 상당히 많은 온실가스량이 배출되고 있다”라며 “다른 나라는 온실가스 감축량을 산정할 때 수열부분이 포함돼있는데 우리나라는 제외돼있기 때문에 수열에너지의 역할이 매우 중요하다”고 말했다.

김민수 설비공학회 선출직부회장은 축사에서 “우리나라는 온실가스를 감축하기 위해서는 에너지를 효율적으로 써야 한다는 걸 알고 있지만 어떻게 써야한다는 부분에 있어서는 명확한 방안을 내놓고 있지 못하다”라며 “이에 대해 선진국들은 체계적, 지속적인 온실가스 감축 정책을 펼쳐 나가는 걸 볼 수 있는 만큼 국내에서도 에너지 합리화에 대한 지속적인 계획과 추진이 필요하다”고 말했다. 

이번 강연회에서는 △산업체 미활용에너지 이용기술 및 적용사례(정운 수성엔지니어링 부장) △수열에너지를 이용한 대형 히트펌프 기술 및 적용사례(강태진 LG전자 책임) △해외 데이터센터 폐열 활용사례와 국내 적용을 위한 정책지원 방향(오세신 에너지경제연구원 연구위원) △수열산업 생태계 및 비즈니스 모델(김시헌 안양대 교수) △해수를 열원으로 이용하는 ‘블루 데이터센터’의 타당성 평가(임승택 선박해양플랜트연구소 책임연구원) △수열에너지 열이용사업의 리스크와 그 대책(박준택 과학기술협동조합 박사) 등이 발표됐다

정운 수성엔지니어링 부장은 ‘산업체 미활용에너지 이용기술 및 적용사례’를 발표했다. 미활용에너지 활용을 통해 실제 산업현장을 개선, 에너지 및 운영비 절감을 실천한 사례다.

첫 번째 사례는 군포의 00공장으로 샤프트를 통해 500˚C 고온의 폐열을 배기하는 현장이다. 배기가스 배출 후단에 시간당 1.3톤의 스팀을 생산하는 폐열보일러를 설치해 열을 회수해 연간 8,400만원의 에너지비용 및 254tCO₂ 탄소배출량 감소효과가 나타났다. 투자비 3억7,486만원을 투입한 이번 현장의 ROI는 4.5년으로 나타났다.

두 번째 사례는 시화의 00공장으로 바이오디젤을 생산하는 현장이다. 보일러실과 오일정제 과정에서 배출되는 1.3ton/h의 재증발 증기 중 0.7ton/h의 증기를 회수해 연간 2억1,700만원의 운영비 절감이 가능하다. ROI는 2.3년으로 매우 빠른 편이어서 의사결정 역시 빠르게 진행됐다. 이번 현장은 TVR(Tehrmal Vapor Recompressor)를 설치해 증기를 회수했다.

정운 부장은 “ESCO사업으로 제안하다보니 절감목표를 보수적으로 잡아 80% 정도로 제안했다”라며 “일반적으로 ‘증기=돈’이라는 인식이 없어 매년 2억원 정도의 폐열이 버려지고 있었지만 금액으로 환산해 제안하니 사업자들의 의사결정에 도움을 줄 수 있었다”고 설명했다.

강태진 LG전자 책임은 ‘수열에너지를 이용한 대형 히트펌프 기술 및 적용사례’에 대해 발표했다. 

히트펌프는 친환경에너지인 신재생에너지는 물론 하천수, 하수처리수, 열병합발전소 등 도시기반시설로부터 버려지는 폐열을 회수해 최대 80˚C로 사용자에게 공급할 수 있는 설비다. 히트펌프는 다양한 열원과 현장조건에 따라 차별화되는데 이중 터보 히트펌프는 수열 및 산업폐열 등 대규모 용량에 적합하다.

터보 히트펌프는 70~80%의 열원과 20~30%의 전기에너지를 이용해 100% 온영을 공급하기 때문에 효율이 매우 높고(COP 3~7) 에너지절감과 CO₂ 배출 감축효과가 매우 뛰어나다. LG전자는 고양정(High Lift) 터보압축기, 고압용기 등 설계기술을 통해 단일유닛으로 700~3,000RT 제품을 생산해 국내 △열병합발전소 △디스플레이 패널 생산공정 △하수처리수 에너지활용 지역난방 △제지공장 △아파트단지 등에 보급했다.

강태진 책임은 “수열에너지는 기존 미활용에너지 활용 등 이용사례가 존재하며 신재생에너지원 지정 시 각종 인센티브가 기대된다”라며 “수열에너지의 보급확대를 위해 하천수뿐만 아니라 호수, 하수처리수, 공정수 등도 수열에너지에 포함시키는 논의가 필요하다”고 설명했다.

오세신 에너지경제연구원 연구위원은 ‘해외 데이터센터 폐열 활용사례와 국내 적용을 위한 정책지원 방향’에 대해 발표했다. 오세신 연구위원은 해외의 다양한 데이터센터 현장의 에너지절감방안과 국내·외 데이터센터 관련 지원제도를 설명했다. 

미국, 중국, 스웨덴, 덴마크. 필란드, 노르웨이 등 해외 여러 국가에서 운영되는 데이터센터는 발생하는 폐열을 인근 지역냉난방으로 활용하는 사례가 다수 존재한다. 또한 다양한 국가에서 데이터센터에 적용할 수 있는 에너지효율화 지원제도가 실행되고 있다. △미국의 환급프로그램 및 융자지원 △영국의 IHRS(Industrial Heat Recovery Support), RHI(Renewable Heat Incentive) △스웨덴의 LIP(Local Investment Programmes) △덴마크의 에너지합의안 △핀란드의 에너지보조금 △노르웨이 세금감면 △EU의 재생에너지지침 개정안(RED Ⅱ) 등이다.

국내에서는 △에너지이용합리화법 △신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법 △집단에너지사업법 △온실가스 배출권 할당 및 거래에 관한 법률 등 관련법이 있지만 실제로 데이터센터에 적용하기에는 한계가 명확한 실정이다.

오세신 연구위원은 “친환경 미활용 열에너지의 지위를 격상시키고 에너지이용합리화자금의 지원범위를 확대하는 등 법제도 개선이 필요하다”라며 “또한 데이터센터 폐열을 미활용에너지로 간주할 수 있는 법적 체계를 마련, 도시개발단계서부터 데이터센터와 집단에너지를 동시에 고려하는 방안이 필요하다”고 말했다. 이어 “우리나라의 신재생에너지 정책은 전력 위주로 가고 있으며 열에 대한 예산배분이 안되고 있는 것이 사실”이라며 “열에 대한 인식과 열에너지의 지위가 높아진 이후에 RHO와 같은 시장파급력 높은 제도가 수용될 것”이라고 말했다.

김시헌 안양대 교수는 ‘수열산업 생태계 및 비즈니스 모델’ 발표를 통해 수열에너지를 적용할 수 있는 다양한 사례 및 관련 사업모델을 소개했다.

강원도 춘천에 설립될 데이터센터를 비롯해 지역난방, 다양한 빌딩 냉난방에 수열에너지를 적용할 수 있는 사업모델을 제시했다.

수열에너지는 타 신재생에너지와 비교해 설치비가 적고 투자비회수기간에 이점이 상당하다. 이는 입지조건과 시스템용도에 따른 에너지절감효과가 뛰어나다는 장점에서 비롯된다. 특히 냉난방수요가 집중돼있는 도심지나 대규모 산업지역에는 수열에너지를 공급할 수 있는 상하수인프라가 갖춰져 있다는 점이 큰 특징이다.

김시헌 교수는 “수열산업의 생태계 구조 및 비즈니스 가치사슬에는 정부지자체, 펀드, 토목·기계·전기 등 설치사업자, 1차 수요자 및 최종 소비자 등이 유기적으로 연결돼있다”라며 “인허가 및 정책 결정권자들의 수열에 대한 관심과 인식이 확산돼야 하며 많은 협력기관이 함께 노력해야 할 것”이라고 말했다.

임승택 선박해양플랜트연구소 책임연구원는 ‘해수를 열원으로 하는 블루 데이터센터의 타당성 평가’ 발표를 통해 데이터센터 냉각에 해수를 활용한 다양한 사례를 소개했다.

해수열에너지를 이용한 블루 데이터센터를 서울에 있는 대형 데이터센터에 가상으로 적용했을 때 부하량 절감을 계산했다. 연면적 6만5,000m²에 냉동기 1만400RT 용량의 데이터센터에 해양심층수(수온 5˚C), 연안저층수(10˚C)를 적용했다.

이러한 데이터센터의 화석연료 저감량은 연간 4,041toe이며 이산화탄소 저감량은 8,844tCO₂를 기대할 수 있다. 투자비회수기간은 민자 50% 투입 시 5.2년으로 나타났다.

임승택 책임연구원은 “데이터센터는 4차 산업혁명을 위한 핵심 기반시설이자 에너지다소비시설이므로 시스템표율화 및 자연에너지 이용의 다각화를 모색할 필요성이 높다”라며 “동해연안 해양심층수와 연안저층수는 이러한 요구를 만족시킬 수 있는 수열원”이라고 설명했다.

박준택 과학기술협동조합 박사는 ‘수열에너지 열이용사업의 리스크와 그 대책’ 발표를 통해 수열에너지사업 운영 시 발생할 수 있는 리스크에 대해 설명하고 관계자들의 주의를 요구했다.

수열에너지는 사업계획 단계서부터 설계·시공, 운전관리, 철거·처분 등 운영단계에 이르기까지 다양한 요인이 연관돼있다. 특히 집단에너지사업법, 도로법, 하수도법, 하천법 등 법률 상 수반되는 행정절차는 물론 환경·자원·성능 등 리스크를 해결해야 하며 체크리스트를 작성해 대응할 수 있어야 한다.

박준택 박사는 “수열에너지 열이용사업의 중대한 리스크는 다른 신재생에너지에 비해 적지만 사업계획단계에서 환경, 자원, 성능 리스크에 대한 대책, 운전관리단게에서의 채열량, 자원량 감소 등 리스크에 대한 대책이 매우 중요하다”라며 “10월부터 하천수를 수열에너지 범위에 포함시킴에 따라 신재생 보급, 세제지원, 제로에너지건축 보급확대 등 제도적 지원이 기대된다”고 말했다.