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수열에너지, ‘그린뉴딜’ 핵심사업 부상

하천수 신재생 편입, 대규모 개발사업 급물살



친환경 수열에너지가 환경부의 그린뉴딜 대표산업으로 육성된다. 특히 지난해 하천수가 신재생에너지로 편입된 후 수열에너지 개발이 급물살을 타며 포스트코로나 시대를 여는 핵심에너지원으로 주목받고 있다.

수열에너지는 신재생에너지에 포함되기 전부터 경제성을 인정받아 제도적 지원을 받지 않은 상태에서도 미활용에너지로서 적용에 대한 많은 연구가 진행돼왔다. 그 결실이 롯데월드타워에 도입된 광역원수를 이용한 3,000RT 수열히트펌프 냉방시스템이다.

롯데월드타워는 수도권 1단계 광역원수도 원수(5만m²/일)를 활용해 2014년부터 전체 냉난방부하의 10%를 수열에너지설비로 공급하고 있다. 이를 통해 연간 냉난방비용을 약 7억원 절약하고 있으며 에너지절감, 미세먼지 저감, 냉각탑제거로 도시열섬현상 해소에 기여하는 등 긍정적인 효과를 입증했다.

이는 동일용량 흡수식냉온수기대비 총 에너지사용량의 약 35.8%, CO₂배출량 37.7% 절감효과가 발생되며 수열에너지 적용으로 냉각탑 6기를 제거해 600m²의 면적을 활용하고 66Ton의 건물하중을 감축, 약 1억9,000만원의 유지관리비를 절감했다.

롯데월드타워는 국내 수열에너지 적용 대규모 현장의 훌륭한 교과서 역할을 해내고 있다. 또한 스마트시티 국가시범도시가 될 부산의 에코델타시티(EDC)도 하천수를 이용한 수열에너지, 수소연료전지 발전소를 도입해 에너지 100%자립도시로 만든다는 목표로 추진되고 있다.

또한 강원도는 춘천에 소양강댐의 심층냉수를 이용해 친환경 수열에너지 융복합클러스터 조성사업을 펼치고 있다. 올해에는 삼성서울병원, 광명·시흥 도시첨단산업단지 등에서 대규모 수열개발사업이 확정돼 단일규모, 전체규모면에서 수열에너지 적용 최대기록을 경신할 예정이다.

산업통상자원부에서도 수열에너지 개발이 이뤄지고 있다. 최근 한국광해관리공단은 폐광지역 갱내 수열에너지를 개발하기 위해 롯데월드타워에 수열에너지를 적용시킨 경험이 있는 지엔원에너지와 MOU를 체결하고 세부추진계획 수립에 나섰다.

이와 함께 LH는 최근 ‘제로에너지도시 및 제로에너지주택 실현을 위한 수열에너지 적용방안 연구용역’을 공고하며 공동주택에 수열에너지를 적용하는 방안을 모색하고 있다.

환경부 장관, 수열육성 의지 밝혀 
환경부는 수열에너지를 그린뉴딜의 대표사업으로 육성하기 위해 6월30일 국무회의에서 ‘친환경 수열에너지 활성화 방안’을 보고했다.

이번 ‘친환경 수열에너지 활성화 방안’은 융복합클러스터 조성, 맞춤형 제도개선과 시범사업 추진, 핵심 기술개발 등 중장기 실행계획이 담겨있어 공공기관 신재생에너지 의무비율, 제로에너지 건축물 확대 등 정부정책과 연계한 수열에너지의 지속적인 확산도 기대된다.

환경부는 △수열에너지 클러스터 조성 및 조기안착을 위한 시범사업 △제도개선, 도시계획연계사업 강화 등 수열활용 기반조성 △기술개발, 사업지원단 운영, 지자체 홍보 등 시장확산 지원 등 3대 세부추진전략을 세우고 수열에너지 활성화를 지원한다는 방침이다.

조명래 환경부 장관은 “수열에너지가 민간부문 활용에도 빠르게 확산되는 계기가 될 것”이라며 “이를 통해 수열에너지산업이 양질의 일자리 창출은 물론 녹색산업의 새로운 축이자 그린뉴딜의 대표사업으로 성장할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

또한 조명래 장관은 2020년 4월 롯데월드타워를 방문해 수열에너지설비를 점검하고 수열산업을 녹색산업 핵심분야로 본격 육성하겠다는 의지를 밝힌 바 있다.


정부는 물관리 일원화 정책의 일환으로 국토교통부 산하였던 한국수자원공사(K-water), 수자원정책국, 홍수통제소 등을 환경부로 이관하며 수자원개발 전담부서를 교체했다. 이는 수열에너지산업 확대에 커다란 이정표를 남긴 사건으로 풀이된다.

이전까지는 규제부처였던 환경부가 개발부처로 전환하게 되면서 관련산업 추진에 적극적으로 나설 수 있는 기반이 마련됐다. 특히 수열에너지개발의 일선에 나서던 수자원공사가 환경부로 이관, 더욱 공격적인 사업을 펼치며 올해 대규모 수열에너지사업을 만들어내고 있다.

지난해 4월 이전까지는 수열에너지가 발전소온배수열만 해당돼 발전사업자의 신재생에너지 공급의무화제도(RPS) 채우기 꼼수에 이용되는 실효성 없는 에너지라고 비판받았지만 하천수가 포함되면서 냉난방수요가 밀집된 대도시에 적용될 수 있는 길이 마련된 것이다. 도심에는 수돗물을 공급하기 위한 광역원수관이 깔려있어 인근의 대규모 건물에 쉽게 적용할 수 있는 인프라가 이미 구축돼 있으며 효율성도 국내·외적으로 검증받은 에너지원이기 때문이다.

그린뉴딜, 수열 핵심수단
최근 정부는 코로나19로 인한 경기침체를 극복하고 포스트코로나 시대를 대비하기 위해 그린뉴딜이라는 회심의 카드를 빼들었다. 2020년 제3차 추가경정예산에 42억2,000만원을 수열에너지 관련예산으로 편성해 △강원도 수열에너지융복합 클러스터 구축(12억원) △수열에너지 시범사업 3개소(20억2,000만원) △수열냉난방 및 재생열 하이브리드시스템기술개발(R&D)(10억원) 등을 지원할 예정이다.

이번 추경은 그린뉴딜을 통한 저탄소구조로의 전환을 위한 온실가스저감 및 재생에너지 생산확대가 핵심이다. 수열에너지 활성화를 위해 공공기관 대상 하천수를 활용한 수열공급 및 에너지절감시범사업을 실시하며 수열에너지의 성과확산 및 조기안착을 통해 기후변화 대응 및 녹색산업 활성화를 추진한다는 방침을 세웠다.

롯데월드타워, 수열 적용 대표사례
국내 최초로 광역상수를 이용해 냉난방을 하고 있는 대표적인 사례는 롯데월드타워의 3,000RT 규모 광역상수를 이용한 수열히트펌프다.

롯데월드타워 주변에 관경 800mm의 광역 1단계 분지관로가 설치돼 있어 20년간 일일 5만톤의 원수를 안정적으로 공급받아 전체 냉난방부하의 10%를 감당하고 있다.

심야전력을 통해 수축열조를 운영함에 따라 운영비 절감, 히트펌프의 효율증가, CO₂ 발생량 저감 등의 이점을 얻을 수 있다.

부산EDC, 스마트시티 수열냉난방 도입
부산EDC는 국내 최초로 백지상태 부지 위에서 스마트 혁신기술을 집약적으로 구현하는 스마트시티 국가시범도시다. 지난해 착공한 부산EDC는 에너지, 교통, 안전, 환경 등 다양한 분야에서 진행되는 최신의 연구성과와 최신기술을 한곳에 집약해 시너지효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

특히 수자원공사가 수열에너지를 활용해 도시 냉난방을 공급하는 방안을 도입, 국내 최초로 도시단위에서 물의 온도차를 활용해 저렴하면서 효율높은 시스템을 구축한다.

이를 위해 수열에너지 공급센터 5곳을 구축하고 운영관리를 통해 도시 전체면적의 10%에 냉난방을 공급한다. △1단계로 2021년까지 스마트혁신센터 △2단계로 2023년까지 공공청사, 유통판매용지, 의료단지 등에 적용시킨다는 방침이다.

광명·시흥 산업단지, 최대 규모 수열 적용
경기도가 광명·시흥 도시첨단산업단지 49만4,000m²에 시범조성을 계획한 신재생 친환경단지는 국내 최대 규모의 수열에너지 적용처가 될 전망이다.

경기도는 시흥시, 광명시와 함께 수열에너지 도입을 위한 행정적 지원을, 광명·시흥 도시첨단산업단지 사업시행자인 경기도시공사는 기술지원을, 수자원공사는 수열 냉난방시스템의 인프라 구축을 시행할 계획이다.


광명시흥 도시첨단산업단지는 광명시 가학동, 시흥시 논곡동 일원 49만4,000m²의 부지에 4,536억원을 투입해 오는 2024년까지 지식기반서비스업과 첨단제조업 등 첨단산업단지를 조성하는 사업이다. 이를 비롯해 일반산업단지, 유통단지, 배후 주거단지 등 4개 단지 244만m²(74만평) 규모의 광명·시흥 테크노밸리가 오는 2024년까지 2조4,000여억원을 투입해 조성될 계획이다.

이재명 지사는 “우리가 미세먼지나 탄소배출로 큰 고통을 겪고 있어 화석연료에 의존하지 말고 재생에너지 중심으로 옮겨가야 하는데 물의 온도를 활용하는 수열시스템은 놀랍고 합리적인 정책으로 새로운 길을 여는 것”이라며 “약간 비용이 더 들더라도 환경과 간접비용을 생각해 신축건물에 이 시스템을 최대한 많이 활용해 확대해 나갔으면 한다”고 말했다.

김동진 환경부 수자원정책국장은 “지자체와 협력해 친환경 수열에너지를 보급함으로써 온실가스를 감축하는 등 기후변화에 대응하는 모범사례가 될 것”이라며 “다른 지자체와도 협의를 통해 수열에너지를 지속적으로 확산하겠다”라고 말했다.

수자원공사는 광명·시흥 도시첨단산업단지 면적 49만4,000m²(약 15만평)단지에 팔당호의 풍부한 하천수를 활용해 수열 냉난방에너지 2만6,000RT를 공급할 계획이다. 이는 국내 최대 규모로 현재 롯데월드타워에는 3,000RT를 공급하고 있다. 수자원공사는 지난 2006년부터 롯데월드타워 및 주암댐 발전동 등 13개소 건축물 등에 수열 냉난방시스템을 도입해 경제성과 기술적 안정성을 검증받았다.

수자원공사에 따르면 광명·시흥 도시첨단산업단지에 활용할 경우 연간 3만여가구가 사용가능한 약 8만9,000MWh의 에너지가 절감되고 노후경유차 3,386대 운영 시 발생하는 초미세먼지 약 48톤을 저감할 수 있다. 이는 온실가스 2만2,000톤 감축으로 여의도의 7.1배에 달하는 면적에 336만그루의 소나무를 식재하는 효과와 맞먹는다.

도시첨단산업단지 내 팔당호를 취수원으로 하는 광역상수도관이 관통하고 있어 수열에너지 활용의 최적지이며 현재 개발사업 인허가 단계로 신재생에너지계획 반영에 시기적으로 유리하다는 장점이 있다.

경기도에서 추진하는 시범사업은 건축물에 도입했던 지난 국내사례들과는 달리 대규모 단지 조성사업에 도입하는 사례이기에 더욱 큰 의미를 지닌다.

삼성서울병원, 단일규모 최대 수열현장
수자원공사는 삼성서울병원에 1만1,390RT의 단일규모 국내 최대 수열에너지를 적용한다. 삼성서울병원이 친환경병원으로 발돋움하기 위해 추진 중인 본관·별관 등의 리모델링에 수도권 광역관로 원수의 수열에너지를 냉난방에 활용해 에너지절감과 온실가스 저감을 이뤄낼 예정이다.

이번 삼성서울병원 수열에너지 도입은 지난해 10월 하천수가 재생에너지인 수열에너지에 포함된 이후 민간분야와 체결된 첫 번째 사례이자 2014년 롯데월드타워에 이은 두 번째 사례다.

이에 따라 수열에너지가 공급될 삼성서울병원의 전체 냉난방 설비용량은 롯데월드타워의 약 3.8배인 1만1,390RT(냉동톤) 규모로 국내 최대 규모가 된다. 이를 통해 매년 약 3만9,000MWh의 에너지절감과 온실가스 1만톤 감축 등 환경개선 효과와 함께 냉각탑 제거로 도심의 열섬현상 해소에도 기여할 것으로 예상된다.

냉각탑 제거는 연간 약 10만톤의 냉각탑 보충수가 절약되는 이점도 있다. 수열에너지는 수량의 손실없이 온도차만을 이용하는 것이 특징인데 수열에너지 활용증가는 냉각탑의 보충수와 같은 물사용을 줄여 오히려 물이 절약되는 효과도 있다.

환경부는 이번 삼성서울병원과 수열도입 업무협약을 시작으로 광역 및 지방원수관로 주변의 백화점, 복합상업시설 등 냉난방에너지를 많이 쓰고 수열적용이 가능한 대상을 적극 발굴해 활용을 이끌 계획이다.

또한 빠른 시일 내 학계·기업 등 전문가로 구성되는 ‘수열사업지원단’을 발족해 수열 활용 적지조사와 기술자문, 민간활용 컨설팅 지원 등 수열에너지 확산에 박차를 가할 방침이다.

김동진 환경부 수자원정책국장은 “삼성서울병원은 도심 내 수열에너지 활용가능성을 보여주는 좋은 사례로 향후 민간건축물 적용확대에 좋은 계기가 될 것”이라며 “수열에너지는 물이라는 공공재를 활용해 기후변화에 대응할 수 있는 효과적인 방안 중 하나로 앞으로 보급확산을 위해 최선을 다하겠다”고 말했다.

강원 수열클러스터 ‘탄력’
강원도 친환경 수열에너지 융복합클러스터 조성사업은 정부의 그린뉴딜사업의 일환으로 3차 추경예산에 포함됐으며 12억원이 증액돼 총 사업비 3,027억원(국비 253억원, 지방비 109억원, 민자 2,665억원) 규모로 확장됐다.



이번 사업은 수열에너지를 기반으로 데이터센터 집적단지, 스마트 첨단농업단지, 주거단지 조성 등이 포함됐다. 이중 데이터센터를 기반으로 한 클라우드 특화지구를 조성하는 사업인 K-Cloud Park 친환경 데이터센터 집적단지가 핵심이다.

사업기간은 2027년까지이며 1만6,500RT 규모의 수열에너지를 공급할 예정이다. 당초 내년에 설계에 착수해 2022년 말까지 착공한다는 계획이었지만 이번 추경에 설계비가 반영되면서 사업속도가 빨라질 전망이다.

이번 사업은 수열+수상태양광+연료전지 등 신재생에너지와 IoT+Cloud+Big Data 등 융합기술이 어우러져 진행되며 재생에너지와 저비용구조를 보유한 에너지 네트워크를 구축한다. 탄소중립형 복합단지 모델과 4차 산업혁명의 핵심범용기술이 구현될 예정이다.

특히 2016년 수열에너지 융복합클러스터 기본구상을 시작으로 제19대 대통령선거 강원도 대표공약에 반영돼 큰 관심을 모았다. 현재 한국개발연구원의 예비타당성조사가 진행중이며 오는 2023년까지 수열에너지 및 전력공급, 통신시설까지 모두 마무리될 예정이다.

한전과 협의를 통해 데이터센터단지 인근에 2개 변전소를 신설하기로 했고 통신사업자들과도 사업개시까지 원활한 네트워크망을 개설하기로 결정했다. 이번 사업의 공동시행자인 한국수자원공사도 수열에너지 개발사업에 큰 관심을 갖고있어 협력방안을 지속적으로 논의하고 있는 것으로 알려졌다.

초반 계획과 달라진 점은 친환경 데이터센터 집적단지 조성과 함께 △빅데이터 창업서비스 플랫폼 구축 △창업·벤처기업 기술지원센터 설립·운영 △My-Data 구축 △빅데이터 인재양성 등이 포함된 데이터산업 생태계 조성, △규제자유특구 △브랜드화 추진 △빅데이터산업 육성 조례 △강원데이터산업진흥원 설립 등 데이터산업 육성 추진체계를 확립한다는 점이다.

이중 가장 주목할 만한 부분이 중소기업, 정밀의료분야의 빅데이터 창업서비스 플랫폼 구축이다. 공공·민간이 협업해 데이터의 생산·수집·분석·유통과 함께 벤처·창업을 지원할 수 있는 플랫폼이다.

중소기업 빅데이터는 더존비즈온 중심의 창업플랫폼을 구축 중으로 지난해 과기부 공모과제로 선정돼 총 사업비 161억원으로 추진되고 있다. △중소기업 회계정보 △부동산 △보험계약 △기업고용·복리후생 △SNS 등 데이터를 융합해 기업의 경영정보 분석서비스 및 일자리 수요예측서비스 등을 제공할 계획이다.

정밀의료 빅데이터는 클라우드 기반의 창업플랫폼으로 올해 안에 강원도 주관으로 추진될 예정이다. 클라우드 기반의 유전자, 임상정보 및 라이프로그 데이터 융합 연계시스템을 구축함으로써 정밀의료 창업생태계 기반을 지원한다는 방침이다.

이와 함께 전문인력 양성도 함께 추진된다. 2020년부터 2024년까지 5년간 대학(원)생, 예비창업 희망자, ICT기업 종사자 등을 대상으로 교육을 실시, 빅데이터 관련 창업 300명, 기술 700명의 인력을 양성한다.