발전소온배수열로 인한 해양피해와 사회적 갈등이 심화되고 있다. 우리나라는 육상 수자원 부족으로 발전소에서 사용되는 다량의 냉각수를 풍부한 해수로 선택할 수밖에 없다. 이렇다보니 국내 화력·원자력발전소는 모두 바닷가 인근지역에 설치돼있고 다량의 해수가 냉각수로 활용된 후 온도가 올라간 상태로 인근해역에 방출되고 있다. 방출된 냉각수는 자연 온도보다 높아 생태계에 영향을 주고 어업 생산량에 변동을 일으켜 많은 민원을 발생시키고 있다.

특히 최근 선진국들의 동향을 살펴보면 바다로 배출되는 발전소온배수를 오염물질로 규정해 관련규제를 점차 강화하고 있다. 유엔해양법협약(1994년)은 인위적인 에너지의 해양유입, 즉 발전소온배수를 해양오염의 한 형태로 보고 있으며 캐나다는 연방정부의 환경보호법(Environmental Protection Act, 2002년)에서 오염물질을 ‘열, 방사능 또는 다른 형태의 에너지’로 정의하고 있다.

미국은 연방수질오염관리법(Federal Water Pollution Control Act, 1996년 개정)에 열에너지 배출에 대한 별도의 조항을 두고 있으며 이에 근거해 각 주정부는 독자적인 관리규정을 제정한 상태다.

우리나라는 법에 명시돼있지는 않지만 지난 2003년 대법원은 “원전 냉각수 순환 시 발생되는 온배수의 배출은 사람의 활동에 의해 자연환경에 영향을 주는 수질오염 또는 해양오염으로써 환경오염에 해당한다”는 판례를 남겼다.

환경부가 발표한 ‘2014년 해양배출 냉온배수 실태조사 연구’에 따르면 우리나라의 발전소온배수 배출량은 연간 709억톤에 도달했으며 이러한 수치는 매년 증가할 것으로 판단된다.

바다로 버려지며 각종 악영향을 불러오는 발전소온배수는 열량으로 환산했을 시 11억7,000Gcal/년라는 숫자가 나온다. 어마어마한 양의 에너지가 바다로 버려지며 해양환경을 파괴하는 것이다.

이렇게 버려지는 에너지를 회수해 이용할 수 있다면 국가적인 에너지수급정책에 기여하는 것은 물론 발전소온배수열로 파생되는 각종 생태계 파괴, 어민과의 갈등 등 사회·경제적 비용지출을 막을 수 있을 것이다.

발전소온배수, 온실가스 감축목표량 44% 차지
국내에는 대규모 해수 취수시설이 48군데 설치된 상태고 전국 1일 취수량은 약 1억7,000만톤 이상이다. 해양에너지 활용에 대한 필요성과 인식은 이미 마련돼있다는 의미다.

강원도만 보더라도 영동의 6개 시·군 전체 가구수의 39%가 해안선 1km 이내에 거주하고 있어 에너지수요계층도 충분하다.

이렇듯 풍부하고 수요층이 확보된 해양에너지 활용방안으로 발전소온배수열이 주목받고 있다. 발전소 냉각수로 사용되고 사용된 후 버려지는 온배수는 25℃의 온도를 보유하고 있는데 이는 자연상태의 해수보다 15℃가량 높다. 취수펌프에서 플랑크톤 등의 1차폐사와 냉각과정에서 10~15℃ 수온상승으로 2차폐사가 발생되고 플랑크톤을 먹이로 활동하는 주변 어류생태계에 큰 변화를 불러일으킨다. 해양생태계는 단 0.5℃ 수온변화에도 민감한 반응을 일으켜 인근 양식장의 양식어류 폐사, 수역의 어종변화, 어장형성 방해 등 어민들의 생존권을 위협하는 문제가 있다.

발전소온배수열 활용은 배출되는 온수의 열을 빼앗아 열이 필요한 인근 생활권이나 농업, 산업단지에 나눠줄 수 있다. 이로 인해 발전소온배수 배출의 각종 피해를 막을 수 있고 11억7,000Gcal/년이라는 막대한 에너지를 활용해 발전소 주변 대규모 열집약 산업단지, 농·축산단지 등을 조성할 수 있다.

특히 전 세계적인 온실가스감축 기조로 형성된 파리기후협약으로 우리나라는 2030년까지 BAU대비 37% 온실가스배출을 줄여야 하는데 발전소온배수열 활용만으로 2억3,814만3,714tCO₂을 충당할 수 있다.

정부가 책정한 2030년 BAU대비 온실가스 배출량은 8억5,060만tCO₂이며 이 중 37%인 5억3,587만tCO₂를 절감해야 한다. 문제는 이러한 목표가 현실적으로 불가능하다는 판단아래 목표량의 11%는 배출권 거래로 해외에서 비용을 지불하고 구입한다는 계획을 세우고 있다.

하지만 목표량의 절반 가까이를 발전소 온배수열 활용으로 채운다면 설정한 감축량을 순전히 국내에서 감축하는 것이 가능하다는 설명이다.

특히 발전소온배수열은 수열에 포함돼 신재생에너지원으로 인정받고 있으므로 정부의 신재생에너지보급 확대목표에 기여할 뿐만아니라 연간 4,163만9,210toe의 에너지를 절감할 수 있다.

발전소 온배수를 적극적으로 활용한다면
충남에 살고있는 김00씨는 자신이 운영하고 있는 농장에서 파프리카를 재배해 일본으로 수출하고 있다. 원래 파프리카는 따듯한 남부지방에서 겨울철에 수확하고 추운 중부지방에서는 여름철에 수확해 출하한다. 한국산 파프리카는 일본에 비싼값을 받고 수출하는데 지역에 따라 난방비용과 상품가격에 맞춰 재배시기를 결정하기 때문이다.

하지만 김00씨는 발전소온배수열을 활용한 히트펌프로 저렴한 가격에 농장 냉난방을 가동하며 4계절 내내 고품질 파프리카를 생산, 높은 가격을 받고 수출을 하고 있다.

인근에는 대규모 축산시설과 제약시설, 관광 테마단지가 조성될 예정이다. 국내 화력발전의 50% 이상이 충남에 몰려있어 풍부한 열에너지를 산업·농업 등에 저렴한 가격으로 공급할 수 있기에 가능한 일이다. 이로 인해 지역경제도 살아나고 있다. 특히 33%에 불과한 지방의 재정자립도도 점점 상승하고 있다. 넉넉한 행정살림으로 지역인프라가 확충되고 있으며 서울로 떠났던 청년층 인구수도 회복되고 있다.

꿈 같은 이야기가 아니다. 고소득을 올릴 수 있는 농업 시설재배에는 난방비용이 가장 큰 부담으로 작용한다. 난방비용에 따라 작물 재배시기가 결정되며 한 해 농사를 짓고 수익을 낼지 빚을 만들지가 판가름난다. 시설하우스에 냉방은 엄두도 내지 못하는 것이 현실이다.

하지만 냉난방비용을 낮출 수만 있다면 재배기간이 늘어나고 그만큼 농산물을 더 수확할 수 있다.

실제로 강원도 양양의 서화파프리카단지는 다른 파프리카 재배단지에 비해 늦게 조성됐지만 지열히트펌프 사용으로 4계절재배를 실천하고 있다. 12월 끝물 후 바로 정식해서 3월부터 다시 수확이 가능하다. 1년 중 10개월 동안 파프리카를 생산해 일본에 수출하고 있다는 것이다.

파프리카는 국내 시장이 생성되기 전 일본수출을 위한 목적으로 재배가 시작됐으며 농업 생산품 중 가장 소득이 높은 작물이다. 특히 엔저가 장기적으로 지속되고 있는 상황에서도 국내 농산물 수출 1위를 고수하고 있으며 국내시장에서도 양파에 이은 2위 매출량을 자랑하는 품목이다.

이러한 고소득 작물을 4계절 내내 재배할 수 있다면 무너져가는 국내 농업을 다시 일으킬 수 있는 원동력이 될 것이다. 현재 4계절 파프리카를 재배하고 있는 양양은 추운 지방이기 때문에 난방비만 해결하면 연중 생산이 가능하다. 하지만 교통이 안 좋아 운송비로 지출이 나가는 상황이다.

파프리카 농장이 중부지방에서 밑으로 내려와서 4계절 재배를 하기 위해서는 냉방도 해결돼야 한다. 발전소온배수를 활용한 풍부한 에너지원을 기반으로 냉난방이 동시에 가능한 히트펌프를 사용한다면 충분히 가능하다.

발전소 인근에 대규모 농업단지를 조성하고 저렴한 냉난방비용으로 고소득 작물을 연중재배한다면 지역경제활성화는 물론 농촌일자리 창출, 농촌고령화 해결 등 긍정적인 효과가 있다.

농업은 물론 대규모 축산단지도 기대할 수 있다. 연례행사처럼 다가오는 구제역, 조류독감(AI) 등은 국민들의 불안을 가중시킬 뿐만 아니라 축산품 가격상승, 감염 가축 및 예방적 살처분으로 인한 축산농가 보상 등 사회·경제적으로 막대한 피해를 입히고 있다.

지난 2004년 구제역 당시 살처분에 동원된 공무원이 과로사한 사건이 발생했다. 또한 매년 살처분에 참가한 관계자들이 정신적 트라우마를 호소하고 있다. 최근에는 AI로 인한 계란값 상승이 국민들을 괴롭히고 있다.

병원균과의 접촉을 차단한다면 이러한 구제역, AI 및 이로 인해 파생되는 각종 피해를 예방할 수 있을 것이다.

이 역시 외부 병원균을 완벽히 차단할 수 있는 청정축사를 만들어 쾌적한 실내 환경을 조성함으로써 해결할 수 있다. 필요한 에너지비용은 역시 발전소온배수를 활용하면 저렴한 가격으로 사용 가능하다.
실제로 농업에서도 이러한 외부환경과 차단하고 철저한 온·습도, 광, CO₂ 관리를 통해 유기농보다 더 깨끗한 농산물을 생산하는 ‘식물공장’이 실현되고 있다. 최대 16모작 가능, 식량난 해결, 자연재해 극복등 장점이 있어 꾸준히 확대되고 있는 상황이다.

이러한 시스템이 축산에도 적용된다면 깨끗하고 좋은 품질의 육류 및 축산품 소비는 물론 AI, 구제역 등 각종 피해예방에도 기여할 것으로 보인다.

또한 FTA로 인한 식량주권 위협에 대응하고 고부가가치 산업인 제약·화장품의 대규모 원료공급처 확보, 에너지자급자족, 나아가 해양 열오염으로 인한 엘리뇨, 이상기후 등 대의적 차원의 환경문제 해결에도 기여할 수 있다.

이러한 열을 사용하는 대규모 농·축·산업단지 조성을 위해서는 무엇보다 정부와 지자체의 노력이 절실하다. 특히 발전소 온배수로 지역주민에게 막대한 피해를 입히고 있는 원자력·화력발전소의 기업적 책임을 질 수 있는 행동이 요구된다.

국제에너지, 냉난방 동시공급 ‘COP 10’
대규모 열집약단지 조성의 핵심은 발전소온배수를 이용한 효율적인 에너지사용이다. 이를 위해서는 성능이 검증된 고효율기기 사용이 뒤따라야 한다.

발전소온배수 활용에 가장 적합한 국제에너지의 울트라히트펌프는 국내·외를 통틀어 최초 냉난방 동시 생산이 가능한 고효율 히트펌프로 냉방COP 6.5, 난방COP 3.5의 최대 COP 10을 자랑한다.

세계 최고효율의 냉온수 동시공급 솔루션을 제공하고 있는 국제에너지는 온수공급온도 및 사용패턴에 따라 0.64~0.85kW/RT의 소비전력만으로 7℃ 냉수 및 40~45℃ 중온수, 50~60℃의 고온수를 과부하 없이 안정적으로 공급할 수 있다.

울트라히트펌프의 우수성은 제약회사 설치현장에서 확실한 차별성을 드러내고 있다.

2015년 유한화학 신축공장에 울트라히트펌프 660RT(220RT 3대)를 적용해 연간 전기·가스비용 6억6,000만원을 절감하는 효과를 얻었다. 녹십자 화순공장에 200RT(50RT 4대)를 설치해 울트라히트펌프 적용 전 연간 3억4,900만원이 소요되던 냉난방공조비용을 9,900만원으로 줄여 연간 2억5,000만원(72%)을 절감했다. 20년간 사용할 경우 약 50억원이 절감된다. 또한 휴온스제약에 180RT(60RT 3대)를 설치해 연간 에너지비용 2억2,100만원을, 중앙백신연구소에 120RT(60RT 2대)를 설치해 연간 1억2,300만원을 절감했다. 동작구시설관리공단의 동작구민 체육센터에 200RT(50RT 4대)를 설치해 연 1억6,500만원을 절감시켰다.

냉온수 동시공급 최적화
울트라히트펌프는 100RT 기준 보일러+흡수식냉동기대비 에너지사용량은 65% 줄이고 초기투자비용은 20% 절감할 수 있다. 특히 CO₂발생량을 56% 줄여 국가 온실가스감축 목표에 기여하고 사용자측에서도 기계실 고온다습, 소음 등 문제를 해결할 수 있다.

특히 기존 히트펌프는 RT당 1.2~3kW전력을 소모하는데 비해 울트라히트펌프는 냉난방 동시 사용 시 0.64kW의 전력을 소모해 300RT 기준으로 비교할 시 168~708kW의 소비전력 절감이 가능하다.

울트라히트펌프는 폐수열, 하수열, 해수열 등 버려지고 있는 다양한 열에너지를 복합적으로 회수해 열원으로 활용할 수 있어 발전소온배수열 활용에 최적솔루션을 제공하고 있다.

또한 냉수와 온수를 동시 공급하고 최적화된 공급온도 조정을 통해 일정한 실내 온·습도조건을 유지함으로써 가장 완벽한 항온항습시스템을 제공하고 있다.

일반히트펌프는 냉수 또는 온수 중 어느 한쪽의 부하가 편중될 경우 열균형을 유지할 수 없지만 울트라히트펌프는 과열방지열교환기를 부착해 언제나 현장조건에 맞는 냉·온수를 필요한 만큼 공급할 수 있다는 것이 장점이다.

응축기 미활용에너지를 이용해 증발기의 냉매가스 온도를 상승시켜줌으로써 압축기 소비전력을 감소시키고 기존 유분리기, 수액기 기능을 과열방지 열교환기, 증발기, 응축기에서 수행해 고장요인 없이 안정적으로 운전이 가능하다.

대표적인 적용분야는 24시간 연중 항온항습을 유지해야 하는 제약, 반도체, 디스플레이공장, 데이터센터는 물론 냉난방·급탕을 모두 요구하는 워터파크, 쇼핑몰, 숙박시설, 스포츠센터 등 에너지다소비 건축물 등이다.

또한 발전소온배수사업에도 적극 진출하고 있는데 발전소에서 버려지는 폐열을 인근 농업·산업단지 등에 공급할 수 있다.

인간의 도시개발 산업화가 가속화됨으로 인해 그 과정에서 해양으로 무분별하게 버려지는 열오염이 심각한 상황이다. 5,000만 인구를 보유한 우리나라에서 배출하는 발전소온배수 열량도 11억7,000Gcal/년에 이르는데 전 세계가 내뿜는 양은 어마어마할 것으로 추정된다.

이러한 열들이 바다로 나가면 하나의 거대한 축열조와 같은 구조를 이루고 해수온도의 변화에 따라 대기 순환계의 변화가 기상이상을 초래하는 엘리뇨 등을 촉발시키는 요인이 된다.

도시발전에 필요한 전기에너지를 생성하고 버려지는 모든 열에너지를 재활용해 생산시설에서 화석에너지 사용을 최소화할 수 있는 체계로 전환하고 더불어 지구온난화 주범인 CO₂ 배출량을 최소화시키는 데 가장 적합하고 현실적인 대안책을 국제에너지가 제공하고 있다.

또한 전 세계로 뻗어나가고 있는 한류열풍을 가속화하기 위해서는 상품뿐만 아니라 원료까지도 메이드인 코리아가 돼야 하는데 이를 위해서는 생산기반 구축이 시급하다.

3면이 바다인 우리나라는 결국 전기에너지를 생산하는 과정에서 버려지는 열에너지를 재활용함으로써 대규모 원료생산기지를 조성할 수 있고 국제에너지가 그 중심에 서있다.

이완호 국제에너지 대표는 “발전소온배수 배출로 인한 어민들의 피해와 2차, 3차 파생되는 사회적 비용, 나비효과가 될 수 있는 해양 열오염 등의 문제가 심각한 상황이다”라며 “정밀하고 일정한 온도제어가 필요한 제약회사에서 이미 성능을 검증받은 울트라히트펌프로 다양한 발전소온배수 활용사업에 적극 동참해 국가에너지정책 목표달성은 물론 농·어민 소득향상, 환경보존 등에 기여할 예정이다”고 말했다.