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[인터뷰] 이의준 한국에너지기술연구원 박사

“공기식 태양열 집열기
태양열산업 재도약 기반 될 것”
국제호환적 성능인증 체계 마련…신뢰성 향상

겨울철 동파나 여름철 과열 위험 등 태양열 집열기의 문제점을 개선한 ‘공기식 태양열 집열기’에 대한 성능인증기준(안) 마련되고 있다. 지난 2월8일에는 성능인증기준(안) 공청회도 열렸다. 
공기식 태양열 집열기 성능인증기준(안) 마련을 주도하고 있는 이의준 한국에너지기술연구원 박사를 만나봤다. 

■ 국내 태양열시장에 대해 평가한다면
최근 국내 새로운 정부의 ‘친환경 친서민 에너지전환정책’과 3D 에너지정책 즉 ‘Decarbon, Decentral, Digital’ 정책에 따라 친환경 녹색건축 핵심기술인 태양열 응용기술에 대한 국내 시장은 보다 활성화될 것으로 기대된다. 그렇지만 현재까지는 바이오, 지열 등 다른 신재생열원시장보다 그 규모가 매우 작은 실정이다. 

그러나 최근 태양열 응용기술의 범위를 기존 액체식에서 공기식까지 확대함으로써 국내 태양열시장을 확대할 수 있을 것으로 기대된다. 예를 들어 국내 태양열시장은 태양열 보급 정책과 긴밀히 연결돼 있어 공공건물 재생에너지 설치 의무화(2018년 24%, 2020년 30%)시장과 제로에너지빌딩 의무화(공공건물 2020년, 민간건물 2025년 시행 예정)시장 등을 효과적으로 활용하면 태양열 시장은 점차 개선이 가능할 것으로 판단된다.  

■ 공기식 태양열 집열기는 어떤 제품인가
우리가 흔히 알고 있는 태양열 집열기는 건물 옥상에 설치돼 태양열에 의해 온수를 생산하고 급탕에 활용되는 제품을 말한다. 그러나 최근 소개되는 태양열 집열기는 온수뿐만 아니라 공간난방 및 환기부하를 저감시키는데 활용되는 등 활용범위가 점점 확대해 나가고 있다. 


기존 액체식 태양열 집열기는 주로 건물 옥상에 태양열 집열기와 온수탱크, 순환펌프 등을 갖추고 설치돼 태양열에 의해 열을 생산함으로써 온수급탕 및 공간 난방 등에 활용되는 제품이다. 

반면 공기식 태양열 집열기는 주로 건물 외벽에 태양열 집열기를 설치하고 집열기 내부와 실내로 연결되는 공간에 송풍팬을 설치하는 방식이다. 외부공기가 집열기를 통해 실내로 유입될 때 집열기로부터 일정 열을 회수해 공급함으로써 건물에서 필요로 하는 환기부하 및 난방부하를 줄여주는 제품이다. 

■ 기존 태양열 집열기와 차이점은 
태양열 집열기는 작동유체에 따라 액체식과 공기식으로 나눌 수 있다. 잘 알려진 태양열 집열기는 모두 액체식으로 온수 생산을 통한 급탕 및 난방이 주목적이다. 액체식 집열시스템은 태양열 집열기, 축열탱크, 순환펌프 등으로 구성되며 주간에 축열탱크에 온수를 저장해 야간에 활용할 수 있다는 장점이 있다. 

공기식 태양열 집열기는 말 그대로 공기에 의해 태양열을 회수하는 즉, 작동유체가 공기인 집열방식이다. 주로 건물의 환기부하 또는 난방부하 저감이 목표인 기술이다. 공기식 집열 시스템은 태양열 집열기와 송풍팬으로 단순 구성이 가능하며 작동유체로 공기를 사용하기 때문에 열에너지 밀도는 작지만 겨울철 동파위험이나 여름철 과열문제 등이 없어 안정적으로 가동이 된다는 장점이 있다. 


이에 따라 주간에 환기 및 예열 난방이 요구되는 건물들 예를 들어 공공시설(도서관, 체육관, 학교 등), 상업시설(우편집중국, 대형마트 등), 산업시설(공장, 가축막사, 건조시설 등) 등 다양한 시설에 적용이 가능하다. 

■ 해외동향은 
주요국가의 태양열 집열기 보급통계에 따르면 전체 태양열 집열기시장에서 공기식은 1% 미만을 차지하고 있지만 유럽, 미주 등 인증기준이 마련돼 있는 국가들을 중심으로 점점 시장이 확대될 것으로 전망된다. 

이와 관련 IEA SHC Task Solar Air Systems ‘Design Handbook’을 중심으로 다양한 시스템과 적용사례 등이 소개되고 있으며 최근 제품동향은 ISES(International Solar Energy Society)와  EuroSun 등에서 SAHWIA(Solar Air Heating World Industry Association) 중심으로 소개되고 있다. 

건축물 HVAC 친환경 시장 중심으로 건물 환기 요구량이 많은 시설일수록 공기식 BIPVT(Building Integrated Photovoltaic Thermal) 시스템과 연계해 활용되고 농축산 산업용으로도 많이 보급 활성화되고 있다.

■ 성능인증기준(안)에 대해 소개해 달라
태양열 활용에 있어 현재까지는 액체식을 중심으로 보급이 촉진돼 왔으나 최근 공기열원을 이용한 시스템 개발이 점차 확산되고 있는 추세다. 이에 따라 공기식 보급 확대와 관련 산업 활성화를 위해 KS표준(안) 마련 등 인증을 위한 기준이 요구되고 있다. 공기식에 대한 공공건물 신재생에너지 설비 항목으로 최근 선정(160322, 에너지공단 심의)됐으며 에너지공단의 지원을 받아 공기식 성능인증기준(안)을 마련하는 과제를 수행하게 됐다. 

국제 표준인 ISO 9806 ‘Solar Energy–Solar Thermal Collectors–Test Methods’에서는 액체식과 함께 공기식에 대한 성능인증기준이 제시돼 있으나 국내 태양열 집열기 인증기준인 KS B 8295에는 액체식에 대한 인증기준만을 제시하고 있다. 이에 따라 본 과제를 수행하면서 국제표준인 ISO 9806에 근거해 공기식 성능인증기준을 기존 KS B 8295에 포함하는데 중점을 뒀으며 KS B 8295:2017 태양열 집열기 시험절차 기준(안)을 제시하게 됐다.  

■ 기준을 마련하면서 가장 많이 고려한 것은
태양열산업의 재도약이다. 즉 국내 태양열산업의 재도약과 국제호환적 성능인증 체계 마련으로 해외 수출을 위한 태양열 집열기 신뢰성 향상을 통한 재도약을 말한다. 최근 신재생에너지 보급 의무화 제도와 연계, 제로에너지 건축 설비산업 활성화와의 연계, 환기산업 등 건전한 시장 활성화를 위해 무엇보다도 국제호환형 성능 인증 기술을 공유하고자 노력했다. 

이를 위해 국외 ISES/IEA SHC SAHWIA 및 세계적인 성능인증 시험기관인 Exova 전문가와 국내 태양에너지학회, 협회, 조합 및 설비학회 전문위원회 전문가들과 사전 자문회의를 거처 의견을 수렴했으며 공청회를 통해 성능인증기준(안)을 보완했다. 

■ 국내 신재생정책을 평가한다면 
국내 신재생정책은 열에너지보다 전기중심이므로 개선이 절실히 필요하다고 생각한다. 새로운 정부의 에너지전환정책에 대응하는 보다 새로운 시스템의 RE3020정책을 기대하는데 무엇보다도 우선 범정부적인 과거, 지금 그리고 미래의 신재생에너지정책 비전과 미션, 이를 종합적 실시간 모니터링할 수 있는 시스템적인 체계가 여전히 아쉬움으로 남는다. 

일례로 IEA 신재생에너지 정의와 보급 정책과 같이 미국의 DSIRE(Database of State Incentive for Renewables and Efficiency: www.dsireusa.org)와 같은 보다 통합화된 실시간 중앙 지방 정부 공용 활용 정책 시스템 체계가 갖춰지기를 소망하고 있다.

■ 열에너지 활성화 방안을 제시한다면
지금의 전기중심의 정책이 OECD 국가 정책과 일관되게 온실가스 저감 정책 대응으로의 열중심의 정책이 국가 범정부차원에서 공유돼야 한다. 그 이유는 신재생에너지는 에너지효율 기술보다 더 국가 정책에 종속적이기 때문이다. 

이에 따라 국가의 새로운 에너지전환정책, RE3020, 공공건물 신재생에너지 의무화, 제로에너지 건축물 의무화 정책과 같이 새로운 신재생 열에너지 정책에 그리고 기존의 에너지절약 환기 정책 등에 첨단 최신 태양열기술들이 포함돼 보급돼야 한다. 

특히 미국 DESIRE와 같이 신재생열에너지가 이미 RPS에 반영돼 시장 확산에 기여하는 좋은 사례가 국내에도 별도의 RHO와 같은 추가 제도가 준비되기 전이라도 기존 제도로도 신재생열에너지 기술을 반영해 기술 개발 및 시장 활성화에 기여하는 방안이 필요하다.