광역수 이용시스템은 원수가 보유하고 있는 열에너지를 이용해 건축물의 냉난방을 해결할 수 있다. 열에너지로 이용된 원수는 자체 열 복원력에 의해 원래의 조건을 유지할 수 있어 원수의 낭비없이 에너지를 생산하는 친환경 시스템이다.
광역상수 이용 수온차시스템은 광역상수를 열원으로 하는 히트펌프와 수축열시스템이 결합된 냉난방시스템으로 심야시간대에 히트펌프를 가동해 주간 냉난방 일부를 수축열조에 저장했다가 주간에 사용하는 시스템이다.
수축열 히트펌프시스템은 심야시간에 냉온수를 수축열조에 저장한 후 주간 낮 시간에 냉난방에 이용하는 시스템으로, 주요 구성부품은 열원기기인 히트펌프, 축열조, 펌프 및 배관 그리고 자동제어시스템으로 구성돼 있다.
실제 광역수의 경우 24시간 배관 내에 일정유량이 흐르게 되므로 판매시설이라는 건물특성상 야간에는 원수를 그대로 통과해 정수장으로 가게 돼 있다. 원수의 활용도를 높이기 위해 심야시간대에 운전해 축열조에 저장했다가 이를 이용한 냉난방시스템이 롯데수퍼타워에 적용됐다.
이젠엔지니어링의 관계자는 “롯데수퍼타워는 국내는 물론 세계적인 Landmark 건물로 최첨단의 에너지절약시스템과 친환경 설비를 적용한 초고층 건축물의 좋은 사례”라며 “특히 원수의 열을 취득해 이용함으로써 국내에서는 최초로 시도되는 지표수 이용사례의 모범적인 적용현장”이라고 강조했다.
롯데 수퍼타워의 경우 중앙집중식 열원방식으로 정부 규정에 따라 축냉식 또는 가스이용 장치를 60% 이상 적용해야 한다. 이에 따라 빙축열시스템과 함께 수축열식 광역상수시스템 적용으로 이를 만족할 수 있었다.
심야시간대 축열조를 통해 주간 전력피크 감소로 전력기본요금 절감 및 전력수요관리에 부합시켰다. 또한 심야전력을 이용해 냉난방시스템을 운전해 롯데수퍼타워의 경우 냉온수기 사용 운전비대비 14억원의 운전비를 절감할 수 있으며 축열조 설치에 대한 투자비 회수기간은 3년 이내로 매우 경제적이다.
실제 미활용 에너지시스템이 대용량으로 적용된 것은 롯데수퍼타워가 최초이다 보니 관련업계의 관심이 높았다. 광역상수 이용시스템은 전체 냉난방시스템의 일부를 담당하는 것으로 설계된 것으로 롯데수퍼타워는 주변에 관경 800mm의 광역 1단계 분지관로가 설치돼 있어 관 갱생 후 20년간 5만Ton/Day의 원수를 안정적으로 공급 받을 수 있어 이 원수를 이용해 3,000usRT의 히트펌프와 약 2,000usRT를 처리할 수 있는 수축열시스템이 설계, 설치됐다.
한강권의 팔당댐에서 정수장까지 통하는 원수의 온도 차이를 이용한 시스템으로 여름철 최고온도는 25℃ 이하이며 겨울철 최저온도는 3℃ 이상으로 분포돼 있어 여름철에는 이러한 낮은 온도를 이용해 냉각탑을 대신해 사용할 수 있다. 기존 냉각탑을 사용하는 것에 비해 15% 이상의 에너지를 절약하며 겨울철에는 3℃ 이상의 한강물을 이용해 히트펌프로 난방을 하는 시스템으로 에너지절감률은 50% 이상이 된다.
이젠엔지니어링은 롯데수퍼타워의 광역상수를 이용하는 열원으로 사용가능한 시스템에 대한 냉온수유니트, 수온차시스템, 수온차 수축열시스템, 빙축열시스템 등 4가지 조건의 동일열원을 이용하는 에너지 및 운영비용 절감을 위해 전체 시스템에 대한 경제성 검토를 수행했다.
이 결과 수온차 수축열시스템 적용으로 추가비용이 약 120억원 정도가 소요되며 5,000usRT 수온차시스템 설치로 인해 수자원공사 지원금 약 28억원과 한전 지원금 8억원 정도가 무상으로 지원돼 롯데수퍼타워 투자비가 약 84억원이다.
투자비 및 운전비 요금은 모두 검토 당시인 2010년 기준으로 했으며 순 투자비대비 연간 절감액으로 단순회수연도를 산출할 때 약 3년이면 투자비를 회수할 수 있다.
이젠엔지니어링의 관계자는 “수온차 수축열시스템은 미활용에너지 사용시스템으로 팔당댐에서 정수조로 가는 미활용에너지를 이용해 냉방과 난방이 모두 가능하다”라며 “초기투자금은 조금 높을지 모르지만 4년 이후부터는 투자비대비 다른 3가지의 방법보다 뛰어난 운전비 절감을 가져올 수 있다”고 강조했다.
이 관계자는 “심야전력을 이용해 에너지를 저장할 수 있어 주간의 전력피크를 감소시킬 수 있으며 빙축열시스템과 달리 1년 내내 사용이 가능해 건물내의 냉난방에 크게 기여할 것”이라며 “에너지 부족이 심각한 우리나라에 큰 도움이 될 것”이라고 강조했다.
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