1985년 국내에 처음 지역난방시스템이 도입된 이후 30년 세월이 지나면서 현재 전국에 200만 세대가 넘는 사용자에 35개 지역난방 사업자가 공급하는 사회기반의 중요 인프라시설로 자리잡게 되었다.

초기 지역난방 도입시기부터 정부의 지역난방의 확대보급 기조는 국가 에너지절감도 중요부분이었지만 사용자에게는 경쟁시스템으로 볼 수 있는 도시가스보다 저렴한 난방요금 시스템을 유지한다는 것이 더 큰 비중을 차지했고 사용자측에서도 지역난방을 사용함으로써 얻게 되는 편리성, 안전성, 쾌적성 등의 후생적 이익에 대해서는 단지 값싼 난방요금에 추가적으로 보태지는 당연한 혜택으로 인식한 것이 사실일 것이다.

하지만 이제 지역난방시스템을 단순히 값이 싼 난방시스템으로만 인식하는 수준에서 벗어나 새로운 시각으로 지역난방시스템을 바라보고 인식해야 되지 않을까 생각한다. 10년 전 아니 5년 전만 하더라도 대부분의 세계인들은 정말 CO₂ 때문에 지구온도가 올라갈 것인지 단지 과학자들 일부가 떠드는 이론인 것인지 판단하기 어려웠다.

지금 2016년은 어떠한가. 이제는 누구도 부인하지 못할 만큼 전 지구인이 인식하는 수준이 됐고 우리나라 정부정책도 신기후체제로 전환하게 됐다.

지역난방시스템은 태생적으로 전기와 열을 생산하면서 지구상의 어떤 시스템보다도 가장 효율이 높고 이에 따른 에너지절감과 CO₂ 배출을 최소화할 수 있는 DNA를 가지고 있음에도 불구하고 신재생이라는 단어가 붙어있지 않다는 이유로 CO₂ 저감을 위해 결정되는 국내 여러 정책, 제도에 있어 신재생보다 후순위로 밀리는 것은 다시 한 번 제고해 볼 필요가 있을 것이다.

신기후체제에 한국지역난방공사가 공기업으로써 능동적으로 대처해 나가기 위한 여러 대안들 중 하나로 현재 중앙연구원에서 검토중인 지역난방·지열 하이브리드 시스템에 대해 짧게 소개하고자 한다.

지역난방과 지열 히트펌프 시스템 비교

열병합발전을 포함한 지역난방 시스템도 온실가스 저감에 기여하는 바가 크지만 이에 대해 정당한 대우를 받고 있지 못한 것이 사실이기 때문에 지역난방과 지열 히트펌프시스템에 관해 1차 에너지투입량과 온실가스 배출량을 비교 분석해 봤다.

실제적인 비교를 위해 인천 S아파트 2014년도 운영실적인 지열히트펌프의 연간 열사용량을 기준으로 1차 에너지투입량과 온실가스 배출량을 비교해 봤다. 인천 S아파트 2014년도 연간 열사용량은 989Gcal/년이고 전력 사용량은 527MWh/년으로 조사됐다.

하지만 지열히트펌프시스템은 전력을 통해 난방만을 생산하나 지역난방 시스템은 열 989Gcal/년 생산 시 동시에 전기를 생산해 1차 에너지 사용효율을 증대시키기 때문에 열 생산만으로 지열히트펌프와 단순 비교할 수는 없다.

지역난방 시스템의 경우 한국지역난방공사의 2014년 운영자료를 기준으로 계산한 결과, 열 989Gcal/년 생산 시 689MWh/년의 전기를 동시에 생산하게 된다. 따라서 지열히트펌프 시스템에서는 689MWh/년의 전기를 일반발전에서 생산한다고 가정하고 1차 에너지투입량과 온실가스 배출량을 계산했고 이때 온실가스 배출량은 2011년 한전 온실가스 배출계수 0.4428 tCO2e/MWh를 적용했다.

그 결과 <표 1>에서와 같이 지역난방 시스템이 지열히트펌프 시스템보다 1차 에너지투입량은 33%, 온실가스 배출량은 26% 낮은 것으로 나타났다.

하지만 이는 지열히트펌프의 COP=2.2인 경우에 해당되므로 일반적인 관점에서 COP가 낮다고 볼 수도 있다. COP가 4.0인 경우를 다시 한 번 가정해 계산을 해 보았다. 그럼에도 불구하고 <표 2>에서와 같이 지역난방 시스템이 지열히트펌프 시스템보다 1차 에너지투입량과 온실가스 배출량이 더 낮은 것으로 나타났다.

제도적 개선 필요

지역난방시스템과 지열히트펌프의 CO₂ 배출량만을 비교해 봤지만 실제 지열히트펌프를 신축, 재건축 등에 적용 시 난방에너지 전량을 지열히트펌프로만 구성할 경우와 지역난방 네트워크에서 난방에너지를 공급할 경우 사용자가 부담해야 하는 투자비 부분에 대한 검토도 필요할 것이며 지열히트펌프 운영 시 사용자가 부담하는 전기료가 가정용이 아닌 산업용으로 부과하는 것은 징벌적 누진제를 감당하는 많은 가정용 전력 소비자가 인정할 수 있는 범위에 들어가는 것인지 또 다른 차원의 교차보조금 형태가 되면 안 될 것이다.

지열히트펌프가 정부 지원 하에 대규모로 확대보급 될 경우 하절기, 동절기 전력피크 부하 시 우리나라 전력부하 예비율에 미치는 영향은 없는 것인지 등 검토할 사항이 많을 것이다. 산업용 전력요금으로 지열히트펌프를 확대보급하는 것은 춘추절기 남아도는 전력을 소비하려고 하는 것인지 진정 신기후체제하의 CO₂ 배출을 저감하려는 것인지 정책시행 전에 면밀히 검토해야 할 것이다.

앞에서도 언급한 바와 같이 지역난방 시스템은 신재생에너지 시설과 같이 화석연료를 줄이고 CO₂를 효과적으로 저감할 수 있는 시스템임에 따라 지역난방 공급가능 시 신재생에너지 시설과 동등한 대우를 받을 수 있도록 정부정책에 반영되는 것이 필요하다. 또한 지열뿐만 아니라 신재생에너지라 명명된 모든 시스템에 대해 공학적인 온실가스저감 기준을 명확히 할 필요가 있다.

지역난방·지열 하이브리드 시스템 개발필요

반면 미국을 비롯한 유럽의 선진국에서는 융복합 기술과 대단위 활용 기술 그리고 하이브리드 시스템도 한 축을 담당하고 있다. 따라서 국내에서도 지역난방과 지열 히트펌프시스템이 서로 시장을 놓고 경쟁하기 보다는 서로의 장단점을 살려 공존하는 방법을 찾는 것이 필요하다.

계절별, 월별, 일별, 시간대별로 어느 시점에서 어떤 시스템으로 난방에너지를 공급하는 것이 CO₂ 저감에 적합한지에 대해 연구가 필요하며 한국지역난방공사 중앙연구원에서는 국가 신기후체제하에서 정부가 목표로한 CO2 저감에 적극적으로 동참하고 소비자에 대한 안정적인 열 공급과 신재생에너지원인 지열을 활용한 히트펌프의 경제성 및 친환경성을 동시에 만족시키기 위해 지역난방·지열 히트펌프 하이브리드시스템을 개발하고 서비스하는 방법을 연구할 예정이다.