지난 4월9일부터 11일까지 코엑스에서 열린 HVAC KOREA에서는 ‘ZEB 보급확대를 위한 재생에너지 설비기술개발 및 제도개선’을 주제로 대한설비공학회가 주관한 설비포럼이 개최됐다. 이번 포럼은 최영진 경기대학교 교수가 사회를 맡은 가운데 2편의 발제와 토론이 이어졌다.

 

송두삼 대한설비공학회 회장은 축사를 통해 “1년에 4번 현안이슈에 대해 정부관계자·지자체와 소통하는 자리인 설비포럼을 진행 중”라며 “ZEB 의무화의 핵심이 되는 재새에너지에 대한 부분을 고민하는 계기가 되길 바란다”고 말했다.

 

김현철 산업부 과장은 “정부는 히트펌프 활성화 방안을 고민하고 있으며 현재 공기열의 재생에너지 포함여부 등에 대한 관심과 우려를 알고 있다”라며 “정부는 탄소중립목표를 달성하기 위해 ZEB 확대해갈 가운데 필요 시에는 히트펌프도 재생에너지 들어가게 하는 방안에 대해 신중하게 검토할 것”이라고 말했다.

 

재생열 보급활성화 선도 지차체 '서울시', 정책동향 공유

 

2022년 서울시 온실가스 배출분표에 따르면 서울시는 4,060만톤 온실가스를 배출하고 있다. 이 중 3,000만톤가량 건물부문에서 차지하고 있어 건물부문 온실가스 감축을 위한 노력이 시급한 상황이다.

 

서울시 열에너지정책을 담당하고 있는 장지훈 서울시 열에너지팀장은 재생열보급 활성화를 위한 서울시의 노력 등을 발표했다.

 

서울시는 신재생에너지를 활성화하기 위해 서울시 자원현황 분석을 실시했다. 그 결과 보편적 재생에너지원은 풍력과 태양광인이지만 연평균 풍속의 한계와 타 시도에 비해 적은 일조량과 높은 건물밀집도로 인해 한계를 겪는 것으로 나타났다.

 

장지훈 팀장은 “서울시에서는 풍부한 수자원 보유하고 있어 수자원을 활용한 지열·수열 등 재생열확대를 위한 사업 추진 중”이라며 “지난해 말 기준 약 421MW를 보급했으며 공공과 민간보급뿐 아니라 2023년에는 재생열사업에 대한 보조지원같은 포함한 지열종합계획 세우고 있다”고 말했다.

 

지난해 서울시는 재생열에너지 설치의무화를 포함하는 서울형 건물에너지정책을 발표한 바 있으며 올해는 생애주기별 맞춤형 정책을 추진할 예정이다.

 

생애주기별 맞춤형 정책은 △기획 △공사 △유지보수 등 전 과정에서 지원하는 정책이다. 기획단계에서는 설계기준을 제시하고 있다.

 

서울시는 냉난방수요가 정기적으로 발생하는 대규모 비주거건축물부터 건축물설계기준을 제작해 올해부터 3만㎡이상 비주거건축물의 건축인허가시 50%이상 지열설비를 설치하거나 신재생의무량의 50% 이상 재생열로 설치할 수 있도록 유도했다. 이를 통해 연평균 6개 대규모 사업장에 재생열도입이 이뤄질 것으로 기대된다.

 

공사단계에서는 공사보조금을 지원하고 있다. 지열·수열은 초기투자비가 크게 발생해 부담이 있었다.

 

서울시는 사업장 부담을 완화하며 자발적으로 재생열설치를 유도하고자 연면적 3만㎡이상 비주거건축물과 의무기준을 준수한 건물에 KW당 21만원의 공사비를 지원하고 있다.

 

마지막으로 유지보수를 위한 효율개선사업도 지원한다. 지열설치시설 실태분석결과에 따르면 대부분 잘 운영되고있지만 노후될 경우 수리하지 않거나 EHP(Electric Engine-driven Heat Pump)로 전환하는 경우가 나타났다.

 

장지훈 팀장은 “다른 설비로 전환을 막고 지열을 수리할 수 있도록 효율개선사업을 추진하고 있다”라며 “지난해 3개소를 지원해 1.8MW 규모 설비를 재생시켰다”고 말했다.

 

올해 사업대상은 서울소재 민간건축물 중 노후지열설비를 보유한 곳으로 이중 지열설비를 교체하거나 배관청소 등 포함 정비비용 70%를 지원할 계획이다.

 

서울시가 공통적으로 추진하고 있는 정책은 △전문가컨설팅 △매뉴얼배포 △관리자교육 등이다. 서울시는 설계단계 및 유지관리단계 등에서 현장애로사항 청취하고 있으며 전문가 컨설팅 통해 지난해 총 53건의 컨설팅을 마친 바 있다.

 

또한 지열매뉴얼을 제작·배포해 지열설치업장의 관리자나 지열을 도입할 예정인 설계자에게 체크리스트를 제공하고 있으며 공공부문에서 신재생에너지 관리자교육 또한 진행하고 있다.

 

장지훈 팀장은 “지열·수열 등 재생열기술이 운영비절감측면에서 장점과 사용이 편하다는 인식이 확산돼 시민들이 재생열을 익숙하게 접근할 수 있도록 홍보해주길 바란다”라며 “또한 히트펌프 보급 시 냉매도 친환경으로 사용하는 것으로 전환할 수 있도록 노력해주길 바란다”고 말했다.

한편 노후지열설비교체사업은 현재 1차로 공고가 완료됐으며 총 11개소가 선정됐다. 2차공고 진행 중이다.

 

국내·외 재생E 설비기술 동향 소개

 

글로벌 최종에너지소비는 열에너지가 50% 차지하고 있으며 CO₂ 배출량은 그중에서 38%를 차지하고 있다.

 

특히 건설부문 탄소배출량 비중에 따르면 건물자체 건설하고 있는 작업에는 13%가 필요하지만 살아가는 데 운용되는 냉난방이나 급탕 등에서는 25%를 차지하고 있다. 탄소배출량 줄이려면 건물부문이 가장 시급한 부분이라고 판단된다.

 

남유진 부산대학교 교수는 국내·외 재생열활용 설비기술과 향후과제를 발표했다.

 

국제재생에너기구(IRENA)에 따르면 건물부문 탄소배출과 에너지절감을 위해서는 재생열에너지 활용화와 히트펌프 보급이 필수적이다.

 

히트펌프 사용기술 중 재생에너지를 활용할 수 있는 분야는 11개이며 이중 건축물에서 활용되는 신재생에너지는 5개다.

 

특히 히트펌프로 활용해 기계설비로 활용할 수 있는 기술은 지열·수열로 많은 기술이 보급되며 우수효율을 가진 기술이 있지만 보급통계에 따르면 태양광중심 보급에 중점이 가 있는 상황이다.

 

남유진 교수는 “오늘 주제인 ZEB보급 확대를 위해서는 공공은 물론 민간건축물에도 의무화가 필요한 시점”이라며 “지열이나 수열시스템을 공동주택에 보급하기 위해서는 넘어야 할 한계들이 많다”고 말했다.

 

글로벌 국가들에서는 지중열교환기나 지열열교환방식은 다르더라도 건물 내 냉난방과 급탕에 활용하는 사례들이 많지만 국내에서는 시범사업으로 진행 중이다. 대표적인 실증지인 부산 감전동 공동주택 266세대에는 현재 지열시스템 300RT가 설치·운영 중으로 월 난방비 2만원 수준을 유지하고 있다.

 

국내에서도 관련 시범사업들이 이뤄지고 있지만 어린이집이나 관리사무소뿐만 아니라 세대부에 지열·수열이 들어갈 수 있는 방안이 마련돼야 한다.

 

남유진 교수는 “지열설치 우수사례들이 있지만 현재 지열히트펌프 설치현황은 2016년 이후 보급급격히 줄어들었다”라며 “이는 공공건축물 신규건축물 수요감소와 건축물에너지효율등급(ECO2) 내 재생열에너지 생산량이 과소평가 되고 있다”고 말했다. 이어 “우수한 경제성은 사례를 통해 인정되고 있지만 시공이 불량하거나 설계가 제대로 되지 않으면 어렵다”라며 “불안한 인식이나 효율낮다는 인식 등 오인들이 존재하는 상황”이라고 말했다.

 

국내에서는 시공비 및 운전비용 저감을 위한 지열활용기술들이 있다. 저심도 유닛형 지중열교환기 지하공간 활용 지열기술(에너지파일 등) 및 신규 형상 지열활용기술 등을 활용할 수 있다.

 

다른 재생열에너지기술 중 하나인 태양광·열시스템의 경우 재생열에너지기술 한 축으로 향후 신재생에너지 KS인증이 올해 제정되며 신재생에너지 열원으로서 활용가능성이 높다. 

 

수열의 경우에도 현재는 관로에서 가져와서 냉난방하는 시스템이 인정돼 사업어려움이 있어 제도개선을 통해 많은 민간기술들이 함께할 수 있는 시장이 열려야 한다.

 

남유진 교수는 “일본에서는 수열을 냉·온열로 활용하는 것에서 나아가 열원을 융통하고 네트워크 활용해 효율적 열원 활용하는 기술들이 개발됐다”라며 “하천수에서 물을 어떻게 취수할것인지 열을 어떻게 용도에 맞게 효율적으로 이용할 것인지에 대한 분석이 이뤄져야할 것”이라고 말했다.

 

재생열에너지 활용하고 보급하고 활성화하는 기술개발을 위해서는 △저비용고효율재생열에너지기술 개발 △인공지능기반 최적설계 및 운영 △기존에너지원과 재생열원, 재생열간 융복합기술이 기술개발 △재생에너지 기술수용성 재고 및 신뢰성 확보를 위한 연구 등이 필요한 상황이다.

 

남유진 교수는 “탄소중립 실현과 ZEB 보급을 위해 재생에너지 설비기술보급 개발·보급·확산이 필수적”이라며 “산·학·연 협의체를 통해 다양한 정책·기술 개발과 의견수렴의 장을 마련해야 한다”고 말했다.

 

재생E업계 ‘ZEB 보급 확대에 있어 재생열시장 확대돼야’

발제가 이어진 뒤 토론이 이어졌다. 토론에는 발제자들과 △김현철 산업부 과장 △한병주 수자원공사 부장 △유기형 한국건설기술연구원 센터장 △김동균 DSD 설비진단컨설팅 이사 △Hangxin LI 홍콩폴리택대학교 교수 △강한기 대한설비공학회 지열수·열전문위원회 위원장 등이 참석했다.

 

김현철 산업부 과장은 재생열에너지와 관련한 구체적 정책내용을 발표하며 “국내 에너지정책은 향후 난방급탕에 쓰이는 에너지를 어떻게 활용할지에 대한 정책으로 전환할 것”이라며 “히트펌프를 새 성장동력으로 삼아 내수활성화와 일자리 창출수단으로 활용할 것”이라고 말했다.

 

이어 “가정, 상업, 산업분야별 장애물을 제거하며 분야별로 차별화된 보급전략을 추진할 예정”이라며 “가정용 히트펌프 인증기준 마련을 통해 히트펌프 보급확대관련정책을 추진하는 등 가정분야에 있어 보급장애물 제거하는 데 관련된 정책역량 집중하겠다”고 말했다.

 

장지훈 서울시 열에너지팀장은 “서울시는 지금까지 소외됐던 재생열부문에 대한 신재생에너지 발굴통해을 통해 2030년까지 1130MW규모 재생열보급하고자 한다”라며 “생애주기별 지원전략들이 사업들이 지속적으로 이뤄지기 위해서는 홍보, 사업참여를 지원해주셨으면 좋겠다”고 강조했다.

 

이어 “현재상황상 유지관리하는 쪽에서 수요가 많은데 고장나면 EHP로 바꾸거나 기존 히트펌프를 제거하고 흡수식냉동기나 보일러로 바꾸는 경우가 다수 있다”라며 “이는 조작을 할 줄 모르거나 하는 부분들까지 지원을 하는 것이 필요하다고 생각해 교육과 같은 부분들도 진행 중이므로 관리자분들은 업계에서 질문사항이 나오면 배포자료 소개해주길 바란다”고 말했다.

 

 

한병주 수자원공사 부장은 “신재생에너지 선택아닌 필수라는 것은 누구나 알지만 사실상 신재생에너지는 경제성측면에서 좋지 않다”라며 “온실가스 저감측면에서 재생에너지 의무화가 중요하다고 생각한다”고 말했다

 

이어 “유럽이나 미국의 경우 재생열의무화제도(RHO)나 인센티브제도 배출제도 등을 시행 중인데 국내에서도 재생열에 의무화제도가 필요하다”라며 “국내도 선제적으로 RHO제도를 신설할 필요성이 있다”고 강조했다.

 

수열은 초기투자비 부담이 있지만 대규모 신재생에너지를 날씨상관없이 공급가능하다는 측면에서 장점이 있다. 운영비절감 등 측면에서 보자면 균등화열생산비용도 다른 열원에 비해 유리하며 지열에 비해 큰 규모의 열에너지 보급가능한 장점이 있다.

 

우리나라 수열사업은 초기단계로 현재 수열클러스터 단지사업이 진행 중이며 서울롯데월드타워에 수열이 보급 중이다.

 

한병주 부장은 “최종목표는 도시단위 열공급네트워크를 구축하는 것으로 미활용열을 포함한 열공급네트워크를 구성해 도시전반적으로 열공급하는 것이 장기목표”라며 “이를 위해서는 법·제도적개선이 필요하며 특히 수열범위가 하천수·해수 등인데 향후 유출지하수나 하수처리수 정수 등 포괄적으로 포함돼야 할 것”이라고 말했다.

 

이어 “히트펌프가 가동하지않아도 재생에너지로 인정할 수 있으면 좋겠다”라며 “국내 전국각지에 계절변화가 있기 때문에 일시적이게라도 히트펌프 없이 냉난방할 수 있는 조건들이 있는데 운영비절감 측면에서 가동이 없을 때에는 히트펌프 없이도 재생에너지로 인정됐으면 한다”고 말했다.

 

 

유기형 한국건설기술연구원 센터장은 “현재 재생열에 대한 부분은 지열이나 태양열에 대해 평가하지만 향후 PVT나 PVT와 결합한 히트펌프시스템 등에 대한 R&D가 진행 중”이라며 “히트펌프가 가장 유력한 대안으로 ZEB 평가 시에도 가점·가중치를 줄 수 있는 방안 모색 중”이라고 말했다.

 

김동균 DSD설비진단컨설팅이사는 싱가포르 재생에너지 현황을 공유했다. 김동균 이사는 “싱가포르는 친환경건축물인증제도(그린마크)로 시장친환경성 확보 중으로 신재생에너지 중요성으로 ZEB보다는 ‘슈퍼로우에너지빌딩’이라는 용어로 사용한다”라며 “정부는 건물효율을 높이는 노력 중이며 특히 그리드·마스터플래닝단계에서도 태양광을 활용하기위해 싱가포르 기관들에서 여러 노력을 이어가고 있다”고 말했다.

 

이어 “싱가포르에 있는 그린마크는 검증단계가 있어 운영자에 따라 달라지는 효율인증이나 환경에 따라 달라지는 부분들을 검증하고 있으며 디자인단계에서 여러 기법을 적용하고 있다”이라며 “이는 좋은 피드백으로 산업에 적용하고 있다”고 말했다. 또한 싱가프로 건설청DPFD제도는 에너지효율도 높이고 신재생에너지 사용성을 높이기 위한 제도다.

 

김동균 이사는 “DPFD는 현행되고 있는 글로벌 기술 중 싱가포르 환경과 가장 맞는 기술을 확인하며 변형가능성을 확인해주는 역할을 한다”라며 “싱가포르처럼 한국도 제도교류·기술교류가 공동의 이익을 가져갈 수 있는 부분이 생길것으로 예상한다”라고 말했다.

 

Hangxin LI 홍콩폴리택대학교 박사는 “홍콩은 제한된공간과 높은빌딩으로 인해 1%미만으로만 신재생에너지열원활용 중으로 정부는 이를 25%까지 높이기 위해 노력 중”이라며 “지붕 PV패널이나 플로팅PV패널 등을 활용하고 있다”고 말했다.

 

강한기 위원장은 “우리나라 신재생에너지정책이 에너지절약보다는 에너지생산에 방점을 두고 있다”라며 “이를 대표할 지표는 신재생에너지원별 보정계수로 보정계수를 가미해 현장에 설치하면 지열과 수열 등 재생열에너지부문이 같은 용량의 신재생에너지대비 의무비율을 맞추기 위한 초기투자비가 높아지게 된다”고 말했다.

 

이어 “타 열원이나 신재생에너지는 제품인증으로 끝나는데 지열수열은 열전도테스트나 인·허가과정을 추가적으로 복잡게 진행돼 애로가 있다”라며 “제품인증 후 건물에 설치돼 실제 에너지가 절약되는 정도를 보며 정부에서 인센티브나 보정계수 등 부여해야한다”고 강조했다.

 

또한 수열지열은 설계, 시공, 운전로직이 같이 적용됐을 때 실질적으로 효율향상을 나타낼 수 있는 시스템으로 설계와 시공이 매우 중요하다.

 

강한기 위원장은 “시스템성능 보장을 통한 효율개런티방식 입찰·제도운영이 진행되길 바란다”라며 “또한 공기열원의 경우 시스템적 해결과제가 많아 지열·수열업계 입장에서는 좀 더 신중하게 정책방향을 결정해야 한다고 바라보고 있다”고 강조했다.