지난 4월9일부터 11일까지 개최된 HVAC KOREA 2025 통합 컨퍼런스 일환으로 축열부문 학술강연회가 개최됐다.

 

서정식 한국냉동공조인증센터 박사는 개회사를 통해 “2000년 국내에 축냉기술이 전파된 이후 축열기술은 설비핵심기술로써 건물냉난방에 큰 기여를 하고 있다”라며 “이번 강연회를 통해 산·학·연이 협력해 기술적 완성도를 높이며 실행력을 확보하면 축열기술이 더욱 발전될 것”이라고 말했다.

 

분산E시스템 활성화 핵심 ‘열에너지’

 

이병헌 한국에너지공단 팀장은 열에너지를 중심으로 한 분산에너지 활성화 특별법(이하 분산법) 추진동향에 대한 발표를 진행했다.

 

국내는 발전소가 해안가에 주로 위치해 생산전력이 수도권으로 가는 중앙집중형태로 전력자립률의 지역편차가 심하며 수도권은 소비에 비해 낮은 생산량을 나타내고 있다.

 

이에 따라 중앙집중형 시스템과 조화를 이루기 위해 추진된 분산법은 지난해 6월 시행돼 총 10개 장으로 구성됐다.

 

주요제도는 △설치의무제 △배전망관리감독 △전력계통영향평가 △분산에너지 특화지역 지정 등이며 제도이행을 위한 △통계제도 △편익산정 △보조융자 등이 있다. 각종 분산에너지 정책과 제도는 유기적 상관관계를 보인다.

 

분산에너지란 에너지를 사용하는 공간이나 지역 또는 인근지역에서 공급하거나 생산하는 일정규모 이하의 에너지를 뜻하는데 시행령에는 40MW 이하 발전설비와 500MW 이하 집단에너지설비 및 열에너지 등을 포함하고 있다.

 

분산법에 따르면 분산에너지사업자는 산업부 장관에게 사업등록을 진행해야 하며 100만제곱미터 이상 개발사업 등에는 일정이상 분산에너지 설치의무화를 진행 중이다. 이는 2040년까지 20%로 점진적으로 확대할 계획이며 현재는 수도권에만 시행 중이다.

 

또한 배전망 관리·감독을 통해 분산에너지사업자가 원활히 사업할 수 있도록 원활한 관리를 이어가며 전력계통영향평가에 따라 10MW 이상 전기를 사용하려는 건축주는 건축허가 신청 전 전력계통영향평가를 받아야 한다.

 

이병헌 팀장은 “분산에너지 특화지역은 분산법의 핵심”이라며 “규제특례를 통해 특화지역 안에서는 에너지원과 상관없이 직접거래(PPA)가 가능하며 분산에너지사업자가 전기사용자에게 전력을 직접 공급가능하다”고 말했다.

 

특화지역은 기본적으로 전기사용자의 양에 100%를 공급하는 것을 원칙으로 분산에너지사업자와 전기판매사의 단일계약으로 진행되며 70%를 공급하지 못하면 초과요금이 부과되는 형식이다.

 

이병헌 팀장은 “현재로서는 분산법 안에 열에너지가 많이 포함돼있지 않고 있다”라며 “에너지공단은 분산법과 연계한 열에너지 활성화 방안을 고민하는 상황으로 올해 안으로 분산법 개정을 위해 노력할 것”이라고 말했다. 이어 “에너지공단은 개정을 통해 다양한 열에너지를 정의할 것”이라며 “청정열에너지와 일반열에너지를 구분할 예정이며 세부 분류를 통해 에너지활용 확대방안 구상이 가능해질 것”이라고 덧붙였다.

 

열에너지의 경우 청정열과 일반열의 구분이 이뤄지면 더욱 다양한 열에너지 활용이 가능할 것으로 보이며 장기적으로 인증제도를 통해 분산열에너지인증서로 탄소중립기업과 거래가 가능할 것으로 기대된다.

 

이병헌 팀장은 “올해 안으로 분산법 개정을 추진해 내년에 반영되도록 할 것”이라며 “이러한 노력으로 분산열에너지가 국내서 중요역할을 하는 데 기여하겠다”고 말했다.

 

한전, 전력수요관리 위한 정책·제도마련

 

오광식 한국전력공사 차장은 축냉설비 보급·지원제도 현황에 대해 발표했다. 전력수요관리에는 부하관리, 효율향상 등이 있으며 수요관리 유형은 최대수요 억제, 이전 , 기저부하 증대 , 에너지효율 향상 중 최대수요이전에 축냉설비가 해당된다.

 

수요관리를 진행하면 국가는 전력수급 안정화와 온실가스 저감이 가능하며 전력회사는 설비이용률 향상, 설비투자 억제 등 가능하고 고객은 전기요금절감효과가 있다.

 

축냉설비란 심야시간대 열원기기 가동해 얼음, 냉온수를 생산·저장했다가 전기사용이 집중되는 낮시간 냉난방에 사용하는 것이다.

 

현재 41개 업체 95개 축냉설비모델이 인증되고 있는 상황으로 보급업체 인정을 위해서는 지정시험기관에서 인증을 갖춰야 한다.

 

이에 따른 실증시험은 설계제작, 시공능력 전반적 평가위해 △성능 △안전 △신뢰성시험 등으로 전체 시험항목을 실시하는 1차실증시험과 축방열방법 소분류나 열원별 소분류를 추가하고 싶을 때 실시되는 2차시험이 있다.

 

이때 실증시험을 통해 2가지 이상 축방열방법 축냉설비 인증받은 업체는 혼합축열시스템 추가가 가능하지만 반대사례는 인정되지 않는다.

 

축냉설비의 성능 및 품질신뢰도 제고를 위한 제도를 위해 △사외전문가 입회제도 △정기 사후관리 시험 △제재조치 등도 실시되고 있다.

 

오광식 차장은 “축냉설비 설계·보급 시 냉방에 이용가능한 축열조 저장열람은 세가지 방법 중 작은 값을 적용해야 한다”라며 “그래픽을 이용해 축냉시스템 운용상태 감시가능한 모니터링시스템을 갖춰야 할 것”이라고 말했다.

 

한편 한전은 지원사업을 통해 설치고객에게는 지원금을 지급하고 설계사무소에는 설계장려금을 지원하고 있다. 설치지원금은 감소전력(kW)별로 35만원에서 48만원까지지급되며 설계장려금은 설치지원금 지원단가의 5% 선에서 지원되고 있다. 

DC 전력수요관리 핵심 ‘축열’

 

임효묵 축열설비발전협회 부회장은 DC 에너지효율 향상을 위한 전력수요관리 방안 중 하나로 떠오르고 있는 축열의 발전을 위한 정책제언을 진행했다.

 

단순 전기뿐만 아니라 향후 전기에서 신재생에너지가 늘어나며 일정부문 전력수급문제 발생이 발생해 데이터센터(DC) 등에서 수요관리가 필수적이다.

 

DC냉각부하는 일반 생각과 달리 사용량에 따라 부하가 발생하는 주간에는 부하가 높아지며 심야에는 떨어지는 현상이 있다.

 

지금까지 DC냉각설비는 주로 효율향상을 위해 PUE조건을 만족시키는 데 주력했으나 DC전력사용이 많아 지역에서 발생하는 신재생에너지 축열해 활용할 수 있도록 하는 방안 모색 중으로 발생열 지역에서 어떻게 활용할지 고민이 필요하다.

 

현재 전력수급기본계획보다 실제로 사용하고 발전해야 하는 양이 늘어가고 있는 상황으로 DC전력수요 대책이 큰 이슈다.

 

임효묵 부회장은 “최종수요형태가 열이라면 전기저장보다는 열로 변환해 저장하는 것이 효율·안정성·경제성에서 좋다”라며 “축열설비가 전력설비에 기여할 수 있는 최적방안”이라고 강조했다.

 

이에 따라 현재 축열설비를 일부보완해 에너지저장 설비로기능을 추가할 경우 축열설비는 기존의 부하이전에의한 피크감소기능과 신재생에너지의 증가로 인한 잉여전력의저장으로 수요관리에 큰 도움을 줄 수있다. 또한 DC 등 연중냉방부하가 있는 경우 수요관리차원에서 축냉설비 적용이 효과가 클 것으로 예상된다.

 

임효묵 부회장은 “연중 상당부하를 갖는 수요자원은 별도관리해야 한다”라며 “축냉설비를 정책적으로 도입해 전력수요관리를 효과적으로 해야 한다”고 말했다.

 

아파트 재건축현장 적용 수축열시스템 현황 공유

 

유지석 대성히트에너시스 대표는 아파트 재건축에 적용되는 수축열(심야전기을Ⅱ)시스템 사례를 공유했다.

 

대성히트에너시스는 △태양광 △연료전지 △지열 등 시스템을 도시정비사업에 적용했다. 태양광의 경우 엘리베이터, 가로등, 복도 등에 설치돼 높은 만족도를 보이지만 설치공간이 부족하다는 단점이 있었다.

 

또한 지열은 심야전기를 활용해 만족도가 높지만 설치에 어려움이 있으며 건설사와 협업이 필요해 시공비가 높다. 소음 등 문제도 발생하고 있다. 연료전지는 적은비용으로 의무비율충당이 가능하지만 설치 시 사용하지 않는 문제와 온수사용이 곤란하다는 단점이 있다.

 

이에 따라 대성히트에너시스는 최적냉난방시스템을 소개했다. 이는 일반시스템보다 적은 비용으로 설치가능한 시스템으로 야간축냉부분을 피크시간에 사용하고 히트펌프를 가동하는 구조다.

 

냉방은 7℃, 온수는 60℃로 축열하며 개방형 지중열교환방법을 적용해 적은 천공용량의 장점과 실제적으로 건설사와 겹치지 않으며 공사가 가능하다는 장점을 살렸다.

 

지중열교환기 천공 후 열교환통해 열을 얻으면 열교환기가 히트펌프에 다시 열을 줘 축열조 축냉하며 열저장해 냉난방을 진행하게 된다. 이때 디퓨저부근에서 일반물과 실제냉각물이 성층화될 수 있도록 설치해 난방을 실시했으며 여름철에는 7~17℃이며 난방시５0℃로 맞춰 냉난방 중이다.

 

유지석 대표는 “설치시엔 어려움있지만 설치 후 쾌적하며 시원해 호평을 받았다”라며 “개방형 시공의 경우 지열공쪽 표시가 이뤄지지 않아 생활에 불편없이 진행할 수 있다”고 말했다.

 

모듈러방식 축열냉난방패키지 개발

 

박형준 장한기술 이사는 모듈러방식 축열냉난방패키지에 대해 설명했다. 축열은 현장공사가 복잡하다는 문제가 있었다. 이에 따라 장한기술은 공장에서 모든 모듈러패키지를 제작하고 운송차량에 실어 크레인으로 내리는 방식을 개발했다.

 

현장에서 △배관용접 △컨포넌트 조립 △테스트 △축열조 및 기타 빙축열조 공사과정 등이 진행되며 공사기간이 길어지며 건설과 전기부문간 협의필요하다는 문제를 해결할 수 있는 패키지형 열관리시스템이다.

 

모듈러패키지가 이뤄지는 OSC기계실은 공장에서 △건물구조물 △부재 △부품 △설비 등을 사전제작 후 건설현장으로 운반해 조립·설치하는 건축방식으로 제작한 구조물을 건설현장으로 운반해 현장에서 조립·설치해 건물을 완성하고 있다.

 

장한기술은 공기열원 히트펌프와 BOS 및 TES를 패키지화해 모듈러방식 축열냉난방시스템을 구축했다.

 

표준모델 42RT 공기열원히트펌프가 구성된 컨테이너박스 안에 320RT 빙축열조를 구축해 전체피크 맞추기 위해 냉난방축열을 시스템을 구성했다.

 

박형준 이사는 “향후에는 태양광에서 생산된 전기를 자가소비하도록 설계해 전기를 생산하며 전기와 실질적 열의 밸런스를 맞추기 위한 방안을 추진할 것”이라며 “현재 낮에 생산된 전기를 패키지에 활용해 냉열로 저장하는 시스템을 현재 베트남 설계에 반영했다”고 말했다.