허재혁 한국에너지기술연구원 박사는 대한설비공학회에서 발표한 ‘양방향 열거래를 지원하는 허브축열시스템’ 논문의 성과를 인정받아 지난 7월10일 개최된 ‘제35회 과학기술우수논문상 시상식’에서 공학분야 과학기술우수논문상을 수상했다.

양방향 열거래 지원 스마트 허브축열시스템 구축

재생열에너지의 적극적인 활용을 위해서는 기존 중앙집중형 에너지공급에서 나아가 분산형에너지 공급으로 다변화가 필요한 상황이다.

이에 따라 재생열에너지의 간헐성과 불균형 문제로 인해 공급 안정성 확보가 과제로 떠오르고 있다. 허재혁 박사 연구진은 축열조와 양방향 열거래를 지원하는 열네트워크 기술을 개발해 다양한 열원설비와 건물별 다른 운영요금을 활용한 열공급 안정성 향상기술을 개발했다.

연구진들은 재생에너지를 포함한 다양한 열원에서 생산되는 열에너지를 저장하며 이를 활용해 복수의 프로슈머간 양방향 열거래를 지원하는 스마트 허브축열시스템을 구축해 냉난방 실증운전결과를 분석했다.

실증지는 부산에코델타시티 내에 있는 △스마트빌리지 △스마트정수장 △어반테크하우스 △홍보관 등이다. 실증단지에는 ATES(Aquifer Thermal Energy Storage: 지하수층 축열시스템)와 BTES(Borehole Thermal Energy Storage: 천공형 축열시스템) 등이 설치돼 재생에너지 열원에서 생산된 열량을 기준으로 열성능을 분석했다.

여러 열원과 프로슈머(생산·소비자가 동시에 가능한 건물)를 연결해 열을 저장하고 교환할 수 있도록 해 복수 프로슈머간 양방향 열거래가 가능하도록 설계됐다.

실증결과 열생산량에 따른 순에너지 절감량은 약 26TOE(석유환산톤)로 나타났으며 온실가스 절감량은 약 109.4tCO₂eq로 측정됐다.

이에 따라 허브축열조를 통한 양방향 열거래 운전으로 열공급이 이뤄질 경우 일반적인 열공급운전대비 18.5% 운영비용 절감이 될 것으로 분석됐다.

허재혁 에너지기술연구원 박사는 “이번 연구를 통해 개발된 시스템은 상대적으로 낮은 온도도 생산가능한 4세대 지역난방시스템에 효과적으로 적용가능하다”라며 “프로슈머 건물의 열부하수요패턴 다양화를 통해 재생에너지의 간헐성 문제를 효과적으로 해결하며 P2H 등 섹터커플링 기술과도 유연하게 연계가능한 기술로 향후 경제성 확보와 효율개선을 위한 연구를 지속할 것”이라고 말했다.