한국지열·수열에너지학회가 설립 20주년을 맞이해 미래 발전방향을 논의했다.

 

한국지열·수열에너지학회(회장 조홍현)은 지난 10월30일부터 31일까지 추계학술대회 및 설립 20주년 기념행사를 진행했다고 밝혔다.

 

이번 행사에는 △조국 부산대학교 공대부학장 △김태원 한국지열협회 회장 △조용 한국수자원공사 박사 △이문수 LH 공공주택설비처 처장 △이충근 기계설비기술사회 회장 △오양균 종합건설협회 회장 등이 참석했으며 지열·수열에너지학회의 전임회장단인 △박창용 서울과학기술대학교 교수 △박종일 유원엔지니어링 연구소장 △정광석 과학기술대학교 명예교수 △박윤철 제주대학교 교수 등도 참여해 자리를 빛냈다.

 

 

남유진 지열·수열에너지학회 조직위원장(부산대 교수)은 개회사를 통해 “지열·수열에너지학회는 학문발전과 기술확산을 위해 지속적인 노력을 진행해왔다”라며 “이는 역대 회장단과 임원여러분들의 노력이 있었기에 가능했다”고 말했다.

 

이어 “오늘 총 52편의 논문발표와 2편의 학술강연이 진행될 예정”이라며 “활발한 학술대회가 진행될 수 있도록 노력해준 조직위원분들과 후원기관 등에 감사의 말을 전한다”고 강조했다.

 

조국 부산대 공대부학장은 환영사를 통해 “지열·수열에너지학회의 창립 20주년을 진심으로 축하며 지난 20년동안 지열·수열에너지분야 학문발전과 기술혁신을 선도하며 지속가능한 에너지전환시대 향한 길잡이 역할을 해왔다”라며 “이번 학술대회는 탄소중립시대 지열·수열에너지의 역할을 모색하는 자리로써 산·학·연이 만나 지식과 경험을 나누는 뜻깊은 자리”라고 말했다.

 

이어 “오늘의 논의와 연구결과가 우리나라 에너지기술 도약은 물론 친환경도시와 지속가능한 사회 나가는 데 밑거름이 되길 바란다”라며 “오늘 이 자리가 앞으로 새로운 20년을 향한 도약의 시작이 되길 바란다”고 강조했다.

 

조홍현 지열·수열에너지학회회장은 축사를 통해 “오늘 행사에 많은 분들이 참여해준 것에 대해 감사하다”라며 “학술대회를 통해 학문적 깊이를 넓히고 20주년 기념하는 뜻깊은 자리가 되길 바란다”고 말했다.

 

지·수열E시장 발전 노력 지속

학회는 20주년을 맞아 학회의 연혁과 지열·수열 관련제도·기술의 변화과정을 소개하는 자리를 마련했다. 이동찬 서울시립대학교 교수가 사회를 맡아 20주년 기념행사를 진행했다.

 

지열·수열에너지학회는 명실상부한 신재생열원 대표학회로 586명의 회원과 70명의 임원, 30개의 특별회원사를 보유하고 있는 학회로 254편의 논문을 발표한 바 있다.

지열·수열에너지는 지난 1987년 에너지원 다양화와 에너지소비구조 개선을 위해 수립된 ‘대체에너지개발촉진법’의 범위 안에 포함됐다. 이후 2004년 ‘신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법’ 내에 지열에너지가 재생에너지로 공식분류됐으며 지난 2015년에는 수열에너지가 신재생에너지의 하나로 지정됐다.

 

수열에너지는 지난 2019년 하천수까지 열원범위가 확장돼 수열보급 확대 기반이 마련됐으며 올해 일정규모 이상 공영주차장을 설치·운영하는 경우 신재생에너지설비를 의무설치해야 하는 규정이 마련돼 시간지날수록 재생열원에 대한 범위 넓어지며 의무화가 되고 있다.

 

이동찬 서울시립대 교수는 “학회가 활동하고 다양한 분야에서 목소리를 내며 시장발전에 기여해왔다”라며 “지열은 지난 2010년대비 2023년 7배가량 보급량이 증가됐으며 수열은 지난 20215년대비 2023년 9.9배 보급이 증가됐다”고 말했다.

 

관련기술의 경우 지난 1990년 기반이 확립되며 설계공학화가 시작됐다. 이후 성능향상과 열원다각화를 위한 노력으로 건물 구조물기반 열교환기 기술 상용화와 최적제어기술 등에 대한 개발이 이뤄졌다. 2010년부터는 수열에너지가 급부상해왔으며 2020년대 들어서면서 커뮤니티에너지와 디지털전환 흐름에 따라 지중열에너지저장기술이 확대됐으며 도시하천과 상수도 등을 활용한 대규모 수열융복합클러스터의 조성이 이뤄지고 있다.

 

또한 머신러닝을 활용한 열원-히트펌프-축열 최적제어기술이 개발되고 있으며 대용량 수열원 히트펌프의 기술기준 정립이 시작됐다.

 

이동찬 서울시립대 교수는 “과거에는 단일열원을 중심으로 경험적인 설계를 진행했지만 현재는 기술효율 극대화와 도시에너지인프라 전환을 위한 복합열원·지역단위네트워크를 구축하고 있다”라며 “지난 2010년 이후 연구를 꾸준히 진행하고 있으며 이와 관련한 국내특허도 우상향하고 있다”고 말했다.

 

K-water 수열에너지 R&D 추진방향 공유

조용 한국수자원공사 박사는 특별강연을 통해 수자원공사가 과거부터 현재까지 진행하고 있는 다양한 R&D과제를 소개했다.

 

수자원공사는 지난 2009년이후 다양한 R&D를 진행해왔다. 주요 과제로는 △한강수계 상수도 원수의 열자원조사 연구 △지열을 활용한 농업시설 냉난방시스템 개발(농촌진흥청) △자체에너지절감연구 △수열원활용 프리쿨링형 공기조화시스템 개발(환경부) △수열에너지를 활용한 수처리공정 개선기술 개발(환경부) △수열냉난방 및 재생열하이브리드시스템 기술개발 및 실증(산업부) 등이다.

 

수자원공사는 과천 한강유역본부 사옥에 500RT급 수열에너지 실증플랜트를 구축했다. 팔당댐 취수장에서 공급된 광역상수도를 활용하는 것으로 과제연구 시 과천까지 수온이 1.2℃가량 상승해 지중열교환 시 유속을 느리게 하며 관로를 넓혀야하는 과제가 있다.

 

또한 지중 5m 내외 관로설치로는 열교환에 한계가 있어 연구 시 축열조 구축 등이 필요했으며 수온상승의 한계를 보완하기 위해 온도가 낮아도 운전이 가능하도록 열원보상운전시스템을 구축했다. 성능계수(COP)는 여름철에는 4 이상을, 겨울철 3 이상을 기록했다.

 

조용 박사는 “2.5℃의 물이 유입됐을 경우 △T를 5℃까지 사용할 수 있도록 제어했을 때 수온이 0℃ 이하 떨어지지 않게 펌프유량이 많이 흐르게 설정했다”라며 “그 결과 △T가 3~4℃까지 기록되는 것으로 분석됐다”고 말했다.

 

수자원공사는 강가에서 직접취수한 진주 남강댐 물을 활용한 수열과제도 진행 중이다. 연구진들은 지중열전도테스트를 실시하며 시험공을 뚫어 대수층 분포를 확인했다. 관정에서 물을 취득하고 활용하는 것에 대한 지속가능성을 확인하기 위한 시뮬레이션 결과 10년가량 비슷한 사이클패턴을 보여 지속가능성을 확인했다.

 

팔당댐에서 진행 중인 R&D과제의 경우 축열조를 활용한 히트펌프 부하운전이 진행된다. 활용된 냉매는 R1233zd 친환경냉매로 히트펌프를 현장설치해 수열원 온도변화특성을 검토했으며 부분부하운전 대응 히트펌프개념을 설계하며 500RT급 대용량 수열에너지하이브리드 냉난방시스템을 구축했다.

 

조 박사는 “향후 필요한 연구로는 친환경 냉매 활용 히트펌프 개발과 대형 고온수히트펌프 개발 등”이라며 “특히 최근 산업용에서 히트펌프를 이용한 열수요 증가해 산업용 열수요에 대응할 수 있는 대온도차 히트펌프 개발이 필요하다”고 말했다.

 

또한 히트펌프 실험 및 제어·모니터링을 통해 수열사업 시 발생가능한 문제점들을 최소화할 수 있는 방법에 대한 고민이 필요할 것으로 보인다. 특히 파울링으로 인한 냉매 누실 등의 문제를 줄일 수 있어야 한다.

 

조용 박사는 “향후 R&D를 통해 수열시스템 기술경쟁력을 강화할 것”이라며 “△저수온·저유량 대응 고성능수열히트펌프 △수열원 취수 및 방류의 안정성 및 환경적합성 확보 △수열원 확대 및 수열에너지사업 활성화 △수열히트펌프 열교환기성능 극대화 △타 재생에너지와 융복합 하이브리드 설계 등이 필요하다”고 강조했다.

 

한편 AI시대에 맞는 냉난방부하, 실시간하천수 수온 및 유량, 기상조건 등 종합분석·최적제어기술과 히트펌프 및 시스템 결함 모니터링, 예지보전기술, 하천수의 탁도, 미생물, 부유물 등 효과적 방지기술 등도 필요하다.

 

조 박사는 “현재 강원수열에너지 융복합 클러스터, 대청댐 수열특화단지 사업 등을 통한 대규모 클러스터 사업도 활발한 상황인 가운데 데이터센터(DC)를 중심으로 DC냉각을 최적화하며 전력과 물사용량 저감해야 한다”라며 “직접 칩 냉각, 액침냉각 등 고밀도 AI DC 대응기술을 통해 수열에너지를 최적활용할 수 있는 방안을 고민해야 한다”고 덧붙였다.

 

지열냉난방시스템 시장동향 공유

김태원 한국지열협회 회장은 특별세션을 통해 전반적인 지열시장 동향과 활성화방안을 제언했다.

 

국가정책에 따르면 저탄소 녹색건축물 설계가이드라인 규정에의해 인허가기준 공공의무화 사업장에 40% 설치를 해야한다.

 

건축물에 적용가능 재생에너지는 △지열 △태양광전기 △연료전지 등이다. 이가운데 지열은 운용효율이 좋으며 사용기간이 영구적이다. 또한 환경제약이 없고 유지보수가 간단해 가장 우수한 시스템으로 분석된다.

 

또한 건물 내 신재생에너지 적용 시 고려사항으로는 공사비가 가장 큰 비중을 차지한다. 연간운전비 절감을 위해서는 관계법령에 따라 보정계수가 낮은 것을 우선젹용하고 부족분을 보정계수가 높은 것으로 충족하는 방식이 유리하다. 이에 따라 지열을 기반으로 에너지자립도 비율을 위해 태양광을 활용하는 것이 최적일 것으로 제안되고 있다.

 

김태원 지열협회 회장은 “지열은 냉난방과 급탕 가능한 우수한 시스템이지만 공사비가 높으며 공사기간 길고 천공면적이 필요하며 공사 난이도 등에 대한 우려가 있다”라며 “그러나 준 개방형 공법의 경우 공사기간이 30일로 경제성 높아 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다”고 강조했다.

 

현재까지의 사업실적에 따르면 △청와대 증축공사 △프랑스대사관 △부산오페라하우스 △서울종로경찰서 등 공공에 보급됐으며 △부산 감전동 임대아파트 △이마트 세종시 △서울 마곡 넥센타이어 등에 설치돼 운영되고 있다.

 

현재 연간 지열시장은 공공기관 500억원이며 민간부분 2,000억원 규모로 추정된다. 향후에는 지자체 조례 확산에 따른 몇조원대 시장이 형성될 것으로 기대되고 있다.

 

김태원 회장은 “공공기관은 매년 비슷한 시장규모를 유지하고 있지만 최근 민간부문 시장규모가 급격히 확장되고 있다”라며 “그러나 공랭식 재생에너지 히트펌프의 신재생에너지 적용이 이뤄지면 지열시장 축소가 우려돼 이를 저지해야 하며 RHO 등 열에너지의무화제도 도입을 위한 움직임이 필요하다”고 강조했다.

 

20주년 맞아 학회특별상·공로상·우수논문상 등 수여
학술대회 종료 후 진행된 폐회식에서는 학회특별상, 공로상, 우수논문상 등의 수상이 진행됐다.

 

 

학술부문 학회특별상은 정광섭 과학기술대학교 명예교수와 박종일 동의대학교 명예교수가 수상했다.

 

 

 

산업부문 학술회특별상에는 △오양균 계룡건설 상무 △전태용 DL이앤씨 이사 △이송우 우원앰엔이 사장 △정대규 신성엔지니어링 팀장 △홍정표 현대건설 팀장 등이 수상했다. 공로상은 전임회장인 박창용 서울과학기술대학교 교수가 수상했다.

우수논문발표상은 △손정우 부산대 회원 △김혜민 조선대 회원 △김권예 부산대 회원 △오준석 한국해양대 회원 △최범준 과학기술대학교 회원 △조하빈 전남대 회원 △이현석 과기대 회원 △김현웅 조선대 회원 △전새봄 부산대 회원 △이시은 서울시립대학교 회원 △정지우 동의대 회원 △오인수 한밭대 회원 등이 수상했다.

 

최우수논문상은 최성민 조선대 회원과 정상헌 부산대 회원이 수상했다.

한편 이번 행사는 지열·수열에너지학회, 부산대학교 건축공학과, 부산대학교 연구처, 부산대학교 생산기술연구소 등이 주최했다.