하수열 기반 분산형 미활용에너지 회수시스템 개발이 추진된다.

 

탄소중립 실현을 위해 열에너지분야 재생에너지 확대와 보급정책이 강화되고 있지만 도심지는 지리적 한계와 가용부지 부족으로 재생에너지 활용에 제약이 있다.

 

이중 수열에너지는 하천수로 제한돼 있지만 △상수 △하수 △유출지하수 등 도심 내 미활용수열원이 풍부해 활용 확대 필요성이 커지고 있다.

 

특히 하수열은 에너지밀도가 높아 급탕과 냉난방 활용에 적합하다. 하천수와 상수와 달리 발생량 대부분을 활용할 수 있으며 사용처 인근에서 열을 회수할 경우 열손실을 줄일 수 있다.

 

해외에서는 하수열에너지와 관련한 운영기술과 분석기술 등에 대한 연구가 활발했지만 국내는 개발사례가 한정적이거나 전무해 주거단지에서 발생하는 하수열을 단지 내에서 바로 회수해 냉난방·급탕에 활용하는 소규모 분산형 복합수열에너지시스템의 개발이 필요한 상황이다.

 

이에 따라 환경산업기술원은 ‘수열활용 에너지믹스 R&D’ 중 하수열 에너지 효율개선 시스템 과제를 공고했다. 선정평가결과 앱튼 주관기관의 컨소시엄이 선정됐다. 앱튼 컨소시엄에는 건설기술연구원과 중앙대학교가 공동참여기관으로 함께한다.

 

하수열시스템 모듈화기술 개발

컨소시엄은 건물과 지역 및 지구단위 미활용에너지를 활용해 분산형 에너지그리드가 확산되는 패러다임 변화에 대응가능한 하수열기반 미활용에너지 회수시스템 확장형 모듈화기술을 개발한다. 이를 위해 △열에너지관점 모니터링 △열원공급 및 열교환 △수열원 이송·저장 및 활용 등을 개발해 복합수열에너지회수기술을 완성한다는 목표다.

 

특히 AI기반 지능화 운영을 통한 원격통합관리 자동화를 통해 △복합수열원을 활용한 냉난방시스템 최적설계·운영 △주거·상업·산업단지 수요맞춤형 구성 및 스마트쉘터 모듈화 구성 △대상사이트 인근 재생·미활용에너지 활용 극대화를 통한 에너지효율 향상 △미활용에너지 네트워크 온도제어기술 등을 개발할 예정이다.

 

시스템 개발을 위해 앱튼은 에너지손실 저감과 수요대응을 위한 미활용에너지 이송·저장기술을 담당한다. 하수열 기반 복합수열시스템의 설계, 시공, 운영 특성을 분석하고 시스템 최적화를 추진한다.

 

주요 목표는 △6개월 실증운전 중 냉방 1개월, 난방 1개월 이상 SPF 2.8 이상 달성 △미활용에너지 DB 구축률 90% 이상 △파이프 열관류율 0.3W/mK 미만 △축열조 등 저장·활용률 90% 이상 △배관 이상탐지율 90% 이상 등이다.

 

한국건설기술연구원은 하수 내 이물질 제거와 생성 방지를 위한 전처리기술을 개발한다. 하수 중 이물질로 인한 열교환효율 저하를 방지해 분산형 하수열 회수시스템의 실증화 기반을 마련한다.

 

이를 통해 △현장맞춤형 모듈식 전처리공정의 고형물 제거율 80% 이상 △분산형 수열에너지 회수시스템의 열교환성능 저하율 5% 미만 등을 달성할 계획이다. 또한 하수열 성능 최적화를 위한 열교환기 방오코팅기술을 개발해 오염물 부착에 따른 열효율 감소율을 10% 이내로 억제할 방침이다.

 

중앙대학교는 미활용에너지 데이터베이스 구축을 담당한다. 미활용 수열 모니터링과 잠재력 평가 결과를 반영한 잠재열지도를 활용해 비용효과적인 소규모 분산형 하수열시스템 구축 기반을 마련한다. 데이터 측정 유효율은 90% 이상을 목표로 한다.

 

 

실증지는 GTX-A 킨텍스역과 일산수질복원센터다. 컨소시엄은 총 4개 실증후보지를 대상으로 시설현장 답사와 관련자료 수집·분석을 진행한 뒤 최종 2개 사이트를 선정했다.

 

GTX-A 킨텍스역에는 10RT 규모 시스템을 적용해 버스정류장 스마트쉘터 냉난방과 지하철 출입구 인도융설을 실증한다. 일산수질복원센터에는 30RT 규모 시스템을 구축해 하수처리장으로 유입되는 공공하수를 활용한 사무동 냉난방과 급탕을 진행한다.

 

컨소시엄은 실증을 통해 에너지효율을 평가하고 온실가스 감축효과를 산정할 예정이다. 운영시나리오별 편익분석도 실시해 향후 사업화 가능성을 검토한다.

 

또한 복합수열 ESCO사업 모델을 마련해 수요처 맞춤형 설계와 협의체 구성을 추진할 계획이며 기술확산을 위해 △하수기반 분산형 미활용에너지 회수시스템 사이트 구축 △하수기반 분산형 미활용에너지시스템 신재생에너지 지정을 위한 법령개정안 마련 △에너지사업 SPC구성 및 사업운영 △MOU 체결 등 조기사업화 프로젝트 등을 수행할 예정이다.

 

 

앱튼의 관계자는 “대표적인 미활용에너지인 도심지 하수열중심 소규모 분산형 하수열에너지회수시스템 개발·적용해 공공인프라 수요의 재생에너지 전환을 촉진할 것”이라며 “이번 기술개발을 통해 탄소중립과 국가위상제고에 기여하는 도시를 구축할 것”이고 말했다.

 

한편 이번 과제 연구기간은 총 3년9개월이며 총 연구개발비는 28억3,3300만원이다.