GS파워는 에너지효율 향상과 탄소배출 저감을 위해 자원회수시설과 발전과정 등에서 발생하는 폐열을 미활용 열에너지로 활용하는 사업을 지속적으로 추진하고 있다. 최근에는 히트펌프와 열에너지저장장치(TES)를 활용한 P2H(Power to Heat)기술과 저온열원을 활용한 5세대 지역냉난방기술 등 미래형 열에너지시스템분야 연구개발·실증사업에 참여하며 전력과 열을 통합적으로 활용하는 분산에너지기반 에너지솔루션사업에도 힘쓰고 있다.

GS파워는 수도권 대규모 지역냉난방 네트워크와 열병합발전소 인프라를 보유하고 있다. 향후 P2H사업 확대 시 개별건물과 산업체에 구축되는 히트펌프·축열시스템을 기존 지역냉난방 네트워크와 연계해 재생에너지 잉여전력과 폐열·미활용 열에너지를 효율적으로 활용할 수 있으며 다양한 수요처와 연계된 유연한 열에너지 공급체계 구축이 가능할 것으로 기대된다.

P2H시스템 구축·운영최적화 집중

GS파워는 ‘열·전기시스템기반 건물군 열에너지수요관리 기술개발 및 실증’ R&D에서 산업용·업무용 건물을 대상으로 P2H실증을 수행 중이다. 산업용 건물 실증지인 삼양통상 군포공장과 업무용 건물실증지인 GS파워 안양발전소 주제어동에 실증지를 구축해 히트펌프와 TES를 활용한 냉·온열생산 및 최적운영기술을 검증했다.

연구를 통해 히트펌프와 TES 연계 시 심야전력을 활용해 건물냉난방부하를 효과적으로 분산할 수 있음을 확인했다. 특히 전력수요가 낮은 시간대에 냉·온열을 생산·저장하고 주간 피크 시간대에 이를 활용하는 운영방식이 가능함을 확인해 전력피크 저감 및 에너지이용효율 향상 가능성을 파악했다.

산업용 건물에서는 히트펌프를 활용해 냉열생산과 동시에 온수를 생산하는 복합운전이 가능하며 기존 보일러시스템의 배기가스 폐열회수와 연계 시 시스템효율을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 분석됐다. 또한 냉열·온열 저장시스템과 원격운영플랫폼을 기반으로 다양한 운전시나리오를 구현할 수 있음을 확인해 향후 △업무용 건물 △산업단지 △지역냉난방 연계건물 등 다양한 수요처에 적용 가능한 운영모델로 확장할 수 있을 것으로 기대된다.

1·2차연도 연구를 기반으로 3차연도에는 GS파워 안양발전소 주제어동을 대상으로 지역냉난방 연계형 P2H 실증시스템 구축과 운영최적화기술 개발을 중점적으로 추진한다. 공기열 히트펌프와 PCM기반 축열장치를 적용해 냉난방부하 대응과 열저장운영기술을 검증하며 기존 지역냉난방시스템과 연계한 양방향 열에너지운영모델을 실증할 예정이다.

실증운영 과정에서 확보되는 데이터를 기반으로 최적제어알고리즘 개발도 진행된다. 이때 히트펌프 경제성에 큰 영향을 미치는 전기요금체계를 고려해 계통상황과 전력가격 변화에 대응 가능한 운영전략을 검토할 계획이다.

GS파워의 관계자는 “이번 과제를 통해 히트펌프와 에너지저장장치를 활용한 P2H기술 운영 경험과 실증데이터를 확보할 것”이라며 “향후 차세대 지역냉난방·분산에너지 사업모델 개발 기반을 마련할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.