탄소중립 기술혁신체계 구축을 위해 우리나라 특성에 맞춰 탄소중립 구현에 필요한 ‘한국형 탄소중립 100대 핵심기술’이 도출된다. 지난 10월 ‘2050 탄소중립녹생성장위원회’는 탄소중립 글로벌 중축국가 도약을 위한 탄소중립 녹색기술 혁신전략을 발표했다. 우리나라는 △에너지다소비 제조업 비중이 높은 경제 △재생에너지 기반이 불리한 환경 △선진국대비 촉박한 탄소중립 기한 등으로 탄소중립 실현여건이 녹록지 않아 과학기술의 역할이 중요한 상황이다. 이에 따라 민관이 함께 탄소중립 핵심기술을 목표로 신속한 기술적용이 가능하도록 ‘탄소중립 R&D 범부처 전주기 체계’를 구축해 강력한 추진력을 확보한다.이를 위해 정부주도의 기술개발에서 벗어나 민간중심의 임무중심 기술선정과 신속·유연한 R&D시스템 확립, 실증까지 고려한 범부처 협업체계 강화 등을 추진방향으로 잡았다. 기계설비 밀접성 ‘눈길’가장 핵심이 되는 ‘한국형 탄소중립 100대 핵심기술’은 △좁은 국토면적 △저풍량 환경 △제조업 중심의 산업구조 △에너지안보 위협 등 국내상황을 고려해 탄소중립에 기여할 수 있는 핵심기술을 선정, 집중 육성할 계획이다. 이를 위해 에너지·산업·환경 등에서 17대 분야를
웬만한 중소도시가 사용하는 전력양과 맞먹는다는 데이터센터(DC: DataCenter)의 에너지사용량이 이슈가 되고 있다. 데이터를 기반으로 성장하고 있는 4차 산업혁명, 디지털전환은 우리가 나아가야 할 방향이자 미래먹거리 창출을 위한 필수산업으로 인식되고 있다. 이를 뒷받침하기 위한 기반시설로 데이터센터가 급속한 성장을 이루고 있다. 하지만 데이터센터는 막대한 전력에너지를 사용하는 에너지다소비건물로 ‘전기먹는 하마’라는 오명을 쓰며 세간의 따가운 시선을 받고 있다. 앞으로 우리가 나아가야 할 미래산업에서 없어선 안될 데이터센터는 입지의 60%, 전력사용량의 70%가 수도권에 편중돼있어 국가 전력공급의 불균형을 초래한다는 경고가 나오고 있다. 한전의 전기사용예정통지 신청을 고려하면 이 비율은 2029년까지 각각 90%로 확대될 수 있다. 이에 따라 산업부와 한전은 데이터센터의 수도권 집중현상을 완화하기 위해 ‘데이터센터 수도권집중 완화방안’을 검토하고 있다. 신규 대규모 전력수요에 대한 평가체계를 강화하고 ‘분산에너지 활성화 특별법’ 제정 시 중요한 요소로 적용할 방침이다. 또한 비수도권에 입지하는 데이터센터에 대한 인센티브도 도입한다. 시설부담금 할인, 예비
국토교통부가 연초 발표한 ‘국토교통 2050 탄소중립 로드맵’은 건물에서 나아가 국토·도시단위 탄소중립으로 개념을 확장했으며 기존 온실가스 감축수단 시행을 강화하고 새로운 체질개선을 위한 준비사항 등 담겼다. 건물부문 탄소배출량은 2018년 기준 직접배출 5,200만톤, 간접배출 1억2,700만톤 등 총 1억8,000여만톤으로 국내 총탄소배출량의 24.7%를 차지한다. 이는 전환(에너지) 37.1%, 산업 37.1%에 이어 3번째로 많은 양이다. 다만 감축목표의 경우 직접배출기준으로 목표를 산정하며 2030년까지 32.8% 감축한 3,500만톤 배출, 2050년까지 88.1% 감축한 620만톤 배출로 줄여야 한다. 신축, ZEB·기축, GR 집중 로드맵상 건축물의 성능개선을 위한 계획으로 △건물 데이터기반 구축 △신축건물 제로에너지건축물(ZEB)화 △기축건물 그린리모델링(GR) 등이 포함됐다. 건물 데이터기반 구축을 위해 2024년까지 신·개축건물의 성능을 측정·기록함으로써 생애주기별 관리를 지원하는 건물성능정보 통합시스템을 구축한다. 이를 통해 여러 시스템에 파편화된 건물의 기본정보, 에너지성능, 에너지사용량 등 정보를 통합·연계하며 현재 운영 중인 녹색건
2022년 2월24일 발발한 우크라이나러시아 전쟁은 코로나19로 인한 공급망 불안정성을 더 악화시켰다. 이로 인해 러시아의 천연가스, 우크라이나의 밀 등을 비롯한 대부분 원자재가격 폭등을 초래했다. 이와 함께 인플레이션이 발생하자 미국은 금리를 인상해 인플레이션을 해결하고자 했으나 환율 상승으로 인한 국내 경기 침체가 악화해 경기회복에 어려움이 지속될 전망이다. 철광석, 알루미늄, 구리 등은 러시아와 우크라이나에서 많이 생산되는 원자재로 산업계에 수요가 많아 가격 폭등에 따른 경기 악화를 초래했다. 우크라이나는 러시아와 함께 세계에서 손꼽히는 철광석 생산지로 생산량도 전 세계 5~6위 수준으로 높다. 2021년 말 톤당 90달러 내외를 기록하던 철광석은 2022년 초 톤당 160달러 수준으로 치솟았다. 2022년 8월 이후로 톤당 100달러 이하를 기록하기 시작했으나 10월 이후 다시 반등하며 상승세를 이어가고 있다. 알루미늄은 중국의 환경규제 강화와 우크라이나-러시아 전쟁에 따른 공급감소와 친환경 소재 수요증가가 겹치면서 상승세가 이어지고 있다. 중국은 2030년 탄소배출량 정점, 2060년 탄소중립 달성을 위해 알루미늄 생산에 규제를 강화했다. 그러나 알
폭우, 폭설, 폭염 등 기후변화로 인한 이상기후는 전 지구적으로 해가 갈수록 커지고 있다. 특히 지구온난화의 심각성은 사라져가는 해변가 마을을 조명했던 다큐멘터리에서도 잘 나타나고 있지만 당장 우리 눈앞에 펼쳐진 일이 아니기에 무심코 지나치기에 십상이다. 2020년 초부터 시작된 코로나19는 이제야 조금은 소강상태를 넘어 포스트 코로나시대로, 엔데믹으로 넘어가고 있다. 2022년을 관통하는 한 단어를 고르라고 한다면 단연 ‘탄소중립’이 아닐까 싶다. 전 지구적인 기후변화, 기후위기를 넘어 지난 11월 중 이집트에서 열린 제27차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP27)에서는 ‘기후지옥’이라는 단어까지 나왔다. 결국 과학자들이 말하는 지구온도 1.5℃ 이내 상승 억제를 위해서는 ‘탄소중립’ 시계를 앞당기는 수밖에 없으며 올해 한 해 냉난방공조, 신재생에너지, 녹색건축업계에서 가장 많이 사용하고 말했던 단어가 ‘탄소중립’이었다. 위기 속 미래 보인다지난해부터 이어져 온 원자재가격 인상은 모든 산업의 근간을 흔들고 있으며 러시아와 우크라이나 전쟁으로 인해 글로벌 공급망 불안이 가속화되면서 에너지와 원자재가격 폭등으로 전 세계가 몸살을 앓고 있다. 반도체 수급 비상도
태풍, 가뭄, 폭염, 폭우 등 전 세계적으로 기후위기에 대해 인식하고 이에 대한 대응방안으로 탄소중립을 강조하고 있다. 우리나라도 지난 여름 이상폭우로 인한 인명피해, 재산피해 등을 겪으며 기후위기의 심각성을 느끼며 탄소중립을 통한 환경보전의 중요성을 공감하고 있다. 현재까지 태양광, 풍력 등 신재생에너지 전력을 통한 탄소중립이 강조돼왔다. 그러나 글로벌 최종 에너지소비형태를 살펴보면 전체 에너지 중 열이 51%를 차지하고 있다. 열에너지 소비에 따라 발생하는 온실가스의 양은 전체의 40% 이상을 차지하고 있는 것이 현실이다. 우리나라 또한 최종 에너지소비형태 중 27%가량이 열에너지임을 감안하면 탄소중립을 위한 열에너지의 역할은 매우 크다. 특히 주요 에너지소비처인 건물 및 산업부문에서 열에너지 활용비중은 77% 수준으로 전력대비 3.3배 이상이기 때문에 이에 대한 방안마련이 시급하다. 정부도 열에너지부문 탄소배출 감축의 중요성을 인지하고 관련정책을 마련해야 한다. 최근 개최된 태양에너지학회 추계학술대회에서는 태양열 특별세션이 마련되는 등 태양열의 탄소중립 달성과 태양열산업을 육성하기 위한 방안이 논의됐다. 이번 기획을 통해 열에너지부문의 효율적인 탄소중립
태양열융합협회는 탄소중립정책에 부합하는 태양열산업의 기술혁신과 태양열에너지와 다양한 에너지원이 융합하는 편리한 열에너지 보급 확대에 노력하고 있다. 특히 제로에너지건물 등과 같은 미래 에너지사용 패러다임에 적합한 하나의 열에너지시스템을 공급받고자 하는 니즈에 적극 대응하기 위해 지난해 12월 한국태양열협회에서 한국태양열융합협회로 명칭을 변경했다. 권영호 한국태양열융합협회 회장을 만나 우리나라 탄소중립 달성을 위한 태양열의 역할과 향후 협회 운영방향에 대해 들었다. ■ 태양열의 중요성은 탄소중립을 실현하기 위해서는 전력부문의 신재생에너지 도입만으로는 불가능하다. 또한 효율적인 에너지사용을 간과하지 않아야 한다. 지난 2021년에 발표된 2050 탄소중립 시나리오에는 저탄소·청정에너지 보급에 관해 명시하고 있으며 냉난방 및 급탕 시 태양광, 지열, 수열 등 신재생열에너지의 사용비중을 확대하는 한편 지역난방에 연료전지, 발전소 폐열 등 청정열을 적극 활용한다고 명시돼있다. 아쉽게도 태양열에너지에 대한 직접적인 언급은 없으나 안전하고 효율이 우수한 태양열융합시스템의 열에너지공급은 건물부문 온실가스 배출량 감축에 지대한 효과를 보일 것으로 기대하고 있다. 시장에 공급
홍희기 경희대학교 기계공학과 교수는 그동안 △SoHPro TES 성능진단·제어, 평가기술 원격모니터링·유지관리·안전관리를 위한 서비스플랫폼 △통합운영센터 연계 양방향 스마트O&M 기술 등을 개발하고 태양열 관련 기업과 꾸준히 연구개발을 협업하며 태양열산업 발전을 이끌고 있다. 특히 건물부문 탄소중립 방안으로 주목받는 ZEB와 연계한 제습냉방, PVT 등 태양에너지 활용성 제고에 앞장서고 있다. 홍희기 교수를 만나 태양열산업의 현재와 활성화 방안에 대해 들었다. ■ 국내 태양열산업 현황은 시작부터 그다지 좋지 않았다. 태양열은 다른 신재생에너지와 비교하면 진입장벽이 낮다. 두 차례의 석유파동 이후 1980년대 초반부터 보급이 시작됐는데 기술력이 전무한 상태에서 도입된 해외제품 혹은 흉내만 낸 시스템이 정상적으로 작동될 리가 없었으며 부정적인 인식만 남겼다. 화석연료 가격이 안정되면서 소강상태였다가 1990년 중후반 다시 태양열온수기로 반짝했지만 IMF 이후 깊은 터널 속에 갇힌 느낌이다. 2000년 이후 3대 중점 신재생에너지 중심으로 지원과 보급이 집중되고 열분야는 그나마도 지열에 치중되는 경향을 보이며 근근히 명맥만 잇는 수준이다. ■ 태양열 보급이
온실가스를 감축하기 위한 방안으로 에너지구조 개혁, 재생에너지의 확대가 이뤄지고 있다. 그러나 가변성 재생에너지로 인한 전력망 불안정성이 증가하고 있으며 출력제한도 빈번해지고 있다. 생산된 재생에너지를 효율적으로 활용하기 위해서는 유용성 자원의 필요성이 제기되고 있으며 이를 실현하기 위한 방안으로 에너지원간 섹터커플링이 주목받고 있다. 진태영 부연구위원을 만나 냉난방부문 섹터커플링기술인 P2H(Power to Heat)기술 현황과 국내 도입 시 고려사항 등에 대해 들었다. ■ P2H란P2H는 냉난방에 잉여전력을 활용하는 기술로 전력을 활용해 열을 생산할 수 있는 히트펌프 및 전기보일러, 저장기술인 축열조가 주요기술로 적용된다. 초창기에는 수요관리효과에 주목해 적용되기 시작했다. 전 세계 최종에너지소비 중 약 50%가량이 난방을 위한 소비가 차지하고 있으며 바이오매스, 폐기물 등을 제외하면 태양열 및 지열은 열부문 에너지소비에서 약 10%만을 차지하고 있다. 이에 따라 재생에너지 전력으로 냉난방 수요를 충당 혹은 일부 대체할 경우 효과적일 것으로 보이며 냉난방 대부분을 화석연료에 의존하고 있는 우리나라에서는 P2H가 냉난방 탈탄소화에 기여할 수 있을 것이다.
태양광·열시스템인 PVT는 기존 태양광모듈과 태양열집열기가 동일한 설치면적에서 전력과 열을 동시에 생산할 수 있는 특징을 가지고 있다. 특히 우리나라의 경우 국토가 좁고 도심에 건물이 밀집돼있어 건물부문 2050 탄소중립 달성과 관련제도 대응방안으로 주목받고 있다. 다만 PVT제품의 성능을 정확하게 평가할 수 있는 제도적 기반이 마련돼있지 않은 상황으로 신재생에너지 보급사업 등 관련 보급사업의 지원을 받을 수 없어 보급이 미진한 실정이다. PVT 복합모듈의 열·전기 통합성능시험 및 평가방법을 연구하고 있는 주홍진 한국에너지기술연구원 책임연구원을 만났다. ■ 신재생열융합연구실을 소개한다면 신재생열융합연구실은 태양열기술 연구와 신재생에너지 기반 열융합 연구를 통해 에너지기술 개발 및 성과확산에 기여하고 있다. 주요 연구분야로는 태양열 집열·축열·활용기술과 신재생열에너지 융합연구 등이다. 주요 연구주제로는 비용효율 향상을 위한 태양열에너지 핵심요소기술, 신재생열원과 히트펌프 등 고효율 열공급시스템과의 융복합, 신재생열에너지 기반 융복합시스템의 열관리 및 축열제어 등이 있다. ■ 열분야 탄소중립의 중요성은 2020년 에너지총조사에 따르면 △산업 60.2% △수송 2
세한에너지(대표 권영호)는 태양열, 태양광, 지열 등 신재생에너지설비의 제조부터 설계, 시공까지 전반적인 솔루션을 수행하고 있는 신재생에너지 전문기업이다. 국내 대학과의 산·학협력 체결, 해외기업과의 기술제휴 등을 통해 다양한 니즈에 부응하기 위한 시스템을 구축했다. 2009년부터 13년 연속 신재생에너지 보급사업에 참여해 국가 에너지정책에 기여하고 있으며 한국에너지공단 지정 대구, 경북지역 태양열분야 사후관리기업으로 선정돼 지역에너지보급 및 고객만족도 제고에 노력하고 있다. 안정성·경제성 확보 중점세한에너지는 미래형 스마트 시설원예용 신재생에너지 융복합시스템 개발 및 실증을 위한 연구를 추진하고 있다. 이를 통해 아열대 작물재배에 적합한 ‘태양열에너지 융복합 열원 히트펌프 하이브리드 시스템’이 마련될 것으로 기대된다. 태양열에너지 융복합 열원 히트펌프 하이브리드 시스템에서 태양열시스템에 의해 집열되는 열은 주요 난방공급원으로 버퍼 축열조에 저장되며 차온제어에 의해 ON·OFF된다. 동절기 버퍼 축열조가 일정온도 이하로 떨어질 경우 지열히트펌프가 작동해 버퍼축열조를 가열한다. 하절기 등 난방을 사용하지 않는 기간에는 버퍼 축열조 상단부 온도가 55~60℃ 이
KSN에너지(대표 김수화)는 한국에너지기술연구원 제1호 연구소기업으로 태양에너지에 대한 연구개발을 통해 국내 신재생에너지시장 활성화에 기여하고 있다. 최근 효율적인 냉난방에너지 생산을 위해 태양열-지열히트펌프 하이브리드 시스템 개발에 착수했으며 태양열, 지열 등의 효율적인 사용을 구현할 것으로 기대된다. 신재생원간 융합통한 E효율·경제성 확보신재생에너지 하이브리드 시스템(NRE-H System)은 에너지효율 향상, 발전단가 저감 및 안정적인 에너지공급을 위해 신재생에너지를 포함한 둘 이상의 에너지 생산시스템과 에너지 저장시스템을 결합해 열, 전력, 가스 등을 공급·관리하는 시스템이다. ‘태양광+풍력+ESS’와 같이 2개 이상의 신재생에너지를 조합해 지역적 특성에 맞춰 에너지를 공급할 수 있다. 신재생에너지의 간헐성, 지역별로 상이한 자원분포 등은 신재생에너지 확산의 걸림돌로 작용하고 있으며 이를 극복하기 위해서는 에너지원의 특성을 반영하면서 상호보완할 수 있는 신재생에너지 하이브리드 시스템을 개발하는 것이 중요하다. 이형민 KNS에너지 연구소장은 “신재생에너지 하이브리드 시스템은 신재생에너지와 ESS의 결합, 서로 상이한 특성을 지닌 신재생에너지의 결합, 화
CO₂ 배출의 89%는 인류활동에 의한 것으로 나머지 11%는 산림벌채 등 토지의 용도변경에 따른 배출이다. 현재의 기후위기는 인류가 야기한 현상이다. 지속적인 온도상승으로 극지방의 판빙이 모두 녹는다면 해수면이 60m 상승할 것이며 네덜란드, 말레이시아 등 저지대 국가는 침수될 전망이다. 조성구 이맥스시스템 부사장은 ‘탄소중립에 적합한 태양열시스템 활용’을 주제로 탄소중립 달성을 위한 태양열의 역할에 대해 논의했다. 저온열분야 태양열 활용 중요전 세계는 지구 평균온도 상승을 1.5℃ 이하로 제한하기 위한 노력에 협력한다는 파리협정을 체결하며 탄소배출 감축노력을 이어가고 있다. 1.5℃ 온도상승을 억제하기 위해서는 △에너지효율 향상 △에너지사용량 저감 △저탄소기술 개발 △제로에너지건물 △열기기의 전력화 △신재생열에너지 직접사용 등의 주요과제를 달성해야 한다. 대부분의 국가는 2050년 탄소중립 달성을 목표로 관련정책을 시행하고 있다. 우리나라는 석탄발전 완전 중단, 신재생에너지 확대, 원자력발전, 수소발전 등을 2050년 탄소중립사회 부문별 미래상으로 제시하고 있다. 우리나라 탄소중립 전략에 따르면 2018년 기준 80.1%에 달하는 산업부문 화석연료 사용비
전체 에너지소비 중 열에너지는 50%를 차지하고 있다. 또한 열에너지 대부분이 화석연료를 통해 생산되는 상황을 고려하면 열에너지부문 탈탄소화는 시급한 과제다. 이에 따라 한국기계연구원은 신재생열에너지인 태양열을 통해 산업공정열을 공급할 수 있는 기술을 개발하고 있다. 임병주 한국기계연구원 박사는 ‘태양열-히트펌프 융합 산업공정열 공급시스템’에 대해 설명했다. 120℃ 완전대체·180℃ 보일러 연계태양열-히트펌프 융합 산업공정열 공급시스템은 태양열을 활용해 히트펌프로 승온, 안정적으로 산업공정열을 공급해 산업부문 탄소배출을 저감하고 태양열의 적용분야를 확장하기 위해 연구되고 있다. 현재 세계적으로 히트펌프가 승온할 수 있는 온도는 165℃로 알려져 있으며 이번 연구를 통해 180℃까지 생산할 수 있는 기술이 개발될 것으로 기대된다. 다만 태양열의 경우 하절기 높은 효율로 열을 생산할 수 있지만 겨울철에는 상대적으로 생산효율이 낮기 때문에 안정적으로 열을 공급해야 하는 산업공정열의 특성을 고려해야 하는 것이 핵심이다. 관련연구는 현재 히트펌프, 태양열집열기 등 시스템 구성이 진행되고 있다. 임병주 박사는 “국내 히트펌프 제품 중 120℃, 80℃, 60℃ 이하
우리나라는 2050 탄소중립을 선언하고 탄소중립의 길목인 2030년 국가온실가스감축목표(NDC)를 상향했다. 이에 따라 우리나라 온실가스 배출의 24%를 차지하는 건물부문은 2018년대비 32.8% 감축을 달성해야 한다. 특히 건물부문 중 주택에서의 에너지소비구조를 살펴보면 난방이 44%, 온수가 26%를 차지하고 있다. 권유진 한국에너지기술연구원 연구원은 ‘단독주택에 적용된 공기열원 히트펌프 및 PVT시스템 운전특성 분석’을 통해 PVT와 히트펌프의 연계시스템의 특성에 대해 공유했다. 태양열·히트펌프 연계 상관관계 도출ZEB는 건축물에 필요한 에너지부하를 최소화하고 신재생에너지를 적용해 에너지소비량을 제로화하는 것으로 패시브, 액티브, 신재생에너지 등 3가지 요소가 조화롭게 적용돼야 한다. 연구진은 공기열원 히트펌프, PVT 융합시스템의 에너지자립을 구현하기 위해 충남도 공주시 소재 113m²(약 34평) 규모 2층 주택에 실증연구를 진행했다. 실증주택에는 패시브기술로 고단열, 고성능 창호, 외부차양 등이, 액티브기술로 LED, 배열회수 환기시스템, 9kW 공기열원 히트펌프 등이 적용됐다. 이와 함께 신재생에너지로 PV(6kW), PVT(1.2kW)가 설치
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