우리나라는 2050년까지 온실가스 순배출량을 0으로 하는 탄소중립 선언을 했고 이에 따라 화석연료 사용량을 파격적으로 줄여야 한다. 우리나라에서는 최종소비단계에서 사용되는 최종에너지의 약 27%가 열에너지형태로 사용되는 것으로 추정되며 이는 열에너지를 생산, 수송, 저장, 소비하는 전 과정에서 소요되는 화석연료를 줄여야만 우리나라 탄소중립 계획을 달성할 수 있다는 것을 의미한다. 단기적으로는 열에너지설비의 효율을 향상시켜 소비를 줄이는 방법이 있으며 장기적으로 화석연료를 사용하지 않는 재생에너지 발전량의 증가에 맞춰 열에너지 생산 설비를 전기화하는 방안이 있다. 또한 생산과 소비 못지않게 폐열과 미활용 열에너지의 이용률을 높이는 기술도 큰 효과를 낼 수 있다. 윤석호 한국기계연구원 열에너지솔루션연구실장은 ‘한국기계연구원 열에너지 탄소중립 기술개발 현황 및 전략’에 대해 발표했다. 이번 발표에서는 기계연구원에서 진행해왔던 열에너지설비의 효율향상, 열생산의 전기화 및 미활용 열에너지 활용기술 등에 대해 소개하고 향후 탄소중립과 관련된 열에너지 기술개발 전략 및 계획 등이 포함됐다. 전체 에너지 중 50%가 열E전체 에너지소비 중 열에너지소비는 50%다. 유럽 1
히트펌프는 글로벌 온실가스 저감 및 탄소중립을 위한 핵심기술로 다양한 분야에 확대 적용되고 있다. 국가 에너지소비의 30% 수준을 차지하는 건물분야 효율화를 위해 냉난방공조분야 히트펌프기술 적용이 확대되고 있다. 또한 세계 각국은 기술개발과 함께 시장에서 히트펌프가 채택될 수 있도록 적극적으로 다양한 고효율제품 장려정책을 마련하고 있다. 최근 인버터기술의 발전으로 기존 난방시스템을 대체할 수 있게 됐으며 고속압축기 및 고압축비 압축기술의 발전으로 히트펌프의 저온난방성능이 크게 개선되고 있다. 오세기 LG전자 부사장은 ‘냉난방공조산업에서의 히트펌프기술과 온실가스 저감’을 주제로 우리 삶과 밀접한 냉난방공조산업을 중심으로 히트펌프기술의 진보와 온실가스 저감효과를 소개했다. 주요국, 히트펌프 확대정책 제시유럽, 미국 내 에너지소비량의 40% 내외를 주거 및 상업용 빌딩에서 사용하고 있다. 이중 약 50~80%가 냉난방 및 급탕에 사용되고 있다. 이는 건물부문 열에너지수요를 줄이고 에너지소비량을 절감하는 기술확보가 중요하다는 것을 의미한다. 2050 탄소중립이라는 시대적 과제를 달성하기 위해 친환경 주거용 설비로 히트펌프기술이 적용된 난방 및 급탕기기가 주목받고 있
세계 에너지사용량의 절반은 가정, 산업 등 다양한 분야에서 사용되는 열에너지다. 국제에너지기구(IEA)는 ‘2050 Net-Zero’ 로드맵 목표를 달성하기 위해 건물난방수요의 55%를 히트펌프를 통해 공급해야 할 것으로 보고 있다. 이는 전 세계 히트펌프가 10배 더 필요하다는 것을 의미한다. 또한 IEA에 따르면 냉방에 대한 수요도 향후 수십년간 급증하고 냉방전력소모는 2030년까지 40% 늘어날 것으로 예상된다. 그러나 이러한 대규모 히트펌프 설치수요 외에도 신규 설치되는 히트펌프가 효율적으로 기능할 수 있도록 기존 에너지시스템에 통합하는 문제와 간헐적인 신재생에너지 전력비율이 높아질 경우 전력망이 안정적으로 운용될 수 있도록 유연성을 제공하는 것이 당면과제로 남아있다. IEA는 히트펌프기술이 냉난방 및 냉동을 안정적으로 공급함과 동시에 △경제성 △고효율 △친환경 △저탄소에너지 등에 대한 초석이 될 수 있도록 연구를 진행하고 있다. 스테판 렌즈(Stephan Renz) IEA 히트펌프 기술협력프로그램(HPT TCPs) 의장은 ‘탄소중립을 위한 히트펌프 기술개발 국제협력 현황’ 발표를 통해 △공동주택에서의 히트펌프 사용 △지열히트펌프의 성능 △첨단냉방기술
2016년 파리기후변화협약에 따른 요청으로 2018년 작성된 IPCC의 지구온난화 특별보고서에 따르면 2100년까지 지구온도 상승을 1.5℃ 이내로 억제하기 위해서는 2050년까지 전 세계적으로 탄소중립이 절대적으로 필요하다. 이에 따라 세계 각국은 실정에 맞는 탄소중립전략을 발표하고 있으며 우리나라도 지난해 탄소중립 시나리오를 발표한 바 있다. 특히 탄소중립을 실현하기 위해 제정된 탄소중립 기본법이 지난 3월부터 시행됨으로써 탄소중립을 위한 범국가적 활동이 본격적으로 전개되고 있다. 2050 탄소중립을 실현하기 위해서는 △에너지효율 향상 및 수요관리를 통한 에너지수요 감축 △전기화 △수소도입을 통한 탄소배출 저감 △불가피한 배출 탄소의 포집·저장·활용을 통한 방출 예방 등이 중요하다. 손정락 산업부 R&D전략기획단 MD는 ‘열에너지 탄소중립기술전략’을 발표를 통해 열에너지의 중요성과 산업부의 열에너지 탄소중립을 위한 비전을 설명했다. 화석연료 의존…열E 탈탄소화 ‘발목’현재까지는 화석연료에 전적으로 의존해왔던 열에너지의 탈탄소화는 탄소중립에 대한 가장 큰 난제로 여겨진다. 140만년전 인류는 열에너지를 사용하기 시작했으며 주로 조리, 난방, 휴식 등
폭우, 태풍 등 기후변화로 인한 피해는 해를 거듭할수록 커지고 있으며 이는 화석연료 사용에 따른 온실가스 배출에 기인한 현상이라는 점에 대해 전 세계적으로 공감대가 형성되고 있다. 이에 따라 전 세계 주요국들과 글로벌기업들은 탄소중립을 선언하고 이를 달성할 수 있는 정책을 발표하고 있다. 우리나라도 ‘2050 탄소중립 추진전략’ 및 ‘2050 장기저탄소발전전략’ 수립 등을 통해 탄소중립 실현에 박차를 가하고 있다. 2050 탄소중립을 달성하기 위해서는 열에너지부문에 대한 관심이 증대돼야 하는 상황이다. 최종 에너지소비형태 중 50% 이상은 열에너지이므로 탄소를 감축하기 위한 방안으로 전기화, 신재생열에너지 등이 주목받고 있다. 전기화의 경우 히트펌프로 신재생에너지 전력을 활용하는 방법을 통해 냉난방, 급탕 등 열수요에 대응하는 것이 대표적이다. 다만 태양광, 풍력 등 신재생에너지 발전방식은 효율이 높지 않고 비용이 비싸다. 또한 간헐성, 변동성, 계절성 등 생산효율 저해요소를 극복하며 어렵게 생산되기 때문에 신재생에너지 전력의 효율적 사용을 위한 기술고도화의 중요성이 강조되고 있다. 열에너지분야는 최신기술로 주목받는 분야는 아니나 장기간 연구돼온 전통적 기술
2002년 설립된 이후 지열산업의 선두주자인 지엔원에너지는 지열 및 수열에너지를 활용한 냉난방설비, 연료전지, 태양광설치 등 신재생에너지 전문기업으로 지열냉난방시스템의 설계, 시공, A/S 및 최적화 등 Total Engineering을 제공하고 있다. 미국의 WaterFurnace, 프랑스의 Avenir, 독일의 Viessmann 등 세계적인 지열 냉난방시스템기업들과 기술협력을 통해 선진기술을 전수받은 지엔원에너지는 국내환경에 최적화된 지열시스템으로 전환했으며 국가연구과제수행을 통해 신기술 개발에도 앞장서고 있다. WaterFurnace의 최적 설계법을 통해 당시 최대 규모였던 상암동 누리꿈스퀘어(400RT)를 완벽하게 설계, 시공(2007년)함으로써 지열시스템이 대형화되는 발판을 마련했다. 이후 서울시 신청사(1,100RT), 제2롯데월드(3,000RT), 00기지 통신센터(4,500RT) 등 초대형 프로젝트와 함께 온실에 적용된 우일팜(1,600RT), 인천국제공항 3단계(1,500RT), 부산대 양산병원(1,260RT) 등을 성공적으로 시공함으로써 지열냉난방시스템의 기술수준을 선진국 수준으로 끌어올렸다. 또한 재건축아파트와 같은 공동주택시장에 적용하기
장한기술은 1987년 창립해 지난 35년간 기계설비분야에서 신제품·신기술을 국내에 도입하는데 앞장서 왔으며 하이드로닉스(Hydronics: 물을 이용한 냉난방기술)와 축열(Thermal Energy Storage)분야에 집중하고 있다. 최근에는 태양광, 태양열 복합패널, 지중축열을 이용한 계간축열시스템, 연료전지 열회수 유니트 등 재생에너지분야로 사업을 확대하며 건물의 에너지 절감을 실현하는 제품과 서비스를 경쟁력 있는 비용으로 시장에 공급하고 있다. 독보적 축열 운영기술 보유 장한기술은 TESS사업과 연구를 최우선 과제로 정하고 모든 연구진과 사업팀 인력을 통해 TESS에 역량을 집중하고 있다. 특히 1990년부터 30여년간 국내에 적용해 상당한 성과를 축적하고 있는 축열시스템 운영기술을 바탕으로 효율적인 축열시스템 운전을 위한 가이드를 제공하고 있다. 최근에는 수열에너지 과제를 통해 수열에너지 활용과 축열사업을 준비 중이며 현재 수열에너지사업으로 통합 10만RT 이상 보급을 검토 중이다. 또한 신재생에너지와 계간축열을 건물 및 산업에 적용하기 위해 연구를 진행해 왔으며 이를 통해 PVT+BTES+GSHP를 시스템으로 공급할 수 있는 독보적인 축열 전문기업
이젠엔지니어링은 원칙을 지키는 설계, 시공, 제어를 통해 에너지절약 및 환경개선의 일선에 설 수 있는 기업이 되고 자 2011년 8월 설립됐다. 주력사업으로 지열과 수열을 활용한 신재생에너지 냉난방시스템, 고성능 축열 냉난방시스템, 고효율 살균·탈취필터를 내장한 복합공조기사업 등을 추진하고 있다. 특히 축열사업의 경우 설계를 표준화해 현장별로 시공이 상이하지 않도록 시공용이성을 높이고 원격모니터링을 통한 유지보수로 관리의 효율성을 제고했다. 빙축열 및 수축열시스템분야에서는 기존 브라인펌프를 축냉 및 방냉펌프로 분리해 운전효율을 향상시켜 에너지사용을 획기적인 저감했으며 축냉 및 방냉 운전모드에 따라 유로흐름을 전환해 축열조 사구역을 최소화함으로써 축열조 이용효율을 극대화했다. 이를 통해 △롯데 수퍼타워 △신세계백화점(센트럴시티) △이마트전국지점(16개지점) △애터미오롯 식품공장 △제주드림타워 등 전국 굴지의 대규모 산업시설에 적용해 지금까지 안정적으로 운영 중이다. 이같은 우수한 실적을 바탕으로 2020년에는 국내 최초로 빙축열시스템을 두바이에 수출하는 성과도 이뤄냈다. 건물·스마트팜 등 적용 활발이젠엔지니어링은 개보수 건물에 TESS를 적용해 운전비 절감을
한국에너지기술연구원 재생에너지연구소 신재생열융합연구실은 태양열기술 연구와 신재생에너지 기반의 열융합 연구를 통해 에너지 기술개발 및 성과확산에 기여하고 있다. 주요 연구분야는 태양열 집열, 축열, 활용기술 및 신재생 열융합연구다. 주요 연구 주제는 △비용효율 향상을 위한 태양열에너지 핵심 요소기술 △다양한 신재생열원과 히트펌프 등 고효율 열공급시스템과의 융복합 △신재생열기반 융복합시스템의 열관리 및 축열제어 △제로에너지(플러스에너지) 주택/건물/커뮤니티 및 도시를 위한 핵심 열공급기술 △태양열 등 간헐적 신재생열원의 안정적 공급 및 전력 등 에너지 수요관리 대응을 위한 열에너지 저장(축열) 기술 △재생열기반 스마트팜 △해수담수화 및 산업 공정열 △태양열발전 플랜트 및 태양연료용 열화학싸이클 등이며 태양열 집열기 및 온수기에 대한 KS인증 성능시험을 수행하고 있다. 에너지기술연구원 에너지네트워크연구실은 열에너지저장시스템(TESS) 관련 연구로 현열축열방식인 대수층 계간축열(ATES) 기술을 활용한 융복합 에너지팜 연구를 진행하고 있다. 또한 차세대 열저장기술로 장기간 저장에도 열손실이 거의 없는 열화학 열저장 연구와 동절기 차가운 자연냉열을 효율적으로 확보해
축열설비발전협회는 국가 에너지 수요관리 및 전력수급에 기여하는 축열식 냉난방설비의 국내외 보급 및 시장활성화, 연관된 기술 연구개발에 기여해 국가 경제향상에 이바지하기 위해 2018년 설립돼 산업통상자원부 사단법인 인가를 받았다. 국가에너지 수요관리 및 전력수급에 기여한 축열설비업계는 지속적인 지원금 축소로 어려움을 겪고 있다. 특히 건설시장 축소 및 집단에너지 의무지역 확대는 축열설비시장을 가장 위축시킨 정책 중 하다. 축열시스템과 신재생에너지를 융합한 사업구조에 대해 관심이 높아지고 있어 축열설비발전협회의 역할이 주목받고 있다. 강한기 축열설비발전협회 회장을 만나봤다. ■ 국내 축열시장에 대해 평가한다면1992년부터 국가의 수요관리정책 일환으로 보급되며 형성된 축열(냉)시장은 약 25년 정도가 흐른 지금 1,100MW 이상의 피크전력 억제효과를 나타내고 있어 시장에서 이미 성능이 검증된 시스템이다. 초기에는 외국 제품이 주를 이뤘으나 현재는 자체 개발해 판매를 하고 있는 기업이 늘고 있으며 해외 수출도 모색하고 있다. 축냉시장은 약 30여년 동안 국내에 설치되고 운영되고 있는 시스템으로 현재 국내 축냉업계의 기술력은 세계적인 수준이다. 한국의 축열시장은
에너지경제연구원에서 발간한 2020년 에너지통계연보에 따르면 국내에 사용되는 최종에너지지 비율은 전력 19.4%(1차 에너지의 37.7%인 1억1,400만toe를 이용해 발전효율 39.2%로 생산), 산업원료 25.5%, 열에너지 55.1%를 각각 차지하고 있다. 이에 따라 산업원료를 제외한 최종에너지 중 약 74%는 열에너지이며 나머지 26%의 전력 중 일부도 결국 열에너지로 변환해 이용되기 때문에 에너지관리에 있어 열에너지부문이 중요하게 다뤄져야 한다. 또한 부문별 최종 에너지원 사용비율은 산업부문 62%(산업원료 23% 포함), 주거 및 상업부문인 건물에서는 약 17%, 수송 및 공공부문이 나머지를 이루고 있으며 전력사용으로만 제한해 보면 각각 54%와 40%가 산업과 건물부문에서 사용되고 있다. 건물(주거용, 비주거용)의 에너지사용량 중 최대 40%가 HVAC(특히 국내 업무용 건물의 경우 열에너지(냉난방·온수급탕) 51% 차지)에 사용되며 산업부문에서의 최종 에너지이용형태(전력 또는 열에너지) 역시 업종마다 크게 다르기 때문에 일률적으로 제시하기 어려우나 열에너지 형태의 소비가 압도적이라는 것은 분명하다. 백종현 생산기술연구원 박사는 “전력의 상당
폭염, 홍수 등 전 세계적인 기후위기로 2050 탄소중립 달성 중요성이 강조되고 있는 가운데 우크라이나-러시아 사태는 에너지안보에 대한 이목을 더욱 집중시키고 있다. 우리나라는 대표적인 에너지수입의존국으로서 다각도의 접근을 통해 화석에너지의 신재생에너지로의 전환, 에너지자립을 실현하고자 방향을 모색하고 있다. 네덜란드는 천연가스를 자체 생산할 수 있어 화석연료 의존도가 높은 국가였으나 국토가 해수면 아래에 위치한 특성으로 어느 국가보다 기후위기에 대한 경각심을 가지고 친환경 에너지보급을 통한 대응에 적극 나서고 있다. 우리나라 또한 화석연료 중심의 에너지믹스를 가지고 있어 지속가능한 에너지믹스로의 전환에 집중하고 있다. 특히 냉난방 등 열에너지공급에 대해 신재생열에너지의 역할이 주목되고 있다. 이번 기획을 통해 화석연료 의존국에서 친환경화를 추진하고 있는 네덜란드의 에너지전환 노력을 살펴본다. 천연가스 생산중단·신재생E 확대 네덜란드는 1,700만명의 유럽의 중견국으로 유럽 내 물동량 1위인 로테르담항구를 비롯해 유럽의 무역과 금융중심지 역할을 하고 있다. 특히 내륙으로 뻗어있는 강과 운하를 통해 물류는 물론 석유화학, 제조 등 다양한 산업이 발달한 국가로
김시헌 안양대 환경에너지공학과 교수는 △하나존 대표 △휴다임 에너지사업본부장 △수성엔지니어링 에너지환경사업본부장 △세협기계 에너지환경사업본부장 등을 거쳐 2019년부터 안양대 에너지환경공학과에서 에너지분야 용역과 연구 인력양성을 하는 등 산·학에서의 경험을 두루 갖추고 있다. 특히 하수열, 유출지하수 등 양질에 에너지원임에도 불구하고 신재생에너지로 인정받지 못해 수열에너지로 활용되지 않는 수열원에 대한 확대 중요성을 전파하는 등 수열에너지분야에 대한 깊은 관심을 가지고 있다. 김시헌 교수를 만나 네덜란드 수열에너지 활용특성 및 국내 적용 가능성에 대해 들었다. ■ 안양대 환경에너지공학과는안양대 환경에너지공학과는 △창의적 기획관리 △능동적 변화대응 △합리적 문제해결 △건실한 업무수행 등 역량을 갖춘 환경에너지분야 전문가 양성을 목적으로 설립됐다. 집중적인 세부 전문분야 교육을 통해 전문가로서 경쟁력을 강화하고 현장중심의 교육을 통해 진취적인 전문인력을 양성하는데 역점을 두고 있다. ■ 네덜란드 방문 시 주목한 점은2009년부터 하수, 해수, 유출지하수 등 다양한 수자원을 활용한 냉난방시스템 설치, 운영과 함께 연구를 해오면서 물환경이 우수한 네덜란드의 여러 도
CJ제일제당은 식품제조전문기업으로 국내를 넘어 해외시장에 진출하며 K-푸드를 전파하는데 큰 역할을 수행하고 있다. 현재 식품사업과 관련해 △미국 △멕시코 △호주 △독일 △러시아 △일본 △중국 △캄보디아 △베트남 등 다양한 해외시장에 진출했다. CJ제일제당의 2020년 기준 글로벌 매출은 전체 매출 중 60%를 차지할 정도로 해외시장에서의 우수한 성과를 거두고 있다. 특히 CJ제일제당은 인류 공동의 지속가능한 발전과 성장을 위한 UN의 SDGs달성을 지지하고 있다. UN SDGs에서 설정한 17개 목표 이행을 위해 전 밸류체인에서 핵심전략과 연계한 사업 및 프로젝트를 추진해 지속가능발전에 기여하고 있으며 이를 통해 새로운 기회를 발굴하고 있다. 지난해에는 ‘2050년 탄소중립 및 제로웨이스트 실현’을 선언하며 이를 달성하기 위해 2030년 중장기 목표와 전략 등을 담은 로드맵을 수립한 바 있다. 민경철 CJ제일제당 엔지니어링프로젝트팀 책임을 만나 CJ제일제당의 탄소중립 달성 노력과 이를 위한 전략 등을 들었다. ■ 해외시장 진출이 활발한데CJ제일제당은 해외시장 확대에 역량을 집중하고 있으며 최근 ‘글로벌 수출’ 첫 해외 제조기지인 베트남 키즈나공장을 시작으로
장한기술은 1987년 설립 이후 지역난방지역 공동주택에 팽창탱크, 콤팩트유니트, 부스터펌프 등을 공급해 에너지소비 절감을 유도하고 있으며 대형 오피스, 공항, 쇼핑몰 등 상업용 건물에 빙축열, 수축열과 같은 축냉설비를 설치해 비용효율적인 건물운영에 기여하고 있다. 또한 우수한 품질의 제품을 합리적인 가격으로 공급하고 물, 에너지, 환경 등과 관련된 신기술을 개발하는 전문기업으로 자리매김하고 있다. 설계, 제작, 설치, 사후관리 등 전 과정에 대한 역량을 바탕으로 시장의 신뢰를 받고 있다. 최근에는 태양광열(PVT)와 연료전지, 수열에너지 등 신재생에너지분야로 사업영역을 확장해 나가고 있다. 특히 건물부문 신재생에너지 적용솔루션 개발에 집중하고 있으며 해외에서 유망한 기술을 국내에 공급하며 시장을 선도하고 있다. 해외시장 진출도 지속 시도하고 있으며 동남아지역 워터파크, 리조트, 주택 등에 PVT시스템을 공급키도 했다. 유원대 장한기술 부사장을 만나 장한기술의 신재생에너지사업 방향과 네덜란드 방문을 통해 추진할 사업에 대해 들었다. ■ 네덜란드 방문목적은 냉난방(HVAC)에너지가 건물 전체 에너지사용량에서 차지하는 비중은 약 45% 수준이다. 건물부문 탄소중립
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