그린뉴딜 한 축 ‘수열에너지’…녹색산업 선도 분야로 급부상
그린뉴딜 한 축 ‘수열에너지’…녹색산업 선도 분야로 급부상
  • 김동수 기자
  • 승인 2020.06.24 07:35
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석탄 연료에 비해 비용·에너지↓…도심 열섬현상 완화
선진국 1960년대부터 활용…국내 대표 사례 ‘롯데월드타워’
환경부, 녹색산업 핵심 분야로 육성
신재생에너지에 하천수가 포함되면서 수열에너지가 녹색산업 선도 분야로 급부상 중신재생에너지에 하천수가 포함되면서 수열에너지가 녹색산업 선도 분야로 급부상 중이다. (사진 낙동강유역환경청 제공)/그린포스트코리아
신재생에너지에 하천수가 포함되면서 수열에너지가 녹색산업 선도 분야로 급부상 중신재생에너지에 하천수가 포함되면서 수열에너지가 녹색산업 선도 분야로 급부상 중이다. (사진 낙동강유역환경청 제공)/그린포스트코리아

[그린포스트코리아 김동수 기자] 최근 그린뉴딜의 하나로 정부가 ‘수열에너지’ 보급에 박차를 가하면서 이에 대한 국민적 관심도 뜨거워지고 있다. 종래 ‘신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법 시행령’에는 수열에너지 범위가 해수 표층으로 제한돼 있었다. 하지만 지난해부터 하천수까지 확대돼 에너지와 온실가스 절감 등 녹색산업 선도 분야로 급부상 중이다.

◇ 지구표면 75% 물…에너지 절약, 도심 열섬현상까지 ‘한방에’

수열에너지에 관한 관심이 전 세계 화두로 떠오른 것은 기후변화와 궤를 같이한다. 기후변화의 주요 원인으로 지목되는 온실가스 배출량이 지속해서 증가하고 있는 가운데 국내의 경우 건물 분야에서 그 배출량이 상당한 상황이다. 2017년 기준 국내 건물 분야 온실가스 배출량은 무려 1억5500만톤(이산화탄소 환산량)으로 전체 배출량 7억910만톤의 22%에 달한다. 상황이 이렇다 보니 정부는 건물 분야 온실가스 배출량을 줄이기 위해 그린리모델링을 비롯해 수열에너지 보급·확산 등 다양한 정책을 추진 중이다.

그렇다면 최근 신·재생에너지로 편입된 수열에너지란 무엇일까. 일반 국민에게 태양광 발전과 풍력 발전처럼 낯익은 에너지원이 아닌 것은 분명하다. 구체적인 원리는 차치하더라도 그 이름에서 에너지원을 쉽게 유추할 수 있다. 태양광 발전과 풍력 발전의 에너지원이 ‘태양’과 ‘바람’인 것처럼 수열에너지 역시 이름 그대로 ‘물’이 에너지원이다. 

처음 접하는 사람들은 물을 어떻게 에너지원으로 사용할 수 있을지 의아하게 생각할 수 있다. 물이 하나의 에너지원으로 활용될 수 있는 비밀은 바로 에너지를 축적하는 능력, 이른바 ‘비열’이 매우 큰 특성 때문이다. 여름철 물이 대기보다 시원하고 겨울철은 반대로 따뜻한 특성을 활용하는 것이다.

특히, 수열에너지에서 중요한 역할을 하는 것은 ‘히트 펌프(열 펌프)’다. 해당 장치는 액체용 펌프가 물을 낮은 곳에서 높은 곳으로 끌어올리는 것처럼 ‘열’을 이동시킨다. 예를 들어 해수의 경우 여름에 대기보다 약 7℃가 낮고, 겨울철엔 10℃가 높다. 이러한 성질을 이용해 냉방을 할 때는 건물의 열을 물을 통해 밖으로 내보내고 난방을 할 때는 반대로 물에서 열을 얻어 건물 안으로 공급하는 원리로 작동된다.

최근 수열에너지가 주목받는 이유는 우선, 전통적인 에너지원인 화석 연료를 사용하는 냉·난방 시스템보다 비용과 에너지 절감 측면에서 우수하다는 점에 있다. 화석 연료 대비 약 20~50%의 비용과 전력 에너지를 줄일 수 있고 주택과 산업체의 냉·난방뿐만 아니라 원예나 양식장 등의 난방 열원으로 공급이 가능한 활용성을 가지고 있다.

지구표면의 75%를 물이 차지하고 있는 만큼 그 부존량이 풍부하다는 것도 장점 중 하나로 꼽힌다. 이와 함께 수열에너지를 적용하게 되면 도시 내 열섬현상까지 완화할 수 있기 때문에 더욱 주목된다. 건물의 냉·난방 시 옥상에 냉각탑을 설치해야 하지만 수열에너지를 활용하면 더운 열기를 뿜는 냉각탑을 설치할 필요가 없어 다른 지역보다 도심지 온도가 높게 나타나는 도심 열섬현상을 해소할 수 있다.

또한 건물 옥상에 있는 냉각탑의 소음과 진동 피해는 냉각탑 보충수를 절약할 수 있고 도시 미관까지 개선할 수 있어 다양한 효과를 볼 수 있다.

하천수를 활용한 수열에너지(냉방) 공급 모식도. (환경부 제공)/그린포스트코리아
하천수를 활용한 수열에너지(냉방) 공급 모식도. (환경부 제공)/그린포스트코리아

◇ 선진국 1960년대부터 활용…국내 최대 규모 잇달아 갱신

해외는 미국, 유럽, 일본 등에서 이미 1960년대부터 수열에너지를 건물, 농업 시설 등에 적극적으로 사용해 왔다. 특히, 스웨덴의 수도인 스톡홀름(Stockholm)은 수열에너지를 활용해 도시 전체 지역난방 열원의 40% 이상을 충당하고 있다. 일본의 경우 오사카 나카노시마 지구에서 하천수를 이용한 수열에너지로 1차 에너지 27%, 이산화탄소 47% 이상을 줄이고 있다. 이외에도 일본 하코자키 지구, 프랑스(루브르 박물관), 캐나다 토론토(엔웨이브사에서 약 150개 빌딩 냉방공급) 등에서 수열에너지 활용이 활발하게 진행 중이다

국내의 경우 대표적으로 롯데월드타워를 꼽을 수 있다. 지상 123층, 지하 6층의 국내 최고층 빌딩이자 랜드마크인 롯데월드타워는 2014년부터 전체 냉·난방 용량의 10% 에너지를 수열에너지 설비로 공급하고 있다. 수열용량은 3000RT(냉동톤)이며, 이를 통해 연간 약 7억원의 냉·난방 비용을 절감하고 냉각탑 제거로 도심 열섬 현상 해소에 기여 중이다.

수열에너지를 적용한 롯데월드 타워의 환경적 이점은 실로 어마어마하다. 동일 용량 흡수식 냉온수기 대비 총 에너지 사용량이 약 35.7% 감소했으며 온실가스의 주범인 이산화탄소 배출량을 종전 6065톤에서 3776톤으로 37.7%로 줄이는 효과를 내고 있다.

이와 함께 수열에너지 적용으로 냉각탑 6기를 제거, 600㎡의 면적 절감은 물론 66톤의 건물 하중 감축과 약 1억9000만원의 유지관리비를 줄였다.

이러한 효과에 힘입어 최근 정부는 수열에너지를 그린뉴딜의 한 축으로 육성하기 위해 공공기관을 대상으로 20억원을 들여 관련 시범사업을 착수하고 수열 냉난방 및 재생열 하이브리드 시스템 연구개발에도 10억원을 투입, 수열에너지 활성화에 박차를 가하고 있다.

그 결과, 올해 들어 ‘국내 최대 규모’란 타이틀을 잇달아 갱신하는 등 그 보급이 무섭게 확대되고 있다.

지난 3일 환경부 산하 한국수자원공사는 삼성서울병원과 광역관로의 원수를 활용한 ‘친환경 수열에너지 도입 업무협약’을 체결했다. 지난해 10월 하천수가 재생에너지인 수열에너지에 포함된 이후 민간분야와 체결된 첫 사례다.

삼성서울병원의 전체 냉·난방 설비용량은 롯데월드타워의 약 3.8배인 1만1390RT(냉동톤) 규모다. 이를 통해 매년 약 3만900MWh의 에너지 절감과 1만톤의 온실가스 감축 효과가 있을 전망이다. 그뿐만 아니라 냉각탑 제거로 도심 열섬현상 해소하고 연간 약 10만톤의 냉각탑 보충수가 절약된다.

삼성서울병원이 롯데월드타워의 규모를 뛰어넘었지만 이는 이틀 만에 또다시 갱신됐다. 한국수자원공사는 경기도와 광명시, 시흥시, 경기도공사와 광역관로 원수를 활용한 친환경 수열에너지 도입을 추진했기 때문이다.

한국수자원공사 측은 산업단지 인근의 광역관로 원수 50%(37만톤/일)만 사용해도 2만6000RT(냉동톤)의 냉·난방 설비용량을 입주 기업에 공급할 수 있을 것으로 보고 있다. 삼성서울병원의 2배 넘는 규모로 매년 약 8만9000MWh의 에너지를 절감할 수 있다. 또한 수열에너지 보급으로 약 2만2000톤의 온실가스를 줄일 수 있는데 이를 통해 여의도 7.1배에 달하는 면적에 소나무 336만 그루를 식재하는 효과에 달한다.

2014년 전체 냉·난방 용량의 10% 에너지를 수열에너지 설비로 공급하고 있는 롯데월드타워. (롯데면세점 제공)/그린포스트코리아
2014년 전체 냉·난방 용량의 10% 에너지를 수열에너지 설비로 공급하고 있는 롯데월드타워. (롯데면세점 제공)/그린포스트코리아

◇ 환경부, 녹색산업의 핵심 분야로 수열에너지 육성

환경부 역시 그린뉴딜 정책을 발표하기 이전부터 수열에너지를 주목하고 있었다. 그 결과, 환경부는 수열 적용이 가능한 광역 및 지방 원수관로 주변의 백화점, 복합상업시설 등을 적극 발굴해 보급할 방침을 세웠다. 이와 함께 학계·기업 등 전문가로 구성된 ‘수열사업 지원단’을 발족해 수열 활용 적지조사와 민간 활용 상담 등을 지원, 국내 수열에너지 보급 정책을 추진했다.

이러한 환경부의 정책 추진 의지는 지난 4월23일 롯데월드타워를 방문한 조명래 장관의 발언에서도 엿볼 수 있다. 조 장관은 롯데월드타워 방문 당시 수열산업을 녹색산업의 핵심 분야로 본격 육성한다고 밝힌 바 있다.

수열에너지가 재생에너지로 신규 인정된 것을 계기로 대형 백화점과 데이터 센터, 대형매장, 복합상업시설 등 냉난방 에너지 사용이 크고 수열 적용이 가능한 대상을 적극 발굴해 활용을 유도할 계획이라고 밝혔다.

또한, 신재생에너지 공급 의무화 대상인 공공건축물에 수열에너지가 활용될 수 있도록 지방자치단체 등 공공기관을 대상으로 전수조사를 실시하고 설비보조 등을 통해 확산을 지원할 계획이며, 히트 펌프 등 핵심 설비 및 부품의 제조, 설치, 운영관리 등에서 경쟁력을 갖추고 있는 국내 기업들이 세계시장을 주도할 수 있도록 적극 지원한다고 천명했다.

조 장관은 "수열에너지가 새로운 산업의 성장과 일자리 창출이 가능한 녹색산업의 한 축으로 성장할 것으로 기대된다"라며 "앞으로도 친환경 물에너지 활용을 확대해 새로운 성장동력을 창출하고 기후변화에도 효과적으로 대응하겠다"고 밝힌 만큼 향후 수열에너지가 태양광과 풍력 발전을 넘어 국내 대표 신·재생에너지로 자리매김할지 귀추가 주목된다.

4월 23일 서울 송파구 롯데월드타워를 방문한 조명래 환경부 장관. (환경부 제공)/그린포스트코리아
4월 23일 서울 송파구 롯데월드타워를 방문한 조명래 환경부 장관. (환경부 제공)/그린포스트코리아

 

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