에너지 전환 시대, 수열에너지를 아시나요

오철 한국해양대학교 교수

최근 기후변화협약의 규제대응, 화석연료사용에 따른 미세먼지 절감방안 등이 요구됨에 따라 신재생에너지의 중요성이 재인식되고 있다. 이에 따라 에너지공급방식이 중앙공급방식에서 지방 분산화 정책으로 전환하는 시점과 맞물려 환경, 교통, 안보 및 4차 혁명과 관련된 빅 데이터센터 등을 고려한 지방자원의 활용측면에서도 적극적인 추진이 요망되고 있는 실정이다.

많은 전기에너지가 소비되는 열 수요 동향은 민간부문 및 정보 분야의 수요가 눈에 띄게 신장됐다. 이러한 수요 동향에 대처하기 위해 쾌적한 생활환경 조성과 에너지 절약, 지구환경의 보호라는 목표를 동시에 만족할 수 있는 수열에너지의 효과적인 활용이 시급한 과제로 대두되고 있다.

수열에너지란 해수, 하천수, 지하수, 하수, 발전온배수 등 물이 가지는 열에너지를 의미하며 이 열에너지를 이용해 건물, 주택 및 산업용시설 등에 냉난방에너지를 공급할 수 있는 친환경적 에너지다. 특히 우리나라의 경우 3면이 바다인 지리적 특성을 이용한 해수 열에너지를 활용할 경우 50% 이상의 에너지절감이 가능하고 수산양식, 담수화설비, 광물자원회수, 농업시설 등에 적용가능하기 때문에 국내에도 점차 확산되고 있는 실정이며, 선진국의 경우 집단에너지방식의 대용량설비가 운용되고 있다.

하천수의 경우에도 하천, 댐 저층수 및 광역원수를 활용할 경우 30% 이상의 에너지절감이 가능하며, 현재 강원도를 중심으로 빅 데이터센터의 냉각수 열원과 첨단농업단지로 구성되는 융복합 클러스터사업이 추진되고 있다. 또한 화력발전소 및 원자력발전소에서 배출되는 발전온배수를 이용한 수열에너지는 수산양식, 농업 및 건물냉난방에너지로 개발이 활발히 이뤄지고 있다. 하수를 이용한 수열에너지도 하수처리장과 하수관로를 이용한 냉난방시설의 개발이 활발히 이뤄지고 있으며 높은 에너지절감효과가 실증되고 있다.

소양강댐 수열에너지 발생 현황. (제공=강원도)

민생용 및 산업용 열에너지를 발생시키기 위해서는 전기에너지만을 이용해 만들 수 있다고 생각하는 것이 일반적인 생각이다. 그러나 화석연료와 신재생에너지를 이용해 전기를 많이 만들어 내는 것도 중요하지만, 수열에너지를 이용해 전기에너지 소비량을 줄이는 것이 경제 및 환경적 측면에서 전기에너지를 추가 생산하는 것보다 유리하다고 볼 수 있다.

그러면 이렇게 많은 장점을 갖고 있는 수열에너지산업이 활성화 되고 있지 않는 이유가 우리나라의 신재생에너지정책과도 무관하다고만 볼 수 없다. 선진국의 경우 앞에서 언급한 하천수, 지하수, 하수 등이 신재생에너지로 분류돼 있으나, 우리나라의 경우 수열은 ‘해수의 표층의 열을 변환시켜 에너지를 생산하는 설비’라고 정의돼 있어 해수의 표층수를 제외한 나머지 수열원은 미활용에너지로 분류돼 있으며 관련설비 설치 시 정부로부터 지원이 적어 보급이 저조한 실정이다.

따라서 수열에너지의 보급 활성화를 위해서는 첫째, 미활용에너지로 분류돼 있는 하천수, 지하수, 하수 등을 신재생에너지원으로의 선정이 필요하며 전력생산 위주의 신재생에너지 보급정책에서 벗어나 수열에너지 활용을 위한 정부지원 정책의 전환 및 관련 법률의 개정이 필요하다.

둘째, 수열에너지를 이용한 냉난방시스템의 적용대상은 개별냉난방보다 집단에너지시설이 유리하다. 집단에너지시설을 구축하기 위해서는 수변지역에 신설되는 도시 및 산업단지 등에 설치될 수 있도록 도시계획 단계부터 관련 정부 및 지자체의 적극적인 지원정책이 필요하다.

마지막으로 수열에너지 적용 대상의 다양화이다. 수열에너지는 수열이 갖고 있는 열에너지만을 활용하기 때문에 친환경적인 에너지로 냉각 열에너지가 많이 필요한 빅 데이터센터, 계절변동에 따른 저온 및 고온작물 농업분야, 담수화산업, 심층해수와 표층해수의 온도차를 이용한 해양온도차발전, 식품산업, 수소생산, 리튬회수 등 다양한 산업분야에 적용할 수 있도록 지원과 노력이 필요하다.

수열에너지설비의 핵심기술은 히트펌프, 취수설비, 수열회수용 열교환기, 열공급 및 회수시설, 축열설비 등으로 구성된 종합설비산업으로 선진국과 거의 대등한 기술력을 갖고 있다. 따라서 에너지관련 정책의 전환과 지원대책의 개선을 통한 수열에너지 활성화가 이뤄진다면 화석연료를 이용한 전력설비용량을 크게 줄일 수 있을 것으로 생각된다.