윤린 한밭대학교 기계공학과 교수

▲윤린 한밭대학교 기계공학과 교수

미래 환경변화에 대응하기 위해 한정적인 자원들의 효율적 활용을 위해 기존에 별개의 자원으로 생산하고 소비해왔던 물·에너지·식량 간 상호 연계성을 활용한 지속적인 자원 확보가 중요한 과제로 떠오르고 있다.



수열에너지는 여름철 수온이 대기보다 낮고, 겨울철에는 대기보다 높아 재생에너지를 생산하여 냉난방에 사용할 수 있도록 하는 에너지원으로 국내에서는 2019년 10월 1일이후 신재생에너지로 지정되었다. 수열에너지는 해수·하수·하천수 등 다양한 형태의 물을 포함한다.

국내 수열에너지의 잠재량은 하천의 경우 갈수량을 기준으로 연간 15만 9693 테라줄(TJ), 댐 호소수의 경우 월 1%를 활용할 때 연간 1만 9486 TJ, 그리고 취수장에서 정수장으로 관로를 통해 이송되는 원수의 경우 이를 절반만 활용할 때라도 연간 7만53 TJ로 나타나고 있다. 이는 갈수기 기준 하천만 활용하더라도 표준원전 약 5기를 대체하는 효과를 가지는 양이라 할 수 있다.

특히 하천수 수열에너지는 접근성이 용이하고 재생성이 매우 우수하며, 히트펌프를 사용해 변환시켜 얻어지는 에너지로 대도시 건물에 냉·난방을 공급할 수 있다. 현재까지 국내에서는 13개의 정수장과 제 2롯데월드의 건물공조에 수열원 히트펌프 시스템이 활용되고 있다. 해외에서는 캐나다, 미국, 일본, 프랑스, 네덜란드 등에서 호소수와 하천수를 이용한 수열원 히트펌프 시스템이 활발하게 활용되고 있다.

수열에너지를 활용함으로써 기존 건물 사용에너지 대비 연간 4.4 ~ 13.7%, 이산화탄소 배출량은 8.3 ~ 17.1%까지 감축이 가능하다. 특히 환경 측면에서 전세계적으로 2060년까지 건물 냉난방에 20% 이상 히트펌프가 보급될 예정이고, 수열원 히트펌프를 활용하는 시스템의 경우 설계, 장치개발 및 생산, 시공, 운전, 관리의 업무가 일련의 산업 형태로 발전할 것으로 예상된다.

국내 수열 연관기업은 200여개 정도라고 할 수 있으나 장치개발 분야가 절반이상을 차지 할 정도로 편중되어있다. 이들 수열기업들은 "시장 규모를 확대시키는 데 필요한 자금이나 인력 등의 인프라를 우선적으로 구축하는 정책적 지원이 필요하다"고 의견을 모으고 있다. 수열산업의 경우 1원 투자 시 1.95원의 생산유발효과와 0.82원의 부가가치 유발함으로써 10억원 투자시 9.6명의 고용을 창출 할 수 있는 타 산업과 비교 시 산업 및 경제적 기대효과가 우수하다.



최근 환경부는 그린뉴딜의 대표사업으로 수열에너지를 육성하기 위해 융복합 클러스터 조성, 맞춤형 제도개선과 시범사업 추진, 핵심기술개발 등 중장기 실행 계획을 담고있는 ‘친환경 수열에너지 활성화 방안’을 공개하였다. 산업부도 수열을 이용한 대용량 히트펌프 개발 및 실증을 위한 다양한 기술개발사업을 진행 중에 있다.

융복합 클러스터 조성의 대표적인 사업으로 강원도 소양강을 이용한 사례를 들 수 있는데 소양강댐의 심층냉수를 이용한 데이터센터, 스마트팜, 스마트 빌리지가 조성될 예정이다. 부산 EDC 스마트시티 국가시범도시는 서낙동강 하천수를 활용해 주택단지, 공공건축물 등에 냉난방 공급으로 쾌적한 도시가 조성되고 있는데 연 내 완공예정이다.

정부는 지난해 1000제곱미터 이상 공공건물 제로에너지건축물(ZEB) 의무화를 시작으로 2030년에는 500제곱미터 이상 민간건축물까지 확대할 예정이다. 이에 수열에너지는 이미 제로에너지 건축물평가에 포함된 지열에너지와 같이 액티브한 건축요소와 신재생에너지의 생산요소로서 제로에너지 건축물에 적용되어야 할 것이다. 이를 위해서는 우선적으로 건축물 평가도구로서의 ECO2 프로그램 내 수열원 히트펌프시스템 등록을 추진해야 할 것이고, 수열시스템의 시공·설치·운영을 위한 표준의 고도화와 수열에너지 시스템의 지속적 기술개발도 중요한 과제다.

끝으로 수열산업의 활성화를 위해서는 단계별, 전략적 수열산업 육성이 필요하다. 초기라고 할 수 있는 2025년까지는 공공주도, 제도정비, 기술개발 등 시장기반을 마련하고, 2030년까지는 산업화 촉진, 시장확대 및 해외진출 활성화해야 한다. 이를 위해서는 민관협력, 시장확대, 제도정비, 기술개발이라는 네 분야에 전략을 세워 각각 공공주도의 시범사업 활성화, 정책적 보급지원 및 해외진출, 법제도의 정비와 규제완화, 그리고 핵심기술개발과 수열산업에 필요한 인력을 양성해야 할 것이다.