[호수면 : 제3951호 15면
(김의경 교수의 등촌광장) 탄소중립을 위한 Heat Grid(잉여열 활용도 제고) 구축 추진
김의경 인천대학교 전기공학과 교수    작성 : 2022년 01월 17일(월) 13:39    게시 : 2022년 01월 18일(화) 10:41
정부에서는 2020년 “2050 탄소중립 추진 전략” 발표 후, 2021년 “2050 탄소중립 시나리오”와 “에너지효율혁신 및 소비행태 개선방안”을 발표하였으며, COP26에서는 2030년까지 2018년 대비 40%를 감축하겠다는 “2030 국가 온실가스 감축목표”를 국제사회에 공표하는 등 적극적인 탄소중립 달성 의지를 표명 하였다.
다만, 탄소중립 달성을 위한 주요수단으로 全電化가 많은 부분을 차지하고 있으나 사회전체를 全電化 하기 위하여는 많은 시간을 필요로 할 것이다.
특히, 기존 건축물에서는 더욱더 어려움이 예상되며, 수배전설비의 교체는 간단한 문제가 아니다. 현재, 최종에너지 기준 가정에서 사용되는 전기에너지의 비중은 약30% 수준이며, 나머지의 대부분은 열에너지를 사용하고 있다. 주거와 식생활 부문은 생존의 문제이므로 점진적인 개선방안으로 개별 연소기기들의 효율향상과 열 활용도 제고, 전기화의 병행 추진이 사회적 혼란과 비용을 최소화 할 수 있을 것이다. 따라서, 열분야의 세밀한 탄소중립 프로그램발굴이 필요하다고 생각된다.
열분야 탄소중립을 위해서는 신재생에너지 열 뿐만 아니라 미활용 열의 적극적인 활용방안이 필요한 상황이다. 신재생에너지 열의 활용이 탄소중립에 가장 적합한 열로 판단되나 여기에는 한계가 있기 때문에 대규모로 활용되기에서는 현장에서의 미활용 열을 활용이 우선적으로 발굴 추진이 필요한 상황이다.
필자는 2012년에 전국의 소각장 미활용 열 현황을 파악하여 ESCO사업 등을 이용한 활용방안을 제시한 적이 있다. 이러한 부분들이 활발하게 진행되어야 하나 에너지가격발란스의 부조화로 인하여 미진한 부분들이 있다.
현재의 상황을 보면 2020년도 집단에너지사업편람에 의하면 집단에너지사업자가 외부수열이 연간 1300만Gcal를 활용하고 있는 것으로 나타났으며, 국가의 열지도 구축 사업으로 조사된 자료에 의하면 연간 3500만Gcal의 미활용 열이 존재하는 것을 확인되었다. 이는, 연간 약 500만세대의 난방에너지에 해당하는 양이다. 여기에서 모든 열을 활용하는 것은 한계가 있겠지만 부분적으로 활용한다고 해도 탄소중립 달성에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
현재, 미 활용에너지에 대한 활용도 제고 추진은 다양하게 추진되고 있다. 에너지이용합리화법 제36조(폐열의 이용)와 집단에너지사업법에 의한 수열활성화 추진과 최근에는 산업공정열을 활용한 히트펌프와 태양열시스템의 기술개발과 신재생에너지의 잉여에너지를 활용한 섹터커플링에 대한 기술개발이 활발히 추진되고 있다. 섹터커플링에서는 신재생에너지에 의한 남는 전기를 열로 전환하는 시스템의 연구개발이 고온용 히트펌프와 전극보일러, 대형 압축공기저장시스템, 계간축열 등 P2H와 H2P분야가 국내‧외적으로 다양한 분야에서 활발히 진행되고 있다. 즉, 열에너지는 우리의 생활과 밀접하게 관련되어 있기 때문이다.
이러한 미활용 열 활용을 위해서는 집단에너지시스템에 대해 주목할 필요가 있다. 상기에서 언급된 연간 1300만Gcal의 잉여열은 집단에너지시설이 없다면 대기로 방출시켜 버려지는 에너지가 될 것이다. 집단에너지의 공급확대가 그리 쉬운 문제는 아니다. 초기투자비가 크며 일정규모 이상이어야 하는 한계성이 있음은 분명한 사실이다. 그러나 국가에너지의 이용효율향상과 분산에너지의 활성화를 위하여 꼭 필요한 것이다.
2019년 집단에너지시설에서 생산된 전기는 60,214GWh로 분산형전원으로의 역할을 충실히 수행하였으며, 국가 전력수급에도 크게 기여한 것으로 판단된다.
유럽의 경우 집단에너지를 탄소중립 달성을 위한 주요 수단으로 보고 적극적인 확대 정책을 펼치고 있다. 아울러, 신재생 열과 폐열 등 미활용 열을 적극적으로 활용할 것을 강조하고 있으며, 영국에서는 신재생 열에너지 인센티브제도(RHI, Renewable Heat Incentive)와 독일에서는 신재생 열에너지 의무화제도(RHO, Renewable Heat Obligation) 등을 시행하고 있으므로 우리도 신재생 열에너지 및 잉여열의 활용도 제고를 위한 다양한 정책개발이 필요한 상황이다.
아래의 내용은 유럽에서 시행되고 있는 열부분의 지원제도라고 볼 수 있다.

우리나라도 신재생(태양열, 지열, 연료전지 등) 및 미활용 열 활용 확대를 위하여 다양한 정부 정책과 더불어 신재생‧미활용 열 활용 활용과 관련한 인센티브 등 정책지원이 필요한 상황이다. 이제 Smart City를 완성하기 위하여 Smart Grid를 넘어 수소사회를 위한 Gas Grid와 잉여열활용을 위한 Heat Grid를 구축하여야 할 때이다.

개인프로필
ㅇ(전) 한국에너지공단에서 30년간 국가의 에너지수요관리 담당
(산업에너지실장, 효율기술실장, 건물수송에너지실장, 신재생산업실장, 경기지역본부장 등 역임)
ㅇ(현재) 인천대학교 전기공학과 교수
(공학박사, KS 기술심의위원, 국가기술규제개선 심의위원, 국가 스마트시티 운영위원 등)


김의경 인천대학교 전기공학과 교수

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