[수열에너지 좌담회-①] "수열에너지는 신재생 목표 달성 '해법'…정부가 나서야"

▶좌장: 수열에너지의 장점과 단점이 첫 번째 주제다. 두 번째 주제는 잠재력을 비롯해 경제성에 관한 것이다. 세 번째는 롯데타워와 현대신사옥 등 실제 적용사례이다. 네 번째 주제는 해외 사례이고, 다섯 번째는 정책 관련 논의이다. 각자 생각과 의견을 말씀해 달라. 

김강원: 산업부와 저희는 관점이 보완적이다. 지금은 시작한 지 얼마 안 돼 전력 총량이 감소한다는 데는 전문가들도 동의한다. 에너지 전력 쪽에서 보면 전기차도 처음에는 전력피크에 미치는 영향이 없었다. 수열에너지도 전기를 사용한다. 늘어나면 전력피크에 미치는 영향이 과연 없는가를 검토해야 한다. 냉방부하와 난방부하를 준다. 피크에 이로움이 될지 부담이 될지 전문가 검토가 아직까지 없다. 보급이 많이 될수록 피크 부담이 생길 수도 있는데, 명확하게 밝힐 수 있으면 보급하는데 도움이 될 것이다. 용역 과정에서 제시됐으면 하는 바람이 있다.

▶좌장: 히트펌프를 쓰고 있으니 전기와 함께 가야 한다는 것이다. 

김경구: 수열 관련 문제점은 없다. 우려되는 부분이 있으니 논의해 보자는 차원이다. 예를 들면 수열에너지를 쓸 경우 기존의 전력부하를 다운시킬 수 있다. 하수종말처리장에 적용해 봤다. 냉난방을 시키려면 기존에 전기에너지를 썼는데 수열에너지를 씀으로써 전력부하를 다운시킬 수 있게 됐다. 전기의 경우는 피크에 영향을 줄 수는 있는 반면 수열에너지는 전력부하를 다운시킬 수 있다. 이번에 환경부에서 용역하실 때 이 부분을 신경써주셨으면 한다. 실제 냉방, 난방 두 가지 사례로 시뮬레이션 돌린 자료를 만들어서 주시면 도움이 될 것 같다. 

김경민: 우선 우려되는 사항은 온도가 올라가거나 낮아지는 문제점이 생길 수 있다는 것이다. 물 관리 분야에서 잘 컨트롤해야 한다고 본다. 직접 냉난방에 공급하다 보면 문제가 되는 게 겨울에 온도가 낮으니 에너지 소모가 많이 된다. 수열에너지가 온도를 많이 빼 가서 사용자가 에너지를 더 많이 투입해야 한다는 문제가 있다. 이런 부분을 컨트롤할 수 있게 물 관리가 돼야 한다. 

앞으로 화석연료를 줄이는 방향으로 갈 때는 온도사용 에너지를 확대하는 방향이 맞다고 본다. 지역난방 쪽에서 국내뿐 아니라 해외 쪽에서 30년 혹은 40년이 될지 모르겠지만 화석연료 제로로 갈 때 냉난방 수요를 50% 정도로 내다보고 있다. 이 열에너지를 어떻게 채울 것인지에 대해 논의가 많다. 50% 에너지 산출했을 때 직접 소각열이나 폐열을 이용하는 경우는 20~25%로 많지 않다. 나머지 25~30% 에너지는 온도차 에너지에서 가지고 와야 한다. 수열이나 지열 등 여러 열원에서 가지고 와야 되는 게 크다.

전력피크에 대해서는 신재생에너지 변동성을 보완하기 위해 오히려 에너지저장장치(ESS) 저장보다도 열로 저장해서 쓰는 시스템 기술 개발이 많이 되고 있다. 신재생에너지에 대한 불안정성을 감면해줄 수 있는 방안이라고 생각한다.

장기창 : 세계적으로 냉난방이 전기로 가는 추세이다. 전기수요가 20 ∼ 30% 늘어날 것으로 보고 있다. 때문에 세계적으로 지금 히트펌프 시장이 커질 것으로 예측하고 있다. 히트펌프 열원으로 크게 수열, 지열, 공기열로 분류한다. 초기 설치 비용으로 보면 공기열이 가장 경제적이다. 그러나 춥고 습도가 높을 땐 사용이 불가하기 때문에 지열 히트펌프가 많이 보급돼 있는데 지열 히트펌프는 초기 비용이 많이 든다. 그래서 수열이 반드시 필요하다. 수열은 지열보다 초기설치비용 줄일 수 있고 가장 경제적으로 운영할 수 있는 특징이 있다. 다만 단점은 지리적 제약이 많다. 또 댐, 호수, 하천수 말씀하셨는데 댐, 호수는 연중 10℃이하기 때문에 연중 냉각이 필요한 데이터센터 등에 활용하면 운영 시 장점이 있다. 그러나 국내에서 보면 댐, 호수, 하천수 온도가 굉장히 낮다. 특히 하천수 보면 수심이 4m 정도 되야만 동절기에 5℃가 된다. 때문에 우리가 댐, 호수, 하천수 이용해서 냉방하는 덴 유리한데 난방은 어려움이 따른다. EU에서 1차에너지 PER을 1.15 이상을 히트펌프의 재생에너지로 인정해준다고 했는데 이것도 유럽은 발전효율을 43.5라고 한 반면 우리나라는 통계를 40이라고 한다. 이렇게 되면 COP가 2009까지는 가능해야만 우리가 재생에너지에서 인정받을 수 있는 조건이 된다. 특히 우리가 지열도 권장하는 게 C²COP를 3.0이상 설계하도록 권장하고 있다. 때문에 수열 히트펌프도 난방에 쓰일 때는 최소한 SPF가 2.9이상이 가능한 이런 데를 적극적으로 보급할 필요가 있다고 볼 수 있다. 

그리고 건물 냉난방에 수열을 히트펌프로 활용하기 위해서는 댐, 호수 및 하천수의 연중 수온 조사가 굉장히 필요하고 수온조사, 미량 등을 통해서 경제성이 가능한 지역에서만 보급할 수 있도록 제도적인 정책이 필요하다.

수열히트펌프는 공기와 지열에 비해서 열교환기 세정 등으로 유지보수비용이 많이 발생하기 때문에 소규모 설비보다는 중대규모 설비에서 보급하는 것이 더 바람직하다고 볼 수 있다. 특히 중대규모에서 유리한 장점이 뭐냐면 터보 히트펌프를 쓸 수 있다는 것이다. 수열은 대규모 설비가 가능해서 COP가 20∼30% 높다. 

 

김영준: 전력피크 영향 부분도 저희도 많이 고민하고 있다. 냉방부문에 의한 전력피크가 문제가 된다. 건축법상 3000 ㎡ 이상의 경우 주간에 일정 부분 전기를 사용하지 않게 하고 있다. 수열원 같은 경우 기술적으로 히트펌프를 쓸 수도 있고 가스식 냉온수기를 쓰되 열교환에 수열을 활용할 수도 있다. 롯데월드 타워에서는 수열원을 직접 연결하지 않고 축열조를 둔다. 야간에 주로 심야전기를 써서 축열조에 저장해뒀다가 쓴다. 이런 것도 하나의 방법이다. 가스식 냉온수기 등 조합하면 그런 부분을 극복할 수 있지 않을까 생각한다.

요즘 수열에너지 관련해 연락이 많이 온다. 접촉해보면 기술자들과는 얘기가 잘 통한다. 그런데 나중에 리스크에 대해 경영자들이 고민한다는 걸 알 수 있다. 전력비 조금 아끼려다가 혹시 물이 안 오거나 하는 리스크가 있지 않을까 고민을 많이 한다. 그런 부분을 불식시키거나 대응해야 한다고 생각하고 있다.

윤린 : 한국에너지공단이나 지역난방공사 등에서 말씀주신 사항이 다 우려되는 사항이다. 현재 지역난방공사는 고온수로 난방을 하고 있다. 히트펌프를 사용해서 만드는 물의 온도는 70도 이하로 알고 있다. 또 장점 이야기 하게 되는데 4세대 지역난방시스템 자체가 결국 많은 신재생에너지를 이용해서 열원이 낮은 온도로 보급하는 시스템으로 가야한다고 생각한다. 미래 지역난방 시스템에서는 협업이 필요하다고 본다. 전기를 쓰지 않는 것도 있지만 냉방은 전기를 어차피 많이 쓰는 상황이다. 에어컨이든 히트펌프든 냉방은 전기를 많이 활용하기 때문에 수열을 활용하면 효과가 클 것으로 본다. 반면 난방은 지금이 산업 초기 단계인만큼 (우선은) 관 중심으로 제로 에너지 타운, 스마트시티 등을 보급한 뒤 시간이 지나서 정확한 데이터를 제시하면 될 것 같다.  

▶좌장: 동절기 물 표면이 얼어도 밑에 강물은 흐르기도 한다. 공기 온도보다는 물 온도가 높기 때문에 그런 면에서 교과서 등에서는 수열원 이용하는 것이 공기열을 이용하는 것보다 효율이 높다고 한다. 2.9라는 수치는 5도쯤 되면 나오지 않을까 한다. 여기에 대해서는 어떻게 생각하는가?

윤린 : 실제로 운전하고 있는 곳이 많이 있다. 대표적 사례로 말씀드린 건 롯데타워 였지만 정수장 14개, 15개소에서 수열을 이용해서 히트펌프를 이미 사용하고 있다. 정확한 데이터는 말씀드릴 수 없지만 여름철은 성능이 COP가 5,6 정도 나오고 겨울철에는 3.2 정도 나오는 것으로 봐서 계절별로 평균을 내면 40퍼센트 정도 조금 상회하는 값이 나오지 않을까 생각하고 있다. 

장기창: 간접식으로 하면 온도가 더 떨어진다. COP가 2.2 이하로 운전된다. 그래서 우려를 많이 했다. COP가 너무 낮지 않은가 했다. 소규모 시스템 같은 경우 직접식으로 하는 걸 고려하는 게 나을 수 있다. 

▶좌장: 열교환이 거치면 거칠수록 열손실이 있을 것이다.

윤린: 서울은 지역이 윗쪽이기 때문에 원수 온도가 낮다.

김경구: 이 사업을 처음 시작하면서 가장 우려한 것이 환경단체 반대이다. 5도가 올라갔을 때 하천 수생태계 영향을 우려했다. 일본에 가서 놀란 게 23년 전에 이미 수열에너지 쓰게 됐을 때 하천에 어떤 영향을 줄 것인지 책자를 만들었다. 제목이 ‘하천수를 수열에너지로 썼을 때 수생태계에 미치는 영향에 관한 가이드라인’이다. 수량과 수온 등 수치를 많은 공식에 집어넣어서 하천수를 수열에너지에 이용할 때 생태에 영향을 안 줄 수 있는 기준을 마련했다. 우리 도의 경우 0.5도 상승한다고 하지만 물을 하나도 안 내보낸다. 음용수로 공급하기 때문에 문제가 안 된다. 하지만 다른 하천들의 경우 문제 제기할 수도 있다. 환경단체가 얘기할 거다. 산자부나 환경부가 기준을 정해줘야 한다. 

시민이 느끼는 심리적 영향도 있다. 물 온도가 살짝 올라가면 시민이 기존에 마시는 물 온도보다 살짝 올라가 잘못된 것이 아닌가 생각할 수 있다. 기존 시민이 마시던 물 온도 변화를 최소화하면서 에너지로 활용하기 위해 노력을 많이 하고 있다.

조용준 : 작년 물산업진흥법이 생겼다. 얼마 전에 고시가 됐는데 고시 내용을 보면 강원도 클러스터사업, 에코시티 등이 들어있다. 수열이 이미 피부로 와닿을 수 있을 정도로 많이 활용되고 있다. 

고민하고 보완해야 되는 것들 말씀드리는 게 토론에 도움될 것 같아서 한 말씀 드리겠다. 수질에 관한 문제가 하나의 큰 문제이다. 온도차를 이용해 하천으로 내보냈을 때 물안전보건법에 보면 수질오염배출기준에 상한선이 정해져 있다. 관련해 환경부가 적정한 가이드라인을 제시해야 할 것 같아 고민이다. 

둘째는 수량 문제이다. 하천에 많은 물이 흐르고 있지만 실제 가용치수량은 거의 없다. 하천에는 항상 기준갈수량이 필요한데 거기에 기득권 즉 공업용이나 농업용으로 허가를 받은 사람들이 있고 또 하천에 필요한 최저한의 수량이 있다. 이걸 다 제하고 나면 가용 물량이 없을 수도 있다. 저희는 하천수를 100% 다 회귀시켜서 수량을 확보할 수 있을까 고민을 하고 있다. 

또 하나는 수열산업이 활성화되려면 경제성 문제가 있다. 이용하고 있는 물의 요금을 어떻게 해야 할 것인가. 수열은 물을 이용하기 때문에 공업용수, 농업용수 등 수종에 따라서 단가 차이가 심하게 난다. 이 단가를 어떻게 정하느냐에 따라서 경제성이 있는지 없는지 굉장히 중대한 영향을 미치기 때문에 이 부분에 대해서 저희가 전문가 의견을 듣고 싶다. 이 자리에서 좋은 의견을 주시면 내년에 종합적인 방안을 마련할 때 도움이 될 것 같다.

▶좌장: 효율성 경제성 관련해 얘기를 해보자. 경제성이 있느냐 없느냐도 가격 매기는 거에 따라 다를 것이다. 기름도 세금이 반이다. 전기차 타는 분들이 전기 값이 얼마 안 든다고 하는데 원칙적으로 세금 부과시스템이 아니어서 그런 것도 크다. 물 이용 측면에도 이를 고려해야 할 것이다. 재생에너지 지정과 관련해 토론하고 있다. 입법예고가 돼 있는 해수 표층수와 하천수가 이번 토론의 주된 계기가 됐다. 그런 부분에 초점을 맞춰 물 가격 관련해 경제성 등에 대해 이야기를 이어 나가보도록 하겠다.

김강원 : 효율성, 경제성 유무에 따라서 정부가 재생에너지를 지정하지는 않는다. 전 세계 어디도 그런 관점은 아니다. 재생에너지 지정을 하기 위해서 효율성, 경제성은 논의 대상은 아니라고 본다. 

▶좌장: 사업하시는 분들은 경제성이 어느 정도 있어야 한다. 

김강원 : 역설적으로 지금 지정이 안돼 있어도 활성화 되어가고 있지 않은가. 잘되고 있는데 소위 보조금은 필요 없는 거 아닌가.  

▶좌장: 지정되고 나면 REC 관련 이득은 있는 건가.

김강원: 지금 소비자가 부담하는 구조이다. 

이송이: 발전소를 활용했을 때 이용한 칼로리를 킬로와트아워(kWh)로 환산한다. REC를 활용하는 규정은 있으나 적용되는 사례는 없다. RPS 제도상 REC 발급 대상은 신재생에너지를 활용해서 발전하는 것에 대해 혜택을 주는 것이다. 이건 발전은 아니다. 이것도 근본적인 보급 취지에 약간 벗어난다고 볼 수 있다. REC를 계속 지급하고 확대해 나가야 하는지는 좀 더 고려해 봐야 한다.

▶좌장: 다른 나라 사례들도 하천수로 활용되지 않는다고 알고 있다. 우리의 경우 재생에너지 관련 여러 분야 사이에 약간 이견이 많은 상황이다. 

김경구: 효율성과 경제성은 분명 있다. 산자부 입장에서 당초 재생에너지 지정을 고민할 때 왜 재생에너지로 지정 받아야 하느냐는 질문을 받는다. 정부가 REC 등 새로운 정책수단을 적용해 코스트를 끌어 올린다는 것은 말이 안 된다. 수공이나 저희 강원도도 ‘REC 필요 없다. 국비 보조도 필요 없다’고 한다. 재생에너지로 지정되면 소비자가 세제혜택을 받는 것만으로 족하다는 것이다. 시뮬레이션 돌려보면 기존 대비 75.6% 정도 경제성이 있다. 강원도처럼 추가 에너지 안 들어가는 지리적 거점을 확보한다든지, 에너지 수송비용을 부담시키지 않는다든지 하는 방안의 고려가 필요하다.

김경민 : 하천수를 운용할 때 제 생각으로는 지자체 중심으로 운영하는 것이 맞다. 소각열을 예로들면 소각열은 지자체가 중심이 되서 열을 판매하고 있는데 소각열 자체가 활성화되기 전에는 가격이 제로에 가까웠다. 그런데 소각열이 한정되고 소각열에 대한 필요성도 많아지다 보니 소각열의 단가가 계속 올라가게 됐다. 지자체에서 운영하지만 10년 단위 15년 단위 계약을 맺을 때 옛날에 1000원이었다면 지금 2만원, 3만원 이런 식으로 계속 가격이 올라가고 있다. 제가 봤을 땐 지자체 중심으로 수열원을 개발하게 되면 지자체에서 필요한 양만 (개발)할 것이고 나중에 경제적인 측면은 운영하다 보면 여론에 대한 중요성이나 다른 열원보다 가격적인 우월성을 갖게되면 자동적으로 가격이 형성될 것이라고 본다. 그 다음엔 지자체 말고 민간이 들어올 수 있다. 처음에 활성화시키기 위해선 지자체 중심으로 갔으면 경제적으로 추후에 확보할 수 있는 방안이 되지 않을까 생각한다.

장기창: 이번에 신재생에너지로 가면서 수열에너지 조건이 해수의 표층수 및 하천수로 됐다. 하천수에는 댐과 호수가 속하게 된다. 

조용준 : 포함된다고 봐야 된다. 댐법상 하천수로 다 봐야 한다. 다만 호소수라고 개념을 지을 땐 하천구역 외에 있는 쉽게 말하면 하천이 아닌 곳에 있는 경우는 대부분 소규모기 때문에 수열을 쓸 수 없다. 바닥이 마르는 등 활용가능성이 사실 낮기 때문에 큰 규모의 댐들은 다 하천으로 보는 것이 맞다.  

장기창 :개인적으로 하천으로 유입되는 것은 모두 하천수로 봐야 한다고 생각한다. 하수 처리수를 하천으로 버리는데도 굉장히 깨끗하다. 이물질도 없고 물고기도 있다. 하수처리수도 하천수에 포함시켜서 수열을 확대하는 것이 좋지 않을까 한다.

또한 히트펌프를 써야만 재생에너지로 인정받는다고 말씀하셨는데 캐나다 미국 등은 냉각수로 쓸 때는 1차로 냉수를 만들고 2차로 칠러를 쓴다. 하천수를 가지고 냉방만 전용하는 것도 재생에너지로 포함시켜야 할지, 냉난방을 해야만 재생에너지로 인정할지 정리를 좀 했으면 좋겠다. 롯데월드가 난방 안하고 냉각수로만 쓴다. 냉각수로만 쓸 때도 신재생에너지로 카운트해야 하는지 정의해봐야 한다. 지열도 그것 때문에 딜레마가 있어 얘기가 많이 나오고 있다.

김영준 : REC는 말 그대로 신재생 이용해서 발전하는 것이 맞는 것 같다. 수열을 가지고 환산하면 복잡하다. 지열은 REC 안주니까 그걸로 동일하게 보면 될 것 같다. 박사님 말씀대로 여러 검토사항이 있지만 곧 입법예고가 되어 있는 상태라서 정리가 필요한 단계다. 신재생에 포함되느냐 하는 측면은 전체적으로 우리 사회로 보면 이익이 굉장히 많다. 이익을 추구하는 기업에 사회적 이익을 보고 투자하라고는 하기 힘들다. 롯데월드처럼 바로 앞에 강이 있으면 모를까 떨어져 있으면 비용이 더 들기 마련이다. 또 절감량에 대해 여러가지 설이 있다. 롯데월드는 처음에 성능을 체크할 설비를 넣을 필요가 없었기 때문이다. 롯데월드 입장에서는 냉난방만 잘되면 되지 이게 어느 정도 효율이 나오느냐를 체크할 설비를 넣을 필요가 없기 때문이다. 

정확한 데이터를 얻기 위해서는 신재생으로 지정이 되야 한다. 정부 투자를 통해 효과도 공식적으로 산정하고 초기 데이터도 얻어야 된다고 생각한다. 

▶좌장: 하천수를 어디까지로 보는가에 대해 말씀하셨는데, 현재 하천수에는 모두 다 포함되지는 않는 거 아니냐는 말씀이신가.

장기창: 하수처리수는 전혀 언급이 안 됐다. 하수처리수도 하천으로 가는 것이다. 

조용준: 하수를 별도로 외국같이 수열에너지에 포함되는지 여부를 보면, 일본 등은 하수자체를 이용해서 냉난방하는 경우도 수열에 포함시킨다. 하수도 하천수로 들어오며 하천수가 된다. 

장기창: 하천으로 가기 전 하수도 고려해야 한다.

이송이: 내부적으로도 검토했다. 환경부는 하천수를 포괄적으로 보는데 우리가 환경성에 따라 이건 되고 안 되고 하면 환경부랑도 안 맞는다. 어딘 재생에너지고 어딘 아니라고 할 만큼 전문성과 권한이 있느냐는 질문에 우리는 아니라고 판단해서 환경부가 정의하는 하천수를 따르고 있다. 상수의 경우는 상수원 관리규칙 있어서 따로 이용할 때 별도의 행정절차를 받아야 한다. 

김영준: 신재생에너지 시행령 단계에서 미주알 고주알 할 게 아니다. 지열도 히트펌프 쓰느냐 안 쓰느냐는 시행령에 안 나와있다.

김영준 : 법 상으로는 하천 구역에 포함되느냐 안 되느냐가 논점이다. 하수처리장은 기본적으로 하천구역에 포함 안 된다. 하지만 하수처리수가 하천으로 들어온다. 하수처리장 들어오기 전 물은 하천수에 포함되느냐 안되느냐는 아직 논의가 필요하다.

▶좌장: 여기 계신 분들도 구체적인 부분에 대해 합의에 이르지 못하시는 것 같다. 다음단계가 될 수 있겠지만, 수열을 하이브리드로 이용하는 것 등도 앞으로 산업부에서 해석해야 할 것이다. 빗물(우수)은 하천수는 아닌가.

김강원 : 하천에 들어오면.

▶좌장: 댐 및 하천에 흐르는 물과, 원수도 얘기됐고, 상수의 경우 법 적용을 봐야 한다는 얘기를 했다. 원수관이 1000km 깔려있다. 서울이 원수에서 물을 이용하는 것은 이러한 것이 적용된다고 보면 될까.

윤린: 제 의견 말씀드리면 인위적인 에너지가 추가적으로 들어가는 물은 재생에서 제외되는 것이 아닌가 생각든다. 발전 온배수는 조금 이상하게 되있는데 어떻게 보면 에너지를 투입해서 처리한 물은 우선적으로는 재생에서 배제하지 않았나.