봄∼가을 태양열에너지 계간축열조에 저장 후 겨울철에 공급
진천 친환경에너지타운, 미활용열원 활용 통해 냉방까지 OK
[이투뉴스] 봄부터 가을까지 뜨겁게 내려쬐는 태양열을 이용해 뜨거운 물을 축열조에 저장한 후 추운 겨울철 난방과 온수로 사용하는 친환경에너지타운이 검증을 마쳤다. 여기에 지열과 미활용 열원을 활용하면 지역에서 필요한 열에너지 수요 전체를 충당하고, 더불어 여름철에는 냉방까지 해결이 가능해 미래 에너지공급시스템으로 각광받을 전망이다.
한국에너지기술연구원(원장 곽병성)은 과기부 지원을 받아 실증연구를 수행하고 있는 진천 친환경에너지타운 시범사업이 1년여에 걸친 실증운전 기간 동안 성공적으로 운용돼 친환경에너지의 밝은 미래를 확인했다고 4일 밝혔다. 다양한 신재생에너지와 집단에너지를 융합한 새로운 형태의 친환경에너지타운이다.
이전 ‘연료전지+지역난방’이나 ‘지열+지역난방’ 등 단독 신재생에너지원과 지역난방을 융합하는 공급방식은 재건축 아파트단지 등에서 시도한 적은 있었다. 하지만 외부에서 공급되는 열원 없이 신재생에너지와 미활용 열원을 이용해 필요한 모든 열에너지를 자체적으로 충당하는 공급시스템은 이번이 처음이다.
진천 친환경에너지타운은 신재생에너지와 미활용에너지원을 이용 특정지역의 에너지자립을 목표로 지난 2016년 11월 준공식 이후 1년여 동안 실증운전을 수행했다. 충북혁신도시 내 7만2000㎡ 면적에 있는 고등학교와 도서관 등 6개 공공건물에 난방 및 급탕용 온수, 냉방용 열원을 공급하고 있다.
이 곳에는 태양열과 연료전지, 지열, 하수폐열, 태양광, 연료전지 등 신재생에너지 융·복합 설비를 구축, 모든 에너지수요를 자체적으로 충당하는 미래형 모델을 갖췄다. 특히 우리나라의 계절별 에너지 수요변화에 적합한 계간(季間) 축열식 열 공급기술을 국내 최초로 적용했다. 봄부터 가을까지 남는 열에너지를 계간축열조에 저장했다가 겨울철에 공급하는 방식이다.
실증연구를 진행한 에기연의 분석 결과 지난 1년 간 계간축열조와 연계된 태양열 시스템으로 약 63%의 난방 및 온수급탕 열원이 직접 공급됐다. 또 남은 열을 히트펌프의 저온열원으로 활용해 만든 에너지까지 포함하면 80%의 열에너지(약 480MWh)를 공급한 것으로 파악됐다.
나머지 부족한 열에너지는 지열과 하수열을 열원으로 이용하는 히트펌프를 통해 모두 공급했으며, 여름철 냉방기간 중에는 열을 냉수로 전환(흡수식 냉온수기), 고등학교를 제외한 5개 공공건물에 냉방열원으로 공급했다. 또 상대적으로 전기료가 저렴한 심야에 히트펌프를 가동해 생산된 냉·온열을 축열조에 저장했다가 주간에 공급함으로써 전력부하 평준화에도 크게 기여했다.
여기에 전력을 생산하는 태양광발전시스템은 실증단지 내 6개 공공건물에서 사용한 전력소비량의 1.37배(약 970MWh)를 생산한 것으로 측정됐다. 이처럼 신재생에너지 생산·활용으로 연간 2억5000만원 가량의 경제적 수익이 창출되고, 중형차 360대 배출량에 해당하는 720톤의 온실가스 감축도 이뤄냈다.
현재 에너지기술연구원은 실증연구를 지속적으로 수행하면서 보다 효율적으로 친환경에너지를 이용할 수 있도록 통합 시스템을 수정·보완하고 있으며, 유사한 시스템의 국내 확대보급을 위한 비즈니스 모델도 개발하고 있다. 더불어 공공건물 이용자의 요구사항을 반영해 각 에너지 설비의 최적 융복합 이용을 위한 통합시스템 및 제어로직 수정보완과 모니터링을 통한 성능분석도 함께 진행하고 있다.
에기연은 신재생 및 미활용 에너지 기반의 공급시스템을 갖춘 진천 친환경에너지타운을 스마트 제로에너지시티(Smart ZEC) 및 에너지 융복합 연구개발의 테스트베드로도 활용할 예정이다. 더불어 단위 지역 또는 도시 차원에 구축되는 에너지 네트워크를 통해 효율적인 분산에너지원의 이용방안도 제시한다는 방침이다.
실증연구를 수행하고 있는 이동원 에너지기술연구원 책임연구원은 “진천은 도심형 친환경에너지타운으로 모두 135억원이 투입됐다”면서 “해당지역에서 필요한 모든 에너지를 신재생과 미활용 열원을 통해 충당, 에너지 및 환경문제를 동시에 해결함으로써 기후변화 문제에 대응하는 미래형 에너지시스템”이라고 밝혔다.
채덕종 기자 yesman@e2news.com