신재생에너지 기반 4세대 지역난방 실증

[이투뉴스] 신재생에너지에서 나오는 저온 열원을 공동주택 난방과 온수로 이용하는 차세대 지역난방 공급시스템이 본격적인 실증에 들어간다. 서울 마곡지구에 내년 말까지 시범설비를 완공, 성과를 확인한 후 2023년부터는 전체로 확대한다는 계획이다.

서울시(시장 박원순)와 서울에너지공사(사장 박진섭)는 친환경 스마트에너지시티로 조성 중인 마곡지구에 신재생에너지 및 4차 산업혁명 기술을 기반으로 에너지 효율성을 높인 ‘차세대(4세대) 지역난방’ 실증을 시작한다고 밝혔다. 실증은 마곡지구 내 신축 예정인 ‘(가칭)농업공화국’에 관련 설비를 착공, 내년 말 설치를 완료할 예정이다.

스마트에너지시티는 첨단 ICT 기술을 활용해 친환경에너지 이용을 늘리고 시민들의 삶의 질을 높이는 새로운 도시 발전 모델이다. 시는 마곡지구를 서울의 대표적인 스마트에너지시티로 조성하기 위해 각종 4차산업 기술을 활용하고 있으며, 이번 4세대 지역난방은 정부의 ‘스마트제로에너지시티 연구개발’의 하나로 추진된다.

마곡지구는 개발 당시부터 친환경에너지 도시로 계획돼 상업·업무지역 건물 수요 5% 이상을 태양광발전으로 충당하도록 함으로써 신재생에너지 설치 비율이 높은 곳이다. 마곡지구 내 기반시설과 생활환경의 이상·사고 등을 감지해 체계적으로 대응할 수 있도록 한 ‘통합관제센터’도 운영 중이다.

‘4세대 지역난방’은 40∼70℃의 저온수를 이용하는 한편 태양광 등 열수송관 주변의 신재생에너지도 함께 활용, 다양한 열원을 이용할 수 있다는 장점이 있다. 현재 열병합발전소 같이 지역거점의 대형 열생산설비에서 100℃가 넘는 고온·고압수를 만들어 공급하는 3세대에 비해 한 단계 진화된 방식으로 평가받는다.

최근 덴마크, 독일, 영국 등에서도 탄소 배출을 줄이기 위해 단열성능을 높인 패시브 주택단지에서 4세대 지역난방을 시범 적용, 운용하고 있다. 이는 건축단열 기술과 자재성능 향상으로 건물의 열부하가 줄고 있는데다 신재생에너지 보급이 늘면서 저온의 열에너지 활용 필요성이 커졌기 때문이다.

특히 서울시와 공사는 4세대 지역난방과 함께 ‘스마트 열 그리드’도 구축한다. 전력망에 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 같은 4차산업 기술을 적용해 난방열 공급·사용 정보를 실시간 수집, 열 생산자와 사용자가 정보를 주고받는 방식이다. 난방열 사용 현황을 실시간 파악할 수 있기 때문에 생산자는 열생산을 효율적으로 조절할 수 있고, 소비자는 남는 열을 팔 수 있어 생산자와 사용자가 열을 사고 파는 ‘스마트 열거래’가 가능해진다. 

4세대 지역난방과 스마트 열 그리드가 구축되면 안전성이 강화되는 것은 물론 태양열·연료전지 등 사용할 수 있는 열원(지역난방 회수관 온수(50~55℃)를 다시 사용)이 다양해지면서 연료 사용량이 줄고, 온실가스와 미세먼지 저감에 효과가 있을 것으로 기대된다. 또 4차산업 기술을 적용하면 보다 정밀하게 열 사용량을 예측, 이용해 에너지이용효율을 높일 수 있다.

아울러 에너지 프로슈머 간 열거래가 가능해져 에너지산업 활성화에도 기여할 것으로 예측된다. 이는 신재생에너지가 설치된 건물에서 활용하고 남은 열을 지역난방사업자에게 판매하고, 사업자는 이러한 저가열원을 받아 다시 열에너지가 필요한 다른 곳에 판매할 수 있다.

특히 이러한 차세대 집단에너지 기술은 별도 설비를 갖출 필요 없이 기존 지역난방 공급망을 그대로 이용할 수 있어 경제적이라는 분석이다. 또 고온수와 달리 열수송 과정에서 열 손실이 적어 발전효율이 향상되고, 사용자 수요에 맞게 고온수부터 저온수까지 제공하는 다단식 열 공급체계 구성이 가능하다는 것도 장점이다.

실증은 강서구 마곡지구에 2022년 신축 예정인 ‘(가칭)농업공화국 건물’ 일부 공간(500㎡)에서 이뤄진다. 4세대 지역난방을 실제로 가동하면서 열원을 원격으로 실시간 최적 제어하는 ‘스마트 에너지시스템’과 4세대 지역난방이 현실적으로 사용 가능한지와 효과 등을 살펴볼 예정이다.

김호성 서울시 녹색에너지과장은 “도시는 난방에 많은 에너지가 소비되는 분야로 미세먼지와 온실가스 발생비중도 높다. 이를 줄이기 위해 난방에너지 이용효율 향상은 중요한 과제”라며 “4세대 지역난방 도입이 도시에너지 혁신을 가져올 수 있도록 마곡지구의 상용화 기반 마련을 통해 보급 활성화를 이끌겠다”고 말했다.

채덕종 기자 yesman@e2news.com