임해지역 ‘탄소 중립’ 위한 ‘수열(水熱)’ 실용화 확대 방안
임해지역 ‘탄소 중립’ 위한 ‘수열(水熱)’ 실용화 확대 방안
  • 김현주 선박해양플랜트연구소 해수에너지연구센터 박사
  • 승인 2021.01.08 08:54
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[현대해양] 최근 정부는 2050 탄소중립을 선언하고 다각적인 실천 전략을 수립하고 있다. 신재생 에너지 확대, 탄소 이용 및 저장 등을 모색하고 있으며, 공공 및 민간 건물에 친환경에너지를 100% 이용하게 하는 등의 시책도 검토하고 있다. 이와 관련해 해수부는 내년에 ‘해양수산분야 2050 탄소중립 로드맵’을, 국토부는 ‘건물부문 2050 탄소중립 로드맵’을 수립할 계획이다.

탄소 중립을 위한 재생에너지의 개발 및 이용 확대는 내륙, 임해, 도서 등의 각 지역에 풍부하고 가용한 에너지원을 대상으로 하여야 하고, 자원과 용도를 융·복합하여 효율화할 필요가 있다. 우리나라 임해지역에는 인구 27%가 거주하고, 산업단지 71%가 위치하고 있다. 최종에너지의 약 67%가 냉난방, 급탕 등의 열에너지로 이용되고 있으므로 해수열을 효과적으로 활용하는 것이 임해지역에서는 유용한 에너지 이용 합리화 수단이 될 수 있다. 특히, 해양심층수개발업체, 발전소, 수산양식장, 횟집타운 등이 산재해 있고, 1일 1억 7,000만 톤 이상의 해수를 취수하고 있는 바닷가이기에 잠재력은 충분하다고 할 수 있다.

그러나, 임해지역에 가용한 해수 취수시설이 많음에도 불구하고, 제도상 한계로 해수를 수열원(水熱源)으로 이용하는 데는 한계가 있다. 대표적인 사례로서 해양심층수는 활어 보세창고에서 수입산 대게나 왕게 등을 신선하게 보관하는 청정 냉해수를 이용되는 에너지원이다. 즉, 막대한 전기를 소모하며 전기 냉각기를 돌리는 대신 차가운 해양심층수 에너지를 이용하여 전기비용을 대폭 절감하고 있다.

해양심층수를 이용하고 있는 활어 보세창고가 일반 보세창고에 비해 에너지를 절감하고 있는 이득을 계산해 보면 확연해진다. 25톤 용량의 수조 70개에 대게를 보관한다면 공기열원 냉동기 이용시 연간 1만 MWh 이상의 전력이 소모된다. 해양심층수 취수시설이 있는 경우, 취수 및 급수 펌프를 돌리는데 2,000MWh 정도면 충분해 연간 약 10억 원의 전력 비용이 절감될 뿐 아니라 932톤의 이산화탄소의 배출이 저감되는 효과가 있다.

현재, 표층해수나 하천수를 히트펌프를 이용하여 재생에너지로 이용하는 경우, 보조금이나 REC(신재생에너지 공급인증서) 등으로 지원을 받을 수 있다. 그러나, 해양심층수는 이러한 재생에너지 ‘수열’에 포함되지 못하는 아쉬움이 있다. 뿐만 아니라 양식장이나 횟집에서 배출되는 해수도 수열에 포함되지 못하여 그냥 버려지고 있어 에너지 이용 합리화를 위한 재고가 필요하다.

‘신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법(시행령)’에서 수열에너지 기준 및 범위를 ‘물의 열을 히트펌프를 사용하여 변환시켜 얻어지는 에너지’ 및 ‘해수의 표층 및 하천수의 열을 변환시켜 얻어지는 에너지’로 한정하고 있어서 해수에너지 이용 촉진을 위해서는 다음과 같은 3가지 과제를 합리적으로 풀어야 한다.

첫째는 ‘해수의 표층 및 하천수’로 한정된 ‘수열에너지’ 정의에 ‘해양심층수’도 포함시키거나 ‘해수의 표층’을 ‘해수’로 수정하여, 해양표층수, 해양심층수, 연안저층수 등을 모두 포함시키도록 하여야 한다. 하천수는 수심 제한이 없기 때문에 수심 100, 200m의 수열도 이용할 수 있다.

둘째는 ‘물의 열을 히트펌프를 사용하여’로 표현된 방법 또는 수단을 ‘물의 열을 직접 열교환 또는 히트펌프를 사용하여’로 확대하는 것이 바람직하다. 히트펌프가 자연열을 이용하여 적은 전력으로 온열이나 냉열을 만드는 효과적인 장치이지만 전력 소모의 관점에서 더 좋은 직접 열교환 방법이 못 들어오게 막는 수단으로 활용되는 것은 바람직하지 않다. 전술한 바와 같이, 해양심층수를 이용할 경우에는 열교환기만으로도 냉각, 냉방 및 냉장 등에 이용하는 것이 가능하다. 한편, 뜨거운 해수온천이 있다면 열교환하여 난방이나 급탕도 가능할 것이다.

셋째는 해수가 가진 열은 모두 수열로 인정해주는 것이 필요하다. 해수 원수뿐만 아니라 양식장, 횟집에서 배출되는 해수도 유용하게 활용할 수 있을 테지만 ‘폐열’로 인식되어 대접 받지 못하고 있다. 반면에 화력발전소의 온배수도 배출되는 해수이지만 수열에 포함되어 있고, REC도 부여받고 있다. 따라서, 취수시설을 새로이 건설해야 하는 표층 해수 뿐 아니라 임해지역에 건설된 기존 시설의 해양심층수 및 배출수 등도 재생에너지원으로 이용될 수 있도록 허용해야 한다.

2010년 초반만 해도 해수온도차 에너지는 신재생에너지로 포함되지 않았다. 해양수산부에서 ‘해양심층수의 에너지 이용 기술 개발: 해수 냉난방 이용 및 해수 온도차 발전 기술’ 연구개발사업을 하면서 실용화하기 힘든 규제가 있어서 산업부와 3년여에 걸친 줄다리기와 국무조정실 조율을 거쳐서 공공설치 의무화, 신재생에너지 지원사업 대상이 되었다. 연구개발과 시범사업은 해양수산부가 담당하고, 이를 바탕으로 일반(보급)사업은 산업부가 지원해 주는 성공적인 부처간 협업을 이루어냈다.

당시의 협력 정신과 상호 이해의 경험을 살려서, 해수열에 대한 수열의 정의와 방법, 그리고 범위를 관련 부처들이 합리적으로 살펴보고, 활성화되도록 도와주는 것이 임해지역에서의 탄소 중립 실현에 도움이 될 것이다.

지구 온난화에 따른 기온의 상승과 급격한 변동은 냉방 수요의 급증, 국지적인 냉난방 수요 변화를 불러 올 것이라는 예상이 많다. 오스트리아 국제응용시스템분석연구소는 지구 기온이 소폭 상승해도 2050년께 세계 에너지 수요가 11~27% 증가하고, 온실가스 배출로 기온이 많이 오르면 최대 58%까지 증가할 수 있다는 경고를 흘려듣지 말아야 할 것이다.

이를 완화하기 위한 탄소 중립의 실현을 위한 노력은 가용한 재생에너지를 환경친화적으로 이용하는 방안으로부터 찾아야 할 것이다. 이를 달성하기 위한 그린 뉴딜로 효과를 높이기 위해서도 해양수산부를 비롯한 정부 부처 및 산하기관들이 임해지역의 공공건물에 대한 신재생에너지 설치의무화, 친환경에너지타운 및 에너지자립마을 조성, 어촌뉴딜 300 등을 실시함에 있어서 수열(해수열)을 비롯한 재생에너지의 개발 및 이용에 보다 큰 관심을 가져야 한다.


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