날짜 2013-01-18 오후 3:02:47
제목 열병합발전, 녹색한국 만든다 · · · ①
글쓴이 관리자 조회 2251
내용


고유가시대 에너지절약 대안 ‘급부상’

고효율기기 열병합발전시스템 ‘주목’

열병합발전시스템(Co-Gneneration System)은 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 얻는 종합에너지시스템. 즉 발전에 의한 전력 외에 발전에 수반되는 열에너지를 회수해 이용하므로 에너지의 종합 열이용 효율을 높이는 시스템으로 주목받고 있다.

이 때문에 산업분야에서는 이전부터 보일러와 배압증기 터빈구동발전기에 의한 열병합발전으로 널리 이용돼 왔지만 최근 소형가스엔진과 터빈의 개발로 열병합발전시스템의 소형화 및 고효율화가 가능해짐에 따라 건물이나 아파트단지의 에너지절약형기기로 주목받게 됐다.

국내에서는 목동, 평촌, 분당 등 신도시를 중심으로 대규모의 집중형 열병합발전시스템이 추가됐으나 최근에는 일본과 같이 개별 건물이나 단지에 직접 설치하는 분산형 열병합발전시스템 보급도 활기를 띠고 있다.

열병합발전시스템은 산업체, 건물 등에 필요한 전기·열에너지를 보일러 가동 및 외부 전력회사의 수전에 의존하지 않고 자체 발전시설을 이용해 일차적으로 전력을 생산한 후 배출되는 열을 회수해 이용하기 때문에 기존 방식보다 30~40%의 에너지 절약효과를 거둘 수 있어 정부차원에서도 에너지이용효율화 방안으로 적극 권장하고 있다.

또한 구성기기, 대응하는 부하, 운전방식 등에 따라 여러 가지로 분류되며 원동기 종류에 따라서는 증기터빈 방식(산업용 대용량), 가스터빈 방식(산업용, 건물용), 디젤엔진 방식(산업용, 건물용), 가스엔진 방식(건물용)으로 분류할 수 있다.


열병합발전시스템을 주로 많이 적용하는 곳은 산업체의 경우 증기와 전기를 많이 사용하는 염색, 피혁, 화공, 식품, 제지, 목재업종이며 건물은 열을 많이 쓰는 호텔, 병원, 백화점, 스포츠시설 등이다.

적용 형태별로는 자가발전방식과 집단에너지 공급방식이 있는데 자가발전방식으로는 산업체 자가용열병합발전과 건물 자가용열병합발전으로 구분할 수 있다. 아울러 집단에너지 공급방식으로는 산업단지 열병합발전과 지역냉난방 열병합발전으로 분류된다.

넓은 의미로는 1차 에너지에서 연속적으로 2종류 이상의 2차 에너지를 발생시키는 시스템이다.

이는 전력과 에너지를 동시에 생산하며 배열을 효과적으로 이용함으로써 종합에너지 이용효율이 75~95% 정도로 향상되며 분산형 전원으로써 하절기 전력피크의 분산용으로 이용할 수 있어 안정된 전력 수급에 기여할 수 있다.

무엇보다 원격지 전력송신에 의한 설비비 및 송신 손실을 줄일 수 있으며 전력의 자체 생산으로 계약전력 감소에 의한 전력요금 저감 및 전력회사에 역 판매 시 전력 판매수입이 가능하다. 특히 도시가스를 이용할 경우 이산화탄소 억제 및 환경공해 문제에도 기여한다.


열병합발전시스템 경제성

열병합발전시스템을 적용하면 경제성뿐만 아니라 제한된 자원의 재활용과 환경보호 측면 등에서 국가적 이익이 크다. 이미 선진국에서는 열병합발전시스템이 일반화돼 가고 있고 각국 정부에서도 적극 권장하는 추세다.

우리나라의 경우 소형 가스열병합발전설비가 100만kW 보급 시 원자력발전소 1기 건설비용 1조6,000억원을 절감하는 효과를 기대할 수 있다. 또한 최근 48개 아파트에 대해 도입타당성분석 실시결과 에너지의 종합이용효율 향상으로 기존 난방방식대비 평균 약 20%의 에너지절감 및 에너지비용 약 30%를 절감할 수 있는 것으로 분석되었다.

소형열병합발전시스템의 구축은 지구 온난화 방지를 위한 국제기후변화협약(UNFCCC)의 이산화탄소(CO₂) 감축규제가 본격화되고 있는 현실에서 화력발전 방식보다 30~50% 온실가스 배출 감소효과가 있고 청정연료 사용으로 황산화물과 질산화물의 배출 감소효과를 기대할 수 있어 환경친화적이라는 평가다.

그러나 현재 전체 전기 사용 중 열병합이 차지하는 비중은 미국이 9%, 스위스가 77%, 독일이 40%에 해당한다고 한다. 그러나 우리나라의 경우 열병합은 아직 걸음마 단계이다. 그 이유는 전기값에 비해 상대적으로 높은 연료비용, 초기의 높은 투자비용, 열병합의 경제성을 분석할 수 있는 툴(Tool)의 부족 및 이에 대한 인식부족 등을 들 수 있다.

열병합발전시스템을 도입하기 위해서는 아파트단지의 전기와 열에너지의 소요량을 통해 열병합발전시스템 사용 규모를 정해야 한다. 열병합발전시스템은 이론적으로 100kW 이상의 전기를 필요로 하면 어떤 곳이든 가능하나 규모가 크면 클수록 비용을 절감할 수 있고 초기 투자비용의 회수기간도 짧아진다. 이때 고려할 사항은 평균 열사용량이 시간당 100만Btu 또는 25만kcal 이상 돼야하며 적어도 전기와 열을 동시에 연중 4,000시간 이상은 사용해야 한다. 물론 열과 전기를 연중 균등하게 사용한다면 이상적이겠지만 난방과 전기를 주로 사용하는 아파트단지에서는 세심하게 고려해 봐야 할 부분이다.

또한 아파트단지의 전기비용과 연료비용도 비교대상이다. 전기요금이 높고 연료값이 낮을 수록 유리한 것이 열병합발전시스템이다. 열병합은 1년 365일 연속적으로 가동해야 하기 때문에 정확한 연료비용 계산이 매우 중요한데 가스 열병합의 경우 10년의 내용연수를 가정한다면 연료비는 전체 플랜트 비용의 70~80% 이상을 차지할 만큼 절대적으로 중요하기 때문이다.


도시가스사, 집단에너지사업 진출 확대

최근 송파문정지구 집단에너지사업자 선정과 관련 대한도시가스가 한국지역난방공사와의 대결에서 막판 뒤집기에 성공했다.

지난달 54만8,000m² 규모의 상업지구인 송파문정지구 집단에너지공급권을 둘러싸고 지역난방공사와 대한도시가스가 맞붙은 가운데 11월29일 열린 평가회의에서 대한도시가스가 공급허가권을 획득하게 된 것이다.

이번 집단에너지공급은 양사 모두 열병합발전기를 별도로 설치하지 않고 기존의 시설과 연계해 배관설치만으로 운영 계획을 세운 바 있다.

이에 따라 대한도시가스는 2012년부터 2013년 입주 전까지 하남 연계배관 부설 등을 통해 열공급 준비를 차질 없이 수행한다는 계획이다.

대한도시가스의 관계자는 “그동안 지역난방공사가 잠식해왔던 송파구와 강남구 접경에 사업권을 확보함으로써 집단에너지 사업기반을 공고히 하고 위례·하남·강동·송파를 아우르는 집단에너지사업벨트를 구축하게 됐다”라며 “최근 있었던 SK E&S으로의 경영 단일화 이후 이룬 성과로 그 의미가 더 크다”고 전했다.

한편 대한도시가스는 현재 강동과 하남지구에 집단에너지사업권을 허가받아 열병합발전시스템을 건설 중에 있으며 강동지구 즉 강일 1, 2지구와 고덕지구 등 총 2만6,500여세대에 열을 공급키로 하고 허가를 받아 집단에너지사업에 뛰어 든 후 2010년 11월 일부를 준공, 현재 공급 중이다.

또한 하남 미사보금자리지구(546만2,000m²)는 2009년 사업허가를 받아 열병합발전시설을 건설 중으로 대규모 집단에너지사업자 대열에 합류했다. 무엇보다 집단에너지사업자의 가장 고질적 문제인 LNG 공급비용과 관련해 경쟁력이 충분하다는 것이 업계의 평가다.

1990년 법인 설립 후 익산과 정읍지역에 도시가스를 공급하고 있는 전북에너지서비스도 익산 제1ㆍ2산업단지 집단에너지사업을 비롯해 배산-장신지구와 부송 주공아파트에 지역난방을 공급하고 있다. 뿐만 아니라 삼천리의 안산도시개발 인수, 인천도시가스의 청라에너지 설립참여, 서해도시가스와 전북도시가스의 미래엔인천에너지 설립참여 등도 도시가스사들의 적극적인 집단에너지사업 진입을 보여주는 실례다.


하수열도 에너지가 된다

집단에너지사업의 고질적인 문제였던 열원 확보에 있어서 하수열이 새로운 대안으로 급부상 할 것으로 전망된다.

휴다임의 하수열을 열교환기를 통해 냉난방 열원으로 사용하는 사례에 관계자들의 이목이 집중됐다.

김시헌 휴다임 에너지사업부 본부장은 하수이용 냉난방시스템 적용 사례 발표를 통해 “하수열의 온도차를 이용해 냉난방에너지로 활용, 히트펌프를 활용하는 부분까지는 지열하고 같은 원리”라며 “하지만 휴다임은 열교환기가 다양한 형태지만 하수 관로에 설치할 수 있는 것을 고려해 건물 앞 60여미터의 열교환기를 설치, 1ㆍ2층의 상가에 하수열 냉난방을 공급하고 있다”고 전했다.

또한 김 본부장은 “이는 에너지 효율에 대한 부분이나 입주 상가들도 매우 만족해하기는 하나 공공청사가 아닌 민간 건물이기 때문에 하수를 전체 사용할 수 없다는 강동구의 지침에 따라 일부만 활용하게 된 것”이라며 “하수열이 신재생에너지에 포함되지 않아 역차별을 받고 있다”고 주장했다.

정부는 하수열이 신재생에너지가 아니기 때문에 통계를 따로 잡아야 한다며 지원을 꺼려함으로써 사업에 차질이 빚어지고 있다는 것이다.

이어 김 본부장은 “비싼 태양광에 사용하는 일부 비용만을 투입하면 큰 효과를 가져올 수 있는 부분이 크다”라며 “이에 대해서 정부가 정책적으로 추진해야 할 필요성이 있다”고 덧붙였다.

휴다임은 서울시 신청사와 동대문디자인플라자&파크에 하수열 활용을 위한 열교환기 적용안과 하남미사지구 보급자리 주택도 강변을 끼고 있어 물환경이 좋은 지역으로 지하수 관로를 이용한 냉난방을 제안한 상태라고 말했다.


에너지절약, 소형열병합 주목

지난 2003년말까지 산업용을 제외하고 천연가스를 이용하여 열병합발전을 하고 있는 국내업체는 총 32개소로 용량으로는 9만9,800kW이며 국내 총 발전용량의 0.2%로 주로 가스엔진 열병합발전이 주를 이루고 있다.

가스 열병합발전을 도입한 부문별로는 아파트가 13개소로 가장 많았고 병원이 7개소, 복합건물과 업무용빌딩이 각각 5개소, 위락시설과 호텔이 각각 1개소다.

최근 설치되고 있는 열병합발전설비 용량의 추세를 보면 과거에 많이 보급되던 1,000kW급 이상의 큰 용량의 열병합발전설비보다는 500kW 미만의 소형열병합발전설비의 보급이 점점 늘어나고 있으며 2000년 이후에는 주로 아파트를 중심으로 보급이 확대되는 추세를 보이고 있다.

아울러 국내에서 ESCO 등록기업 169개사 중 소형열병합발전시스템사업을 추진하고 있는 업체만하더라도 약 40여개사에 이르는 것으로 알려졌다.


발전방향

에너지도 마켓프라이스에 따라 소비자가 움직이기 때문에 정부가 에너지원별간 가격경쟁력을 마련해 줘야 할 것이라는 지적이 나왔다.

김인수 에너지관리공단 녹색성장정책실 실장은 ‘지속가능한 에너지정책 및 전력수급 관리방안’을 주제로 한 토론회를 통해 최근 국내 열병합발전소는 전기냉난방에 밀려서 대거 철거 중이며 가스냉방 및 흡수식냉방기도 대부분 철거되고 있는 실정이라고 전했다. 이는 전기요금이 다른 에너지원보다 매우 낮기 때문에 시장논리에 따라 전기로 전환이 급진전되고 있다는 것이다.

과거 에너지효율이 높다고 해서 설치된 열병합발전소가 최근에는 철거되고 있는 실정이라며 정부가 전기요금을 낮춰 놓음으로써 이렇게 만든 것이라는 분석이다.

김 실장은 “세계에서 제일 큰 전기로를 보유한 나라는 우리나라다”라며 “정부가 원전에만 집중하다보니 에너지원별간 가격차이가 크기 때문에 마켓프라이스가 불균형적으로 형성되고 있다”고 문제점을 제기했다.

이는 소비자는 가격에 따라 움직이기 때문에 올바른 에너지정책을 위해서는 에너지원별간 적정한 요금을 책정함으로써 소비가 몰리는 것을 조정할 필요가 있다는 설명이다.

양이원영 환경운동연합 에너지기후국장도 이에 의견을 같이 했다. 양 국장은 “에너지소비와 전력소비를 늘리는 것은 잘못된 국가 에너지정책 때문”이라며 “에너지이용합리화부분에 대해서 국가가 ESCO사업을 진행하고 있지만 활성화되지 못하고 있는 것으로 보이는 가운데 소비자가 직접 혜택을 누림으로써 스스로 소비를 줄일 수 있는 방안을 마련하는 것이 더 효율적이다”고 주장했다.

김영환 지식경제위원회 위원장은 “지난 1년 동안 후쿠시마 원전폭발, 사상초유의 정전사태 등은 우리의 환경이 얼마나 파괴됐는지 보여주는 실례”라며 “후쿠시마 이전과 이후의 변화없이 정부가 전력을 50%가 넘게 확대하려고 하면서 정부는 오히려 세계에 우리나라의 원전기술에 대해 자랑하고 있다”고 말했다.

김 위원장은 또 “원전이 완전한 에너지가 아니고 상당히 많은 문제를 안고 있기 때문에 가능하다면 원전을 최소화해서 가져가야한다고 생각한다”라며 “국가의 전략을 녹색성장 녹색발전으로만 생각할 게 아니라 신재생에너지가 실제로 원전의 대안이 될 수 있도록 정부는 전기요금을 현실화 해야한다”고 촉구했다.

집단에너지사업은 분산형전원으로 국가에너지공급체계에 중요한 역할을 감당하고 있다. 기후변화협약에 대한 가장 합리적인 대안으로 IEA에서도 적극적으로 보급 확대를 추진하고 있으며 정부의 저탄소 녹색성장정책에도 정확히 부합하는 합리적인 사업이라 볼 수 있다.

이는 국가적으로 에너지이용효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 양질의 에너지를 공급함으로서 국민생활의 편익을 증진시킬 수 있다는 것이다. 이에 따라 최적설비 구성 및 신재생에너지, 소각열 등을 적극 활용한 에너지이용효율 극대화 등의 질적 성장이 필요하다고 정부 유관기관들은 내다봤다.

집단에너지를 둘러싼 다양한 환경변화를 반영해 지속적 성장을 위한 발전전략의 모색으로 탁월한 에너지이용효율 제고 및 온실가스배출 감소효과로 녹색성장실현의 중추적 역할이 될 수 있을 것으로 전망된다.[투데이에너지 김나영 기자]

[기사원문바로가기]



첨부
 
회사소개 공지사항 오시는 길 사이트맵 ams