[한국에너지신문] 정부가 제3차 에너지기본계획에서 비전력 에너지 활용 확대 계획을 밝혔다. 활용되지 않고 버려지는 열 사용의 확대를 위해 ‘국가 열지도’를 오는 2021년까지 구축하고 지역별 폐열을 연계하는 열 중개 서비스 사업자도 육성한다는 구상이다.

최근 LNG 냉열에 대한 다양한 쓰임도 다시 주목받고 있다. LNG 기화 시 발생하는 열은 냉동창고, 데이터 센터 등 다양한 수요를 가지고 있으며 수소연료전지 사업과의 연계도 가능해 열 시장 확대의 새로운 동력원이란 평가다. 해외 가스전에서 기체 상태로 추출된 NG(천연가스)는 국내에 선박을 이용해 수입된다.

이때 부피를 줄여 대량 운반하기 위해서 선박 저장탱크에 액화 상태인 LNG(액화천연가스)로 저장된다. 기체는 부피가 커서 선박으로 장거리 이동 시 적합하지 않기 때문이다.

생산지에서 가스처리설비로 불순물이 제거되고 -162℃로 액화된 기체 상태의 천연가스는 액체 상태의 천연가스, 즉 LNG로 변환된다. 천연가스의 부피는 600분의 1로 줄어들고 약 -162℃의 액체로 바뀌면서 냉열 에너지가 생긴다.

국내에 들어온 LNG를 사용하기 위해서는 다시 기화하는 과정이 필요하다. LNG는 발전소와 도시가스사에 공급되기 전에 다시 기체 상태로 변화돼 배관망으로 보내진다.

기화 과정에서 냉열이 발생하고 이 에너지는 해수와 공기 중으로 방출된다. 가스공사에 따르면 LNG 1㎏당 202㎉의 에너지가 발생한다고 한다.

관련업계는 버려지는 열에 대한 다양한 사용 방안이 마련돼야 한다고 입을 모은다. 냉열을 이용하는 발전을 신재생에너지 포함돼야 한다는 목소리도 나오고 있다.

신재생에너지에 포함되면 정부 지원 등으로 업계의 투자비 부담이 낮아지기 때문이다. 일본은 이미 1970년대에 냉열발전에 성공, 현재 16개의 냉열발전소를 가동 중인 것으로 알려졌다. 국내에서는 발전소 공장에 사용되는 에너지 공급, 초저온을 이용하는 냉열 물류센터 건설 등에 사용방안이 추진되고 있다.

발전·초저온 물류 창고 등 다양한 사용 가능
이산화탄소 포집 활용·전력 절감 효과 탁월
업계, “버려지는 열에너지 사용 방안 마련해야” 

■ 중부발전, 냉열 활용 발전소 이산화탄소 포집과 설비 전력 공급

중부발전은 LNG 기화 공정에서 발생하는 -162℃의 냉열을 자사 발전소에서 나오는 이산화탄소의 포집과 액화설비에 활용하기로 했다.

중부발전은 지난 2월 보령시와 보령LNG터미널과 지역상생 및 온실가스 감축을 위한 ‘보령LNG터미널 냉열활용 업무협약’을 체결하고 보령LNG터미널에서 발생되는 냉열을 중부발전 보령발전본부에서 운영하는 국내 최대 규모의 습식 이산화탄소 포집 설비 및 액화 설비 등에 활용하기로 했다.

보령LNG터미널에서는 연간 350만 톤의 LNG를 다룬다. 현재 20만㎘ 규모의 LNG 저장탱크 3기를 가동하고 있고 앞으로 7호기까지 건설돼 가동할 경우 3300㎡ 규모의 창고 189동에 활용할 수 있는 에너지가 기화 시 발생된다.

발전소는 냉열 활용으로 발전소 내의 전력 절감과 연간 1만여톤의 온실가스 감축 효과가 있을 것으로 평가하고 있다. 더불어 보령발전본부는 보령LNG터미널과 부지 경계가 맞닿아 있어 최적의 활용여건을 가지고 있다.

향후 보령시는 전기 냉동기 대신 냉열을 활용한 수산물 냉동창고 등을 건립하는 방안도 구상하고 있다. 향후 드라이아이스 생산, 냉열 발전 등 냉열을 활용하는 여타 사업으로도 확장 가능성도 열려 있다. 버려지던 냉열을 수익 창출에 활용하는 사례이다. 

■ 가스公-인천항만, 인천 신항 골드체인 클러스터 조성사업 추진 

인천 신항 콜드체인 클러스터는 인천 신항 배후단지에 가스공사 인천 LNG 기지에서 발생하는 초저온 LNG 냉열을 재활용하는 냉동·냉장창고 집적단지이다.

가스공사는 인천항만공사와 지난 2016년 관련 협약을 체결하고 인천 LNG 생산기지 냉열 활용 방안을 다방면으로 검토해 인천 신항 콜드체인 클러스터 조성사업을 추진 중이다. 지난 5월에는 가스기술공사가 인천항만공사와 냉열공급시설 운영사업에 대한 업무협약을 체결하고 사업 확장에 힘을 보탰다.

가스기술공사와 항만공사는 앞으로 콜드체인 클러스터 구축사업의 핵심인 냉열공급시설 운영사업에 대한 기술협력 및 업무제휴를 추진한다. 냉열공급시설의 설계, 시공 및 시운전 분야에서의 기술검토와 시설의 운영 인원에 대한 Training 및 장기운영 방안에 대해 협력한다. 또한 LNG 등 냉열 활용기술 및 사업화 등 각종 정보조사와 기술 자료도 교환한다.

가스기술공사는 천연가스 설비에 대한 정비와 엔지니어링 및 EPC사업, 기술개발을 전담하고 있는 국내 최고의 가스 설비 전문기술회사이다. 5개 LNG 생산기지 전체설비와 4854㎞에 이르는 전국 공급 주배관망에 대한 유지보수 및 안전점검 활동을 수행한 경험이 있어 안정적인 냉열의 공급이 가능해 성공적인 콜드체인 클러스터 구축사업을 수행할 것이란 평가다.

양 기관은 향후 콜드체인 클러스터에 입주하는 냉동창고 운영사가 안정적으로 냉열을 공급받고 성공적인 물류사업을 영위할 수 있도록 역량을 집중할 계획이다.

■ 유진초저온, 국내 최초 LNG 냉열 활용 물류센터 가동

지난 3월에는 유진초저온(대표 양원돈)이 세계 최초로 에너지 완전 자립형 초저온 물류센터를 평택에 건설했다. 오성 외국인투자산업단지에 들어선 복합물류센터는 국내에서 LNG 냉열 융복합시스템을 적용한 첫 번째 사례이다.

LNG 냉열기술과 태양광, 연료전지 등 관련 기술을 융합해, 외부 에너지를 전혀 사용하지 않고 설계된 물류센터이다. 센터는 수도권이 인접한 평택항에 건설돼 수도권 냉동물류 시장에도 파급효과가 크다.

오성물류센터는 LNG 냉열기술로 일반 냉동창고에 비해 평균 70% 정도의 전력 절감 효과를 가져왔다. 특히, 기존의 LNG 냉열기술은 LNG 기지 바로 옆에 위치해야만 이용할 수 있었지만, 이 센터는 거리가 멀리 떨어져 있어도 활용 가능한 세계 최초 탱크로리 방식의 에너지 융복합기술을 도입해 입지의 한계를 극복했다.

더불어 센터 건물에는 태양광 패널, 연료전지발전 및 에너지저장시스템을 함께 설치해 독자적 운영이 가능한 시스템을 구축했다. 냉열을 이용한 물류센터는 일본에서 시작됐지만 재생에너지와 결합해 공장의 독립적 에너지 자립을 이룬 곳은 이곳이 세계 최초이다.

연면적 16만 2223㎡에 지하 1층, 지상 7층 규모의 냉장창고 3개 동과 가공처리장, 사무연구동 등으로 구성됐고 냉동, 냉장, 상온창고에서 총 11만 4940톤의 농수축산물 수용이 가능하다.

■ LNG 냉동창고, 소비 전력 낮고 설비 간단

LNG가 기화 시 주위의 열을 가져와 주위 온도가 낮아진다. 이 원리를 냉동에 이용하는 방식이다. 전기 냉동고와 비교해 설비가 간단하고, 부지의 효율적 사용이 가능하다.

소비 전력도 1/3 정도로 줄어든다. 다만 LNG 기지와 가까운 곳에 위치해야 한다는 제약이 있었으나 최근에는 LNG 탱크로리를 이용해 LNG를 운반해 사용하는 방식도 개발됐다.