에너지경제연구원이 서울특별시를 중심으로 미활용에너지의 잔재량평가 및 경제성을 분석한 결과, 에너지 회수와 전환 잔재량이 크고 실용 가능성이 높은 한강의 하천수배열, 지하철배열, 지중송전선·변전소배열 등의 도시배열에너지원을 이용한 시스템을 도입할 경우 지금과 같은 유류가격하에서는 기존 시스템보다 경제성이 있는 것으로 나타났다.
특히 경유와 같은 화석연료의 가격이 앞으로 계속 인상될 경우를 감안할 때 차기 에너지원으로서 상당히 경제성이 높은 것으로 조사됐다.
또한 하수처리장의 소수력발전은 한전구입가격(54.84원/kwh)보다 저렴하게 생산가능하고 하수열을 이용한 히트펌프와의 복합 설치시에는 더 큰 경제성이 확보될 것으로 나타났다.
뿐만 아니라 지역냉난방 사업과 연계하거나 인근 주변지역에 열 수요처를 개발하는 조건이 충족될 경우에는 상당한 시너지 효과가 있을 것으로 보인다.
이번 조사결과에 따르면 현재 서울특별시의 회수가능한 미활용에너지의 시장잠재량은 322만8636TOE로 이는 지난 97년 서울시 총에너지소비량의 16.4%에 해당하며 이중 도시배열에너지원은 서울지역 총에너지소비(1971만5천TOE)의 0.4%(8만1322TOE)를 차지하고 있는 것으로 나타났다.
다음은 도시배열에너지 이용에 대한 시장잠재량 및 경제성 분석결과이다.
하천수 및 지하철 배열
하천수의 경우 상류로부터 흘러내리기 때문에 한번 이용된 수량은 충분히 하류에서 재이용 가능하다. 한강의 경우 겨울철 수온은 평균 7∼11℃, 여름철 수온은 22∼27℃ 정도로 한강의 인도교 잠수교 등 4개 지점을 중심으로 계측된 기술적 잠재량은 1280만7300TOE로 집계됐다.
이중 가장 가능성이 높은 한강인도교 부근 신규아파트 등에 보조열원으로 공급할 수 있는 지역을 가정해 시장경제성을 분석했다.
바닥면적 1만5천m2의 사무실에 대한 급탕 및 난방의 연간부하를 기준으로 경제성 평가를 실시한 결과 기존방식(9071만원)을 이용한 시스템보다 하천수배열(1억9900만원) 이용 시스템이 초기 투자비에서 약 1억829만원이 더 소요되지만 연간 경상비가 약 2944만5천원이 절약돼 투자비 회수기간은 3.7년으로 예상됐다. 특히 에너지(경유) 가격이 인상될수록 연간 경상비 소요액은 기존 시스템보다 더 높아지고 투자회수기간은 하천수배열 시스템의 경우 점차 더 짧아지는 것을 감안할 때 경제성이 훨씬 높은 것으로 나타났다.
지하철배열
지하철 환기시간에 따른 평균 배열량은 시간당 대략 268Mcal정도이다. 하루 평균 환기시간은 평균 14시간 정도로 동절기의 평균 배열량을 계산하면 연간 약 450Gcal가 된다. 이를 서울시 지하철역소 171개소에 적용하면 지하철 배열의 총 이용 가능량은 연간 약 7만6950Gcal(7695TOE)로 추정된다.
이러한 시장잠재량을 토대로 하천수와 같이 바닥면적 1만5천m2의 사무실에 대한 급탕 및 난방의 연간부하를 기준으로 지하철 배열의 경제성을 분석한 결과, 기름보일러의 기존방식보다 히트펌프와 기름보일러를 이용한 지하철배열 이용시스템의 경우 초기투자비가 5157만3천원이 더 소요되지만 연간 경상비는 약 2106만2천원이 더 절약되므로 투자비의 회수기간은 약 2.45년으로 나타났다.
앞으로 경유가격 등의 인상을 고려할 경우 경제성은 더 높다.
변전소 및 지중송전선 배열
변압기 냉각수의 입구·출구온도 차이에서 발생하는 변전소 배열의 경우 대표적인 변압기 생산회사인 G.E사의 154kV급 고압변압기를 대상으로 배열잠재량을 산출하면 변압기 1대당 연간 총 발열량은 888.26Mcal정도이다. 서울 시내 154kV급 변전소가 43대 설치돼 있으므로 이를 토대로 서울 시내 총 변전소의 연간 발열량을 산출하면 38.2Gcal 정도가 된다. 또 초고압 지중송전선에서 송수와 배출수 온도 차이에서 발생하는 열의 경우 1km당 월별 발열량은 18.9kWh, 서울시내 지중송전선 총 길이가 1010.7Km이므로 연간 지중송전선 배열량은 229MWh. 따라서 연간지중송전선을 통한 1차에너지 발생량은 57.3TOE, 이를 최종에너지량으로 환산하면 19.7TOE가 된다.
현재 한전에서 시범운영하고 있는 서부지점 및 마포변전소 신축건물을 대상으로 경제성 평가를 실시한 결과, 동절기 동안의 건물의 소비전력은 9만5천KWh로 이를 Gcal로 환산하면 연간 부하량은 81.7Gcal이다. 이곳에 변전소 및 지중송전선 배열이용 시스템을 적용할 경우 기존 시스템보다 초기투자비는 1620만원이 더 소요되지만 연간경상비에서 305만원이 절약되므로 투자비 회수기간이 5.3년으로 집계됐다. 현재 변전소 및 지중송전선을 이용한 시스템은 이미 시범사업으로 활용단계에 있다.
하수처리장의 소수력발전 및 하수열 이용
난지 및 가양하수처리장의 경우 유량이 풍부하고 유효 낙차도 5.5∼5.8m로 매일 각각 100만m3과 200m3이라는 많은 양의 물이 한강으로 방류되고 있다. 소수력 잠재량을 보면 난지 하수처리장의 경우 연간 소수력 발전량이 396만3900KWh로 이곳의 연간 사용전력량(4518만4222KWh)의 8.8%를 차지하고 있으며 가양 하수처리장의 경우 소수력발전량은 832만4190KWh로 연간 사용전력량(8007만5067KWh)의 10.4%를 차지한다. 소수력 발전을 이용해 전력을 생산할 경우 난지 하수처리장은 25.7원/kwh, 가양 하수처리장은 19.8원/kwh이므로 현재 한전구입 가격(54.84원/Kwh)에 비해 발전단가가 훨씬 저렴하다. 특히 난지 하수처리장 처리수의 대부분은 생하수이며 처리수량도 다른 지역보다 매우 풍부해 소수력발전과 함께 히트펌프를 설치해 가동하면 훨씬 경제적이다.
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