[전문가 칼럼] 바다에는 무한한 수열에너지가 있다

오철 한국해양대학교 교수l승인2017.11.27l수정2017.11.27 10:24

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▲ 오철 교수

[한국에너지신문] 최근 기후변화협약의 규제대응, 화석 연료사용에 따른 미세먼지 절감방안 등이 요구됨에 따라 신재생에너지의 중요성이 재인식되고 있다. 그러나 우리나라 전력산업은 원자력 및 화석연료에 많은 의존을 하고 있어 다양한 신재생에너지로의 전환이 필요한 실정이다. 

최근 전력 소비량 중 많은 비중을 차지하는 부분이 건물의 냉난방, 정보통신분야 및 제품 생산 공정과 작업자의 근로 환경 개선을 위한 열 수요이다.

이러한 열 수요 대응을 위한 발전소의 신설은 많은 경제적 손실을 초래할 수 있으므로 수열에너지 활용을 통한 해결방안이 최선의 방법이라고 생각된다. 

현재 우리나라의 통계체제에 따른 에너지원의 분류에 따르면 수열에너지는 ‘해수(海水)의 표층의 열을 변환시켜 에너지를 생산하는 설비’로만 정의되어 있다. 물론 유럽 및 일본 등에서는 하천수, 하수, 호수 등의 수열에너지도 신재생에너지(신에너지)로 분류되어 있다. 여기에서는 해수의 열에너지를 이용한 해수온도차 냉난방설비에 대하여 소개하고자 한다.

해수온도차를 이용한 냉난방설비는 1982년 스웨덴에서 난방을 목적으로 시작했다. 대규모 난방뿐만 아니라 냉난방설비로 확대 설치한 국가는 일본으로 1993년 모모치 지역 설비(냉방 76G㎈, 난방 58G㎈) 이후로 꾸준히 추가 설치되고 있다. 중국 또한 이러한 설비가 꾸준히 증가하고 있고 관련 산업도 급격히 발전하고 있는 추세이다.

해수온도차 냉난방설비의 장점은 첫째로 타 수열에너지원 대비 높은 효율이다. 해수온도차에 이용되는 해수열원히트펌프는 해수의 수온과 대기온도와의 차에서 효율이 결정되며, 일반적으로  온도차 1℃당 5%의 에너지절감효과가 있다.

우리나라 남해안의 경우에는 약 50% 이상의 절감효과가 있으며, 냉방의 경우 하절기 해수온도가 낮은 동해안이 유리하다. 서해안의 경우에는 조수간만의 차가 커 설치비용이 증가하는 불리한 점도 있다. 

둘째로 계절에 관계없이 무한한 자원량을 확보할 수 있다는 점이다. 해수는 고갈되지 않을 뿐만 아니라 항상 대기온도보다 동절기에는 높고, 하절기에는 낮다는 특징이 고효율을 내기 유리하다. 

마지막으로 청정에너지라는 점이다. 해수열에너지는 수온만 이용하고 바다로 방류시키기 때문에 환경 및 수질오염이 발생하지 않는다. 물론 사용한 해수의 방류에 따른 생태계의 영향이 없는 것은 아니나 취수 온도와 방류 온도차를 5℃ 이상 유지하면 생태계에 영향은 거의 없다.

이와 같은 장점에도 불구하고 우리나라에서는 정부 지원 기준 2009년 한국해양대에 처음 설치돼 점차 확산되고 있으나, 그 속도는 매우 느린 실정이다. 정부에서는 공공기관 의무화 사업에 포함해 설치를 권장하고 있으나, 기존 시설의 전환 및 지원금 부족 등의 이유로 민간시설 중심으로만 확산되고 있다. 

그러면 해수온도차 냉난방설비의 공급 확대를 위해 어떠한 문제점이 해결되어야 할까. 우선 해수를 취수해야 하기 때문에 설치 지역이 해안가에 위치해야 하며, 대용량 설비에 적합하다. 

따라서 대형건물을 중심으로 한 집단에너지시설로 설치할 필요가 있으며, 기존에 운용되고 있는 시설의 개조 또는 전환에 다소 어려운 점은 있으나 불가능한 것은 아니다. 효율적인 설치를 위해서는 신설되는 수변지역의 신도시, 산업단지 및 항만시설을 도시계획에 포함시켜 설치의무화 또는 지자체·정부의 적극적인 권장이 필요하다. 

또한, 대용량 해수열원히트펌프는 대부분 수입에 의존하고 있어 관련 산업의 발전을 위한 정부의 지원정책이 필요하다. 이러한 부분이 해결되면 늘어나는 전력수요에 대한 대응, 에너지절감 및 관련 산업의 발전도 가능할 것으로 생각된다.


오철 한국해양대학교 교수  koenergy@koenergy.co.kr
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