[전문가 칼럼] 수변 지역 에너지 수요 해결 방안

2018-05-28     오철 한국해양대학교 교수
오철

[한국에너지신문] 최근 많은 지자체가 수변 지역에 산업단지, 거주구역을 포함한 신도시를 건설하고 있어 이에 따른 에너지 수요가 급증하고 있다.

또한, 해안가의 경우 항만시설 내에 있는 사무실 건물과 저온을 유지해야 하는 화물저장시설의 에너지 수요도 급증하고 있다.

이러한 수요에 대처하기 위해 수열에너지의 효과적인 활용이 필요하다. 수열에너지는 쾌적한 생활환경 조성과 에너지 절약, 환경 보호라는 목표를 동시에 만족할 수 있는 좋은 대안이다.

수열에너지를 이용하는 데 있어서 에너지효율 및 경제성을 높이기 위해서는 개별냉난방보다 집단에너지시스템이 보다 효율적이다.

일본 오사카의 나카노시마 지구에서는 하천수를 이용한 수열에너지로 1차 에너지 27% 절감, CO2 47% 이상을 줄이고 있다. 하천수 이용 시스템의 효율을 높이기 위해 취수지점과 방류지점을 달리할 수 있도록 2개의 하천을 이용하고 있다. 

우리나라에 이와 유사한 지역 특성을 가진 곳이 부산광역시가 개발하고 있는 에코델타시티 지역이다. 지리적으로 낙동강 하구에 위치하고 있으며, 도심 양측을 하천수가 유입되도록 계획되어 있어 취수와 방류를 반대쪽으로 하여 취수와 방류수가 혼합되어서 발생하는 에너지손실을 줄일 수 있다.

물론 이 지역에는 수열에너지뿐만 아니라 태양광발전 및 수소에너지를 이용하는 연료전지를 이용한 발전도 가능하지만 많은 비용이 소요될 것으로 예측된다. 따라서 에코델타시티에 태양광, 연료전지 및 수열에너지를 병행하여 적용하면 클린도시 이미지뿐만 아니라 에너지 절감 효과와 신재생에너지 설비비 또한 절반으로 줄일 수 있다. 

도심에서 수열에너지를 이용하는 집단에너지시스템은 대규모 시설로 만들어야 하기 때문에 지자체 또는 에너지 전문기업이 플랜트 설비를 완성하여 중앙공급방식으로 하는 것이 바람직하며, 도시계획단계부터 이 부분을 고려하여 설계가 이루어져야 한다.

해수를 이용하기 위해서는 취수지점과의 배관 길이를 최소화하는 것이 경제성을 높이는 방법이다. 일본 후쿠오카 모모치 지역에 설치된 해수온도차냉난방시스템은 해수열을 이용한 집단에너지시스템으로 에너지 41% 절감, CO2는 50% 정도 감축하고 있다.

이 시스템의 장점은 취수거리를 최소화한 건물 지하에 기계실을 설치해 동시에 취수펌프로 인한 에너지 손실을 줄여 효율을 극대화했다는 점이다. 이와 같은 시스템을 부산지역에 있는 부산북항개발지역에 적용하면 에너지 절감을 50% 이상 달성할 수 있다. 

물론 이 지역도 태양광과 수소에너지를 병용하여 사용하면 보다 효율적인 시스템이 될 수 있다. 부산 북항개발계획에는 IT·영상지구, 복합도심지구, 상업지구, 해양문화지구 및 여객터미널 등의 시설 등을 계획하고 있으며, 배후에는 부산역을 포함하는 상업지역이 광범위하게 위치하고 있다.

이러한 시설들은 많은 에너지를 필요로 하는 시설이기 때문에 에너지 절감과 저탄소발생 에너지시설이 절대적으로 필요한 실정이며, 개발단계부터 집단에너지시설을 통한 에너지공급시스템을 구축한다면 전력수요의 증가를 최대한 억제할 수 있다.

부산신항만의 경우에도 청정에너지의 도입 및 에너지 절감을 위한 자료조사가 진행되고 있다. 보관창고 건물의 지붕을 이용한 태양광발전과 해상풍력발전 및 해수온도차냉난방이 이용 가능한 재생에너지로 예상된다.

이와 같은 재생에너지를 이용함으로써 사무실빌딩과 저온저장시설 등의 열 부하와 전력부하 등 부두시설 내의 에너지 수요에 대응하기 위하여 관련 기관이 많은 노력을 하고 있으며, 이에 맞춰 실현이 매우 필요한 실정이다.

수변 지역의 수열에너지의 활용도를 극대화하기 위해서는 앞에서 언급한 바와 같이 개발계획단계에서부터 집단에너지시스템을 적용할 수 있도록 도시개발계획을 수립해야 한다.