‘그린뉴딜’ 대표사업으로 급부상
여름에 시원, 겨울에 따뜻한 수온 활용냉각탑 필요 없어 경제적이고 친환경
환경부 2040년까지 1000㎽ 공급 계획
춘천에 수열에너지 융복합 클러스터
하천수 활용의 관건은 배출수 안전성
생태계 미치는 영향 아직 데이터 부족
저류지 거쳐 방류 등 수온 영향 최소화
사전 준비 미비하면 ‘제2의 태양광’ 우려
수열에너지는 연료 연소 과정 없이 물의 열원을 직접 또는 히트펌프를 통해 냉난방하기에 에너지 절감과 온실가스를 감축할 수 있는 친환경 에너지다. 대형 시설의 냉난방을 위해 건축물에 설치하는 냉각탑이 필요 없어 경제적인 데다 소음, 도시 열섬현상도 완화할 수 있다. 기존 해수에 하천수·댐용수·원수 등 가용 에너지원이 풍부해졌고 국내 기술력도 갖췄다는 평가다.
다만 ‘가 보지 않은 길’이다. 전문가들은 열원을 빼앗겨 더 따뜻해지고(여름), 더 차가워진(겨울) 물이 하천이나 댐으로 유입될 때 수 생태계에 미치는 영향을 우려한다. 산지 태양광에서 드러났듯 준비가 돼 있지 않은 사업은 ‘녹색 갈등’을 유발한다. 배출수와 관련한 체계적이고 다양한 연구가 선행돼야 소모적 논쟁을 피할 수 있다는 지적이 나오는 이유다.
●하천수·댐용수 풍부하고 국내 기술력 갖춰
15일 환경부에 따르면 수열에너지를 활용해 2030년 500㎽(발전설비용량 기준), 2040년까지 1000㎽ 공급 기반을 구축할 계획이다. 1000㎽는 석탄발전소 2기, 표준 원자력발전소 1기에 달하는 규모다. 1000㎽를 냉난방 부하로 환산하면 28만 7200RT(냉동톤)로 32평 아파트 9만 5000가구에 공급할 수 있는 에너지다. 1RT는 물 1t을 24시간 얼음으로 바꾸는 데 필요한 열량으로, 10평 공간에서 24시간 냉난방이 가능하다. 1RT 생산에는 물 17t이 들어가는데 28만 7200RT를 생산하려면 480만t 이상이 공급돼야 한다. 공급된 물은 그대로 회수돼 자원 낭비가 없다. 더욱이 냉난방에 필요한 약 100만㎽의 에너지를 줄일 수 있다.
해외에서 하천수를 수열에너지로 활용해 대형 건물에 공급하는 데 비해 국내에서는 한국수자원공사(수공) 정수장 등에서 소규모, 제한적으로 사용했다. 그러다가 2014년 11월 롯데월드타워에서 수도권 1단계 광역상수도를 통한 수열에너지를 공급하면서 존재가 드러났다. 롯데타워는 하루 5만t의 원수를 공급받아 전체 냉난방의 10%인 3000RT를 공급하고 있다. 현재 가동 중인 설비 중 국내 최대 규모다. 운영 결과 동일 용량의 흡수식 냉온수기 대비 연간 에너지 절감률이 35.8%, 이산화탄소 감축 효과가 37.7%(2340t)로 분석됐다. 탄소 감축량은 소나무 35만 그루를 심는 효과다. 냉각탑 설치 면적 180평과 연간 2만 6000t의 보충수가 불필요해졌다.
수공은 지난 6월 3일 삼성서울병원과 광역관로의 원수를 활용한 ‘친환경 수열에너지 도입 업무협약’을 체결했다. 하천수가 재생에너지인 수열에너지로 인정된 후 민간과 체결한 첫 번째 협약이다. 공급될 수열에너지는 국내 최대 규모인 1만 1390RT로 롯데타워의 3.8배에 달한다. 연간 3만 9000㎽의 에너지 절감과 온실가스 1만t 감축 등을 기대하고 있다.
환경부의 ‘친환경 수열에너지 활성화 방안’에 따르면 2027년까지 소양강댐을 활용해 강원 춘천 동면에 78만 5000㎡ 규모의 ‘수열에너지 융복합 클러스터’를 조성한다. 롯데타워의 5배가 넘는 1만 6500RT로 국내 최대 규모로 냉난방 수요가 큰 데이터센터 등을 유치해 공급할 계획이다. 또 부산 에코델타 스마트시티(평강천)와 인천 종합환경연구단지(아라천), 한강물환경연구소(북한강)에서는 하천수를 활용한 수열에너지 시범 사업도 진행한다. 정환진 환경부 물산업협력과장은 “수열에너지는 물이라는 공공재를 활용해 기후변화에 대응할 수 있는 효과적인 방안으로 지방자치단체와 민간으로 확산할 계획”이라면서도 “공급 목표를 정하기보다 친환경이면서 활용 가능한 재생에너지라는 인식 확산을 통해 물을 아껴쓰는 계기가 마련될 수 있을 것”이라고 강조했다.
●수공, 삼성서울병원과 롯데타워 3.8배 공급 협약
친환경에너지로 태양광에 대한 관심이 높아지자 무분별한 산지 개발이 진행되면서 나무가 사라져 이산화탄소의 자연 흡수량이 감소하고 생태계 파괴 및 재해 위험과 피해가 커지는 ‘반환경’을 경험했다. 수열에너지의 환경친화성은 상대적으로 우수하지만 확대를 놓고 반신반의하는 목소리도 나온다. 현재 국내에 가동 중이거나 계획 중인 대규모 설비는 대부분 광역원수나 댐 물을 활용하는 방식이다. 수열에너지 확산을 위해서는 하천수의 활용이 요구되지만 국내 하천은 수량이 많지 않고 수심도 얕아 온도 차가 크지 않기에 사용할 수 있는 하천이 많지 않을 것으로 분석됐다. 갈수기 취수 문제도 논란이 야기될 수 있는 ‘뜨거운 감자’다.
하천수 활용의 관건은 ‘배출수’의 안전성이다. 열원을 빼앗긴 물, 그래서 여름에는 뜨겁고 겨울에는 차가워진 배출수가 하천으로 들어가 수 생태계에 어떤 영향을 미칠지에 대한 과학적 데이터가 부족하다. 환경부는 취수와 배출수의 온도 차를 5℃로 제한했지만 안전성에 대해서는 다양한 검증이 필요하다. 화력이나 원자력발전소에서 배출되는 온수로 인근 해역 수산업에 피해가 발생하고 생태계에 영향을 준다는 연구 결과가 발표됐다. 해외에 하천수 운영사례가 있지만 특성이 다른 우리나라에 준용할 수 있는 자료는 빈약하다. 환경부는 이 같은 문제점을 인식해 한강물환경연구소 등 3개 시범 사업을 통해 배출수가 수 생태계에 미치는 영향에 대한 모니터링을 통해 사업지 선정 기준 등을 마련한다는 계획이다. 여기에 정수장 일부 시설처럼 소형에는 ‘물·냉매 방식’이 적용되지만 대형 사업장은 물을 순환시키는 데 오염수 유입 시 인체 유해성에 대한 의문이 제기되고 있다.
김영준 수공 수열에너지사업부장은 “댐과 정수장 원수는 수질 문제가 없고 체류시간이 길어 상대적으로 문제가 적지만 하천수는 직접 배출되기에 보수적인 접근이 요구된다”면서 “하천 및 유역에 부하(負荷)가 발생하지 않는 설계와 함께 저류지 등을 거쳐 방류하는 등 수온 영향을 최소화하는 배출 방안 마련이 필요하다”고 제안했다.
수열에너지는 입지적 여건도 중요하다. 광역원수 관로와 가깝거나 강(하천) 주변 지역이 우선사업 대상이다. 취수구와 수용가가 멀면 비용 부담이 커져 경제적 효과가 떨어진다. 더욱이 도심은 지하 매설물이 많아 설치가 복잡하고 어려운 데다 사고 위험도 높다.
●신도시·정수장 건설 시 반영… 활성화 ‘시동’
윤린 한밭대 기계공학과 교수는 “한강과 낙동강 등 수량이 풍부한 적지가 있지만 수온에 미치는 영향에 대한 연구가 뒷받침돼야 실현 가능하다”며 “제로 에너지건축물 등 적용 가능성이 높기에 중장기 계획에 따른 차분한 육성 정책이 요구된다”고 강조했다.
환경부는 수열에너지 활용 확대를 위해 하천수와 댐 용수 등 각종 수열원과 관련된 사용료와 경제성 확보를 위해 물이용부담금 등을 감면하는 제도 개선을 추진한다. 수열에너지는 취수량 전체가 하천이나 댐으로 회귀돼 수량 손실이 없고 새로운 오염 물질을 유입하지 않는 특성을 반영한 조치다. 신도시와 산업단지, 정수장 등 대규모 수요처는 계획 단계에서 지자체 등과 협의해 수열에너지를 공급할 계획이다. 수열에너지 효율성 제고를 위한 열교환기·압축기 등에 대한 국가연구개발사업 추진 및 대용량 히트펌프에 대한 성능시험 기준 등도 마련하기로 했다.
세종 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr
2020-09-16 22면
