박준택 박사(한국에너지기술연구원 태양열·지열에너지연구센터)
하천수 해수 하수 등의 수온은 일반적으로 여름철에는 기온보다 낮고 겨울철에는 기온보다 높으며 대기온도에 비해 연간·일간을 통해 온도변화가 적어 히트펌프의 열원으로 아주 매력적이다.
때문에 온도차에너지는 앞으로 지역열공급사업용 열원, 공장·사업장 등의 열원, 자가소비용 냉난방·급탕용 열원, 온실재배·수산양식장용 열원, 도로 융설용열원 등 매우 다양하게 이용이 기대되고 있다.
온도차에너지를 이용하게 되면 기존의 냉난방방식(보일러+냉동기, 공기열원히트펌프 등)에 비해 에너지절약과 함께 도시 및 지구환경 개선 효과 등을 기대할 수 있다.
기존의 냉난방식에 비해 이산화탄소(CO2) 발생량을 30~50% 정도 줄일 수 있고, 질소산화물(NOx)의 생성을 35~65% 정도 줄일 수 있으며, 이외에도 공통적으로 냉각탑 냉각수를 사용하지 않기 때문에 절수효과, 설치면적 절감, 열섬화현상 억제, 소음·백연 방지, 도시미관 향상, 축열조와 조합할 경우 전력부하 평준화 효과 등의 부대효과를 얻을 수 있다.
이에 북유럽을 비롯한 일본 등에서는 열공급부문의 에너지이용 효율화를 도모하기 위해 온도차에너지를 대규모로 이용하고 있으며, 특히 일본의 경우 올해 도입 목표량은 신에너지 도입목표량의 3%인 58만TOE이다.
에너지의 97% 이상을 해외에 의존하고 있는 우리나라로는 앞으로 국산에너지인 온도차에너지를 적극적으로 이용해야 할 것이다.
주된 에너지원인 화석에너지는 환경오염 문제로 인해 그 공급을 계속적으로 증가시키는 데 강한 제약을 받고 있으며, 특히 에너지 수요면에서 대도시를 중심으로 국민생활의 쾌적성 지향에 따라 냉난방·급탕 열수요가 급증하고 있다.
이러한 냉난방·급탕 열수요는 100℃ 미만의 비교적 저온이기 때문에 지금까지와 같이 반드시 화석연료의 연소에 의해 고온, 고질의 에너지를 투입할 필요가 없게 됐다.
이는 기술적으로 최근 히트펌프기술 등이 진전됨에 따라 저온의 온도차에너지로부터 승온(昇溫) 등 열변환을 행하여 냉난방, 급탕용 열수요에 대응이 가능하게 됐고 지역에 따라서는 도시 인근지역 내 온도차에너지가 대량으로 부존하고 있기 때문이다.
따라서 온도차에너지의 이용은 에너지공급구조의 다양화를 비롯한 에너지문제와 환경문제를 동시에 해결하는데 크게 기여할 수 있을 것이다.
이에 따라 최근 온도차에너지가 재생에너지원으로 급부상하고 있다. 온도차에너지는 열수요가 많은 도시지역에서 풍부하게 얻을 수 있는 비고갈성 에너지자원이며, 그 활용이 도시환경에 생태학적으로 크게 영향을 미치지 않는다.
또한 열을 얻을 때에 연료를 연소하지 않는 환경친화형 청정자원이며 공공성 에너지이기도 하다. 특히 연구개발에 의해 에너지 자원 확보가 가능한 기술적 자원이어서 재생에너지로서의 여러 특징을 갖고 있다.
온도차에너지를 실제 이용하는 데에는 열원과 수요지와의 배관설치비 등 초기 투자비 증가에 따른 경제성 확보가 최대의 과제다.
따라서 온도차에너지 보급촉진을 위해서는 일본처럼 국비 보조금 지원제도 마련이 절실히 요구된다. 일본에서는 온도차에너지가 신에너지원으로 지정되어 있는데, 우리나라도 온도차에너지를 재생에너지원으로 지정해 신재생에너지원을 다양화할 필요가 있다.
이는 2030년 우리나라의 신재생에너지 보급율 11% 달성을 용이하게 하며, 공공건물 신재생에너지이용 의무화사업에 신재생에너지원의 선택폭을 넓혀주는 등의 효과를 기대할 수 있을 것이다.
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