한국지열·수열에너지학회(회장 박창용)는 지난 7월4일 한밭대학교 도서관에서 한국지열·수열학회 5차 이사회에서 △총무보고 △사업보고 △편집보고 △학술보고 △초청강연 등을 진행했다.
이날 초청강연은 △서정식 한국냉동공조인증센터 박사 △허재혁 한국에너지기술연구원 박사 △류형규 대한기계설비산업연구원 박사 △최명덕 에스엠이엔지 대표 등 지열·수열분야 전문가를 초빙해 진행했다.
탄소중립을 위한 신재생에너지 수열히트펌프 표준·제도 동향
최근 데이터냉각·고온기술 등에 활용할 수 있는 에너지전환의 핵심기기인 히트펌프 활성화를 위해 공기열·지열·수열·축열 등 열원에 따른 기술개발이 진행되고 있다.
서정식 한국냉동공조인증센터 박사는 수열히트펌프표준·제도가 제정된 배경인 2050 탄소중립정책·EU탄소중립산업법 등 국내·외 탄소중립 과제를 공유하며 “유럽시장은 매년 40% 이상 히트펌프 발전이 이뤄지고 있고 우리나라에서도 탄소중립을 위한 신재생에너지활성화사업을 지속하고 있다”고 말했다.
히트펌프 기술개발이 활성화되며 성능계수(COP) 등 히트펌프 주요성능지표에 대한 표준분석이 시행되고 있다. 서 박사는 “현재 신재생에너지표준을 개정하는 작업을 진행하고 있다”라며 “신재생에너지 표준 ‘KSB8292’ 기반 지열열펌프유닛 냉난방시험과 에너지효율향상사업 등도 진행하고 있다”라고 밝혔다.
한편 국내 지열·수열관련 △건물지원 △주택지원 △융복합지원·KS인증 △금융지원제도를 통해 수열·지열보급 활성화를 위한 다양한 지원사업을 공유하며 향후 수열에너지 활성화를 위한 표준개정·수열히트펌프 성능평가장치 구축·정책제안 등의 노력을 지속할 계획이라고 말했다.
수열에너지 기술·연구동향
허재혁 한국에너지기술연구원 신재생시스템연구실 박사는 ‘수열에너지기술·연구동향’을 주제로 발표를 이어갔다.
현재 활용되고 있는 수열에너지원은 하천수 55.2%·정수 14% 등으로 하천수로 제한적 운영이 진행되고 있다. 허 박사는 국내 하천수 수열에너지 잠재량 분석을 통해 “14개 하천 잠재량을 활용하면 표준원전 약 20기를 대체하는 효과가 있다”고 말했다.
허 박사는 하천수열 관련과제를 공유하며 ‘성남정수장 수열에너지시스템 개선연구·시뮬레이션을 통한 성능비교연구·지하유출수 이용사례’ 등을 소개했다. 성남정수장 과제를 통해 수처리과정에서 증가하는 펌프소비동력을 수열에너지를 이용해 온도를 상승시켜 막여과공정에너지 10%와 농축폐수 보일러 대체 20% 이상 감소를 달성했다.
또한 실증시험을 통해 팔당댐에서 취수한 한강수를 수열에너지와 연계해 한강유역본부 내 과천가압장에 활용하는 시스템을 통해 설비를 구축하고 데이터를 확보하고 축열시스템을 도입했다.
허 박사는 “500RT규모 히트펌프를 개발하고 백업설비로 흡수식 냉온수기를 함께 개발했다”라며 “하이브리드 운전을 위해 배관을 연결하며 축열조를 통해 다양한 역할을 수행하도록 했으며 수열히트펌프를 통해 급탕으로도 열원 공유가 가능한 구조다”라고 설명했다.
실증운전 결과를 바탕으로 COP성능을 분석한 결과 히트펌프를 이용해 냉방을 직접 공급했을 때의 COP가 가장 낮았으며 축열운전의 경우 동절기에는 냉방효율이 높은반면 난방운전은 수온에 민감하게 반응했다. 허 박사는 “이번 실증운전을 통해 다양한 운전모드를 시험했다”라며 “전체기간동안 COP는 약 5.4정도로 나타났다”라고 밝혔다.
이어 “특히 이번 실험에서 유의미한 점은 난방운전을 진행하며 수온이 5℃이하로 떨어졌을때도 강제기동을 진행해 데이터를 확보했다는 점이다”라며 “시스템 COP는 1점대로 효율은 많이 떨어졌지만 수열히트펌프로도 부하이용률을 향상시킬 수 있다는 알아냈다”라고 언급했다.
한국에너지기술연구원은 향후 재생에너지와의 결합 등 다른 형태의 백업을 진행해 이용률이 100%를 지향할 수 있는 설비를 개발할 예정이다.
지·수열발전을 위한 기계설비법
대한기계설비산업연구원은 기계설비제도·기술 등을 연구하고 탄소중립·그린리모델링 기계설비를 위한 제도와 정책을 제안하고 있다.
류형규 대한기계설비산업연구원 박사는 “국토교통부·환경부·산업통상자원부 등에 산재된 기계설비 관련기준을 집약하고자 만들어진 기계설비법은 지자체·민간 등에서 작성했던 기준을 공공화한 것으로 기술기준과 유지관리기준 연계에 신경썼다”라며 “착공 전 확인과 시공 전 사용전 검사를 맡고 시공후 관리를 통해 유지관리기준에 따른 성능점검 단계를 지켜야 한다”고 말했다.
류 박사는 기계설비법 관련기준에 대해 “건물의 설비·시설물 등을 최근 수용할 수 있는 기준으로 유지, 회복, 개선하고 효용과 가치를 확보하기 위해 유지관리가 필요하다”라며 유지관리의 중요성을 강조했다. 이어 지열개발시 작성해야하는 △기계설비 사용전 확인표 △성능점검 대상 현황표 등 지열기계설비 유지관리기준을 설명했다.
유지관리는 건물의 모든 부문을 수용할 수 있는 기준으로 유지·회복·개선하고 효용과 가치를 확보하기 위해 수행된다. 유지관리자는 교육이수를 통해 점검계획을 수립하고 유지관리·성능점검을 통해 성능점검업자에게 성능을 점검받아야 한다.
대한기계설비산업연구원은 향후 기계설비관련 기준의 체계화를 통해 기술기준을 고도화하고 제품기준·설계기준·시공기준·유지관리기준·성능점검기준 등의 선순환이 이뤄지도록 체계적 관리가 진행될 수 있는 사이클을 구축할 예정이다.
류 박사는 현재 진행 중인 현안을 공유하며 “타법에 중복으로 기술된 관련기준을 보완하고 매뉴얼을 작성해 기준안 내용을 구성중으로 특히 플랜트설비 관련 설계·시공기준을 수정하 있다”라며 “기계설비에서 가장 중요한 것은 정보체계 구축을 위해 데이터화 되고 있지 않은 점검서식 등을 디지털로 대전환해 더욱 편리한 시스템이 진행될 수 있도록 노력할 방침”이라고 말했다.
신재생에너지 지·수열시스템 현황과 발전
최명덕 에스엠이엔지 대표는 △서울시 내 지열시스템 보급현황 △지열·수열보급관련 정책현황 △건물에너지 사용현황 △지열·수열시스템 발전 △지열·수열에너지시스템VOC 등에 대한 강연을 진행했다.
건축물에 사용하는 열에너지는 63%로 온실가스감축목표(NDC) 중 건물부문 온실가스저감을 위해서는 지열·수열 이용이 필수적이다. 이에 따라 국토부는 건물의 온실가스감축방안에 지열항목을 넣는 등 지열수열에너지 활성화를 위해 노력하고 있다.
서울시는 ‘지열에너지서울’조성을 목표로 지열설치보급활성화 정책을 진행하고 있다. 최 대표는 서울시가 진행중인 지열·수열시스템의 추진사업과 장단기추진사업등을 공유해 건물용 신재생열에너지 보급촉진을 통한 온실가스 저감을 위한 서울시의 노력을 소개했다.
최 대표는 “VOC(voice of customer)를 듣는 것이 중요하다”라며 “산학연이 함께 활성화 방안을 고안해 이를 기반으로 지열·수열시스템을 발전시켜야 한다”라고 덧붙였다.
업계에서 느끼는 문제점인 △지중의 불확실성 △표준설계 미흡으로 인한 일부 과잉설계 사례 △건축공기지연으로 토목·건축분야 공정간섭 △높은 초기투자비용 △설비관리자의 전문성 부재로 인한 운영전문성 부족 △참여업체수 부족 등을 보완해야한다고 강조한 최 대표는 전문업체들이 설계·시공감리·유지관리 등 R&D에 심혈을 기울여 지열수열시스템의 문제점을 해결하고 시스템활성화를 위한 노력을 이어가야 한다고 지적했다.
최근 데이터냉각·고온기술 등에 활용할 수 있는 에너지전환의 핵심기기인 히트펌프 활성화를 위해 공기열·지열·수열·축열 등 열원에 따른 기술개발이 진행되고 있다. 
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