차세대 냉방시스템 '지역냉방', 지역냉방으로 하절기 전력피크 해소하자 (2013.05.27 한국에너지)

[dennisio94]

차세대 냉방시스템 ‘지역냉방’
“지역냉방으로 하절기 전력피크 해소하자”

2013년 05월 27일 (월) 12:56:47

서민규 기자 mkseo@koenergy.co.kr

한국지역난방공사의 집단에너지 시설

동고하저 천연가스 이용확대에도 기여
열병합 가동확대로 에너지효율 높여

  전세계적인 기후변화로 인해 우리나라의 하절기도 길어지고 있는 상황이다. 하절기가 길어진다는 것은 곧 냉방기의 사용이 많아진다는 것. 평균 기온 역시 계속해서 상승하고 불볕더위가 기승을 부리는 상황이다. 여기에 생활수준의 향상은 냉방에 대한 수요를 끌어올렸고, 냉방수요의 대부분을 차지하는 전기냉방의 수요확대가 지난 2011년 9월15일 있었던 전국적인 블랙아웃의 원인이 되기도 했다. 특히, 앞으로도 냉방수요는 지속적으로 증가하고 있는 반면, 실내냉방을 통해 쾌적한 환경을 바라는 욕구를 에너지절약이라는 단순한 구호로는 더이상 억제하기 힘들다. 결국 이제는 냉방기의 에너지절약이 우리나라 산업의 경쟁력을 좌우한다는 말이 나올 정도다.

계속되는 전력위기에 대처하는 최선의 방법은 바로 공급력을 높이는 일, 즉 발전소 건설을 확대하는 일일 것이다. 그러나 원자력, 화력 등 기저발전소를 건설하기 위해서는 최고 10년에 이르는 오랜 건설기간과 막대한 투자비용이 소요된다. 중장기적으로 공급력을 높이기 위해 지속적인 발전소 건설이 필요하지만 중단기적으로 전기에너지의 수요관리가 필요한 이유다.

즉 현재의 전력위기를 벗어나기 위해서는 전력공급 예비력을 당장 높여야 하고, 이는 기존의 에너지소비 시스템의 효율을 극대화시키는 한편 수요를 분산시키는 일이 필수적이라는 것이다.

하절기 에너지위기를 초래하는 냉방기에 대한 에너지효율 향상과 수요관리는 이제는 선택이 아닌 필수가 됐다.

냉방기에서 소모하는 에너지를 절약하는 방법은 다양하다. 냉방기의 대부분을 차지하고 있는 전기냉방의 에너지이용효율을 높이는 것이 기본이 될 것이다.
여기에 가스냉방, 빙축열 시스템 등 전기에너지 사용을 줄이고 타 에너지원을 활용한 냉방기기의 가동을 높이는 것도 역시 중요하다.

이러한 상황에서 하절기 집단에너지 시설의 가동률을 높여 에너지이용효율을 높이고 보다 손쉽게 집단 냉방을 공급할 수 있는 ‘지역냉방’에 대한 관심이 점점 높아지고 있다.
하절기 전력수요 증가에 대비하기 위해 정부는 지원금을 통해 부하를 줄이는 직접부하제도를 운용하고 있다.
예비전력이 400만kW 이하로 떨어지고 전력경보 ‘주의’ 상황이 발생하면 사전에 계약을 체결한 대규모 전력사용고객이 부하를 줄이게 되는데 이 과정에서 들어가는 지원금이 이제는 한국전력에 큰 부담이 되고 있는 실정이다.

실제로 수요자원의 시장단가는 일반 전력단가에 비해 크게는 10배가 넘어서기도 하고 수요조정제도를 통해 보상되는 단가도 최대 7배에 달하는 것으로 알려져 있다.
그러나 지역냉방, 가스냉방과 같은 비전기이용 냉방시스템을 확대할 경우 이러한 비용부담을 크게 줄이는 한편, 중장기적으로 냉방부하를 낮추는 두가지 효과를 거둘 수 있다.
지역냉방은 집단에너지시설에서 공급하는 열매체(온수)를 흡수식냉동기 등을 이용해 냉방을 하는 전기대체 냉방방식이다.

대규모 열생산시설에서 생산된 온수를 수송관을 통해 일정구역에 일괄 공급하는 방식으로, 흡수식냉동기 또는 제습냉방기를 이용한다. CHP(열병합)나 소각열을 이용해 생산한 에너지의 82%에 달하는 막대한 수요 개발이 가능해 효율적으로 전력수요를 낮추는데 기여할 수 있는 것이다.

한국지역난방공사 기술연구소에 따르면 기저용량의 50% 수요개발시 하절기 피크전력 저감은 1만2943MW, 발전소 투자비 절감액은 18조원에 달한다.
또 집단에너지 사업자의 하절기 수익구조를 개선하고 열병합발전 이용률 증가로 12만5000TOE의 에너지와 291만4000톤의 이산화탄소 절감이 가능하다.

타 냉방방식대비 지원책 미비가 문제
전용요금제·고효율기기지정 등 선행돼야

▲지역냉방의 장점
지역냉방은 현재 허가규모가 4천MW를 넘어서는 열병합발전시스템의 에너지이용효율을 높일 수 있는 최적의 시스템이다.
주지하다시피 지역난방은 동절기 열공급을 중심으로 운용된다. 현재는 전력공급력의 부족으로 모든 열병합발전시스템이 풀가동되고 있지만 경제적인 관점에서 열공급없이 하절기 열병합발전시스템을 가동할 필요가 없는 것이다.

실제로 지역난방 설비의 운전율이 하절기에는 10%에도 미치지 못하는 경우가 있는 것으로 알려져 있다.
지역냉방을 확대하게 되면 동고하저의 수요패턴을 보이는 청정연료인 천연가스의 이용도 확대돼 에너지믹스에도 큰 보탬이 된다. 천연가스의 하절기 수요 확대는 저장시설 확충에 따른 비용을 줄일 수 있는 효과도 있다.

결국 지역냉방을 확대할 경우 집단에너지 설비의 이용률을 높여 에너지사용효율을 높일 수 있고 주연료인 천연가스 사용을 확대해 환경개선, 에너지믹스의 적정성도 노릴 수 있는 것이다.
여기에 지역냉방을 확대하면 생산되는 열은 지역냉방용으로 사용하고 전력도 생산해 집단에너지시설 이용효율을 높이고 피크부하에 대비하는 효과도 거둘 수 있다. 미활용 열에너지이용을 통해 이산화탄소 배출을 줄일 수 있는 기후변화협약 시대의 최적의 시스템이기도 하다. 

지역냉방은 무엇보다 열병합발전소의 배열, 소각장의 폐열 등 잉여열 활용으로 국가 에너지 이용 효율향상에 기여할 수 있는 장점이 있다. 또 일부 사업자를 제외하고 경제성 확보에 어려움을 겪고 있는 집단에너지사업자에게 하절기 사업성 확대라는 이득을 가져올 수도 있다.

사용자 측면에서도 개별 에어컨이 필요없는 편리함이 있다. 세대별로 실외기가 필요없어서 공동주택 미관도 깨끗하게 할 수 있고 여기에 사용한 만큼 요금이 나오므로 편리하고 효율적으로 냉방을 할 수 있는 차세대 냉방방식의 하나다. 프레온가스를 사용하지 않아 오존층 보호에도 효과적이다.

▲지역냉방 보급 왜 안되나
당초 정부의 ‘제3차 집단에너지공급기본계획’에 따르면 2013년까지 2009년 대비 100% 증가한 총 68만7113RT의 지역냉방 공급과 지역냉방을 위한 냉방기기 기술개발이 이뤄질 예정이었다.
그러나 많은 장점에도 불구하고 보급은 지지부진해 지역난방이 보급된지 20년이 넘었지만 아직도 630여개소 건물에 41만3000usRT가 보급되는데 그치고 있고, 공동주택에 대해서는 안산도시개발(주)의 시범공급 이후 정체돼 있다.

집단에너지사 입장에서도  매출이 지역난방 대비 1~2%에 불과할 정도로 낮은 상황이다.
지역냉방 보급이 정체되고 있는 것은 무엇보다 타 냉방방식에 비해 상대적으로 부족한 정책적 지원과 이에 따른 경제성 저하, 완전하지 않은 기술개발이 주요 요인으로 꼽힌다.
특히 다양한 홍보를 통해 인지도가 높아진 빙축열, 가스냉방과 달리 지역냉방의 경우 주민들의 이해도가 떨어져 보급에 애를 먹고 있다.

지역냉방은 흡수식 냉동기를 이용한 방식과 제습냉방기를 이용한 방식으로 나뉘는데 흡수식 냉동기 방식은 별도의 기계실에 냉동기를 설치해야 하는 번거로움이 있다. 이에 따라 세대별로 에어컨과 비슷한 제습냉방기를 설치하는 방식이 보급가능성이 큰 것으로 판단되지만 현재 세대별로 설치하는 제습냉방기의 크기가 기존 에어컨에 비해 커 컴팩트화도 시급한 상황이다. 

전력거래소의 관계자는 “상업빌딩의 경우 냉방기는 입주자가 마련한다고 생각하는 경우가 많아 초기 시설비가 중요하다”라며, “결국 초기 시설비를 줄이는 문제가 상업빌딩에 대한 지역난방보급에 키가 될 것”이라고 말했다. 

에관공, 지역냉방 설치보조금 20억 지원
제습냉방기 기술개발로 보급확대 노려

▲지역냉방 보급확대책은
지역냉방의 확대를 위해선 제도개선, 기술개발이 함께 이뤄져야 한다는 것이 관련업계의 한결같은 지적이다.
지역냉방이 경쟁해야 하는 타 냉방방식은 기존의 전기냉방 방식과 가스를 이용한 가스냉방 등 다양하다.
이중 전기냉방 방식은 저렴한 전기를 사용함으로 인해 가장 높은 경쟁력을 갖추고 있다. 가스냉방, 빙축열 시스템 등도 정부의 정책적 배려로 인해 지역냉방 대비 경쟁력이 우월하다.
아직까지 완성되지 못한 기술력도 문제다.

현재의 제습냉방기의 크기를 더욱 컴팩트하도록 해야 하고 에너지효율도 더욱 높일 필요가 있다. 이를 위해서는 지역냉방 사업자와 관련 기기업계가 함께 힘을 합쳐야 한다는 지적이다.
특히, 지역냉방 보급을 확대하기 위해서는 공동주택에 대한 대안마련이 시급하다. 이는 업무용, 공공용의 지역냉방 수요가 전체의 10% 정도에 불과해 공동주택의 보급확대가 전체 지역냉방 보급의 키가 되기 때문이다.

이러한 측면에서 지역냉방 기술개발도 공동주택용 기기의 개발, 보급에 초점을 맞춰야 한다는 설명이다.
지역난방 보급이 미뤄지고 있는 가장 큰 이유는 역시 개별냉방방식에 비해 높은 초기투자 비용. 이를 낮추기 위해 공동주택 표준공사비에 지역냉방기기를 포함해야 하고 빌딩 건축물 심의기준의 배점을 높이는 한편, 정부의 정책적 지원금, 보조금을 통해 개별냉방방식과 경쟁력을 어느정도 맞춰야 한다고 관련업계는 말한다. 

가스냉방의 경우 전용요금이 신설돼 우대받고 있는 점을 고려해 지역냉방용 LNG요금제도의 마련도 절실한 것으로 파악되고 있다.
또 지역냉방에 사용되는 기기를 고효율에너지기자재로 인증받을 수 있도록 해 ESCO(에너지절약전문기업제도) 등 정부의 정책지원을 받을 수 있도록 해야 한다는 설명이다.
제도적으로도 아파트 건설단계부터 지역난방 공급지역에서는 지역냉방을 채택할 수 있는 유인책 마련도 시급하다는 지적이다.

이와 함께 설치지원금, 설계장려금 등도 지역냉방 확대에 크게 기여할 수 있고 세제혜택을 통해 보급률을 높이는 노력도 필요하다.
지역냉방은 전력수요관리와 전력피크를 낮추는 데 크게 기여할 수 있는 시스템이다. 이를 인정하고 관련법령을 보급확대를 꾀할수 있도록 해야 한다는데 관련업계는 입을 모으고 있다.
지역냉방에 대한 홍보도 필요하다. 지역난방이 편리하고 저렴한 에너지시스템으로 각광받고 있는데는 정부의 대국민 홍보도 큰 영향을 미쳤다. 이와 마찬가지로 지역냉방의 장점에 대해서도 널리 알리는 노력이 필요하다는 것이다.

관련업계의 관계자는 “지역냉방의 다양한 장점에도 불구하고 아직까지 정부의 지원이 미비한 상황”이라며, “관련법령개정을 통해 지역냉방을 확대한다면 국가적 아젠다인 저탄소녹색성장에 기여함은 물론 국제적인 환경규제 대응, 하절기 전력피크 감소 등 다양한 효과를 누릴 수 있을 것이다”고 말했다.
이러한 지역냉방 보급을 위해 관련업계도 노력을 계속하고 있다.
지역냉방 보급 활성화를 위해 에너지관리공단, 한국냉동공조협회, 한국설비기술협회, 한국에너지니어링협회, 한국지역냉난방협회가 ‘지역냉방보급 활성화를 위한 업무협약’을 체결하고 ▲하절기 전력피크 완화를 위한 지역냉방 보급사업 공동추진 ▲지역냉방관련 기기의 효율향상을 위한 기술개발 유도 ▲지역냉방 관련 산업·정책·기술 동향 등의 정보 교류 ▲지역냉방보급사업의 공동 홍보 등에 나서고 있다.

각 기관들은 냉방부하로 인해 매년 급증하고 있는 여름철 전력수요 완화를 위해 지역냉방 보급사업을 공동으로 추진한다. 또한 지역냉방설비인 ‘흡수식냉동기’와 ‘제습식 냉방기’의 효율향상을 위해 기술을 개발해 성장단계인 지역냉방 보급사업이 전력 수요관리의 주요사업이 될 수 있도록 협력하기로 했다.
그러나 협약 후 실질적인 행동이 부족한 상황인 것을 감안해 보다 효과적인 사업을 수행해야 할 것으로 지적된다.

에너지관리공단도 지역냉방보급을 확대하기 위해 지역냉방보조급 사업을 시행하고 있다.
올해는 총 20억원의 보조금이 지원될 예정이며, 지역냉방설치 보조금은 건물에 지역냉방설비를 신설 또는 증설(교체)하는 건물주에게 냉동기 용량(RT)당 200RT 미만은 7만원, 200~500RT는 5만원, 500RT 초과는 3만원을 지급한다.
설계보조금의 경우, 설치보조금 지급대상이 되는 지역냉방시설을 건축설계에 반영한 설계사무소에 RT당 1만원을 지원할 예정이다.

특히, 올해부터는 지역냉방 보급을 보다 활성화하기 위해 집단에너지사업법 제6조에 의해 집단에너지공급대상지역으로 공고된 지역 외에 설치하는 지역냉방설비에 우선 지원하도록 지침을 개정해, 예산소진 시에는 차기년도 예산에서 우선 지원할 수 있어 공고된 지역 외에 자발적으로 지역냉방설비를 설치하는 건물주에게 더 많은 혜택이 돌아갈 수 있을 전망이다.

에너지관리공단 관계자는 “이번 지역냉방 보조금 사업을 통해 하절기 잉여열인 열병합발전 배열 및 소각폐열 활용을 통한 지역냉방 확대 보급시 최대전력수요 12.7MW를 억제할 수 있으며, 연간 1788toe의 에너지 절감효과를 얻을 것으로 기대된다”며, “매년 증가 추세의 전기냉방수요 대체를 통한 전력 피크부하 감소 및 집단에너지시설의 활용도 제고 등 국가에너지효율향상에도 크게 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
지역냉방이 확대되기 위해선 제습냉방기의 기술향상도 절실하다. 제습냉방방식은 한국지역난방공사가 국책과제로 수행하고 있고 올해 실증시험이 마무리 된다. 이 방식은 기존 난방배관을 활용해 설치비를 대폭 줄일 수 있어 원하는 세대만 설치가 가능하다는 장점이 있다. 

과제를 바탕으로 내년부터 본격보급된다면 지역냉방 활성화의 길이 열릴 것이다. 여기에 지역냉방의 효과를 인정하고 정부가 정책적 지원을 확대한다면 지역냉방 보급확대를 통한 환경개선과 국가 에너지수요관리에 큰 역할을 할 것임이 자명하다. 
우리나라는 저탄소 녹색성장을 전 세계에 공헌한 바 있다. 지역냉방이 집단에너지의 성장과 저탄소 녹색성장의 총아가 될 날이 멀지 않았다.

안산도시개발 전경

■주목되는 공동주택 지역냉방 보급
안산도시개발·GS파워 시범보급

안산도시개발주식회사는 지난 2006년 안산시 고잔신도시 푸른마을3단지 106가구에 지역냉방을 시범보급해 주목받았다.
안산도시개발은 지역난방 온수를 흡수식 냉동기를 통해 냉방을 공급하는 방식을 채택했는데 에너지절약형 냉방방식으로 현재까지 타 사업자 등의 견학과 문의가 끊이지 않고 벤치마킹의 대상이 되고 있다. 
주민들을 대상으로 조사한 결과도 편리한 사용과 낮은 요금으로 높은 평가를 받고 있다.
당초 시범보급 후 지역냉방의 확대보급이 예상됐지만 설치에 따른 경제성의 문제로 인해 보급이 정체돼 있는 것은 안타까운 일이다.
안산도시개발의 관계자는 “지역냉방은 공급자와 사용자 모두에게 득이 되는 에너지시스템”이라며, “지역냉방 보급확대를 통해 하절기 전력피크를 낮추고 환경개선에 일조할 수 있도록 노력할 것”이라고 말했다.
GS파워주식회사도 인천지역에 최초로 지역냉방을 보급해 관심을 모은바 있다.
GS파워는 지난 2008년 부천 연희주택조합에 지역냉난방을 동시에 공급했다. 규모는 적지만 공동주택에 지역냉방을 공급하는 선례를 남겼다는 점에서 앞으로 행보가 주목된다.
이밖에도 한국지역난방공사, SH공사 집단에너지사업단 등 타 지역난방사업자도 시범사업에 나서고 기술개발에 집중하며 다가오는 공동주택 지역냉방사업에 대비하고 있다.