에너지와난방시스템의 변천사

[(朴在秀)재수]

- 에너지와 난방시스템의 변천사
요즘 어쩌다가 연탄재를 보게 되면 참으로 귀한 유물이라도 만난 것 같은 기분이 들 때가 있다. 아직까지도 연탄을 난방용 주 에너지로 사용하는 가정이나 업소가 있기는 하지만 일부에 국한돼 있기 때문이다.
에너지 사용의 현실은 다른 분야와 마찬가지로 많이 변했다. 최근에는 석유나 경유뿐만 아니라 가스를 주 연료로 사용하고 있다. 그러나 이라크 전쟁 이후 세계 석유시장의 불안정으로 연일 무섭게 급등하는 유가를 볼 때면 불안한 마음을 금할 길이 없다.
현재 우리나라는 석유자원이 없는 관계로 에너지 사용의 97%를 차지하는 석유를 수입에 의존하고 있으며, 이러한 이유로 국제유가의 추세에 대해 어느 나라보다 더욱 민감한 반응을 나타낼 수밖에 없다.
그러나 현재로서는 석유나 가스를 대체할만한 특정 에너지의 공급이 어려운 현실이다 보니 우리는 기름 한 방울도 아껴 써야 하는 형편이다.

- 난방방식의 종류와 특징
가정의 난방시스템은 처음에는 땔나무로 불을 지펴 지내던 온돌시설에서 연탄온돌이나 연탄보일러 등으로 바뀌어 왔으며, 최근에는 기름보일러나 가스보일러를 주로 사용하고 있다.
최근 아파트 등 공동주택은 전체 주택 형태의 절반을 넘어섰으며, 전 국민의 60% 이상이 아파트 등의 공동주택에서 거주하고 있는 상황이다.
공동주택의 난방시스템도 도시가스의 공급이 원활하지 못해 기름보일러를 사용하고 있는 일부 지역을 제외하고는 대부분이 가스보일러로 바뀌었다.
이 가스보일러도 중앙난방과 개별난방 보일러로 구분됐으나 신도시 건설과 함께 지역열병합발전소가 건설되면서 지역난방 시스템이 많이 보급됐다. 또 지역난방이 공급되기 어려운 지역의 기존 중앙난방 시스템을 소형 열병합발전 시스템으로 변경하는 것이 최근의 추세이기도 하다.
초기 아파트의 중앙난방시스템은 거의 모두 벙커-C유를 연료로 사용하였으나 공해문제로 점차 그 사용을 규제함에 따라 기름보일러로 바뀌고 있다.
아직도 소형평형의 아파트는 기름보일러를 사용하는 곳도 있지만 머지 않아 이들 아파트도 가스보일러로 변경될 것이다. 글로벌(Global) 시대에 발 맞춰 우리도 어쩔 수 없이 국제환경규제기준을 준수해야 하는 형편에 놓이게 됐기 때문이다.
연탄을 사용하던 시절에는 일산화탄소 때문에 직접적인 피해를 보기도 했지만 이제는 이산화탄소나 질소산화물의 배출기준은 물론 먼지나 각종 배출가스의 규제를 종합적으로 적용받는 시대가 됐다.
이처럼 연료의 변천과 아울러 주택의 난방시스템도 많이 변해 왔다고 볼 수 있는데 최근에는 소형 열병합발전 시스템이 보급되면서 일부 아파트 입주민들 사이에 개별난방, 중앙난방, 소형 열병합발전 시스템 등을 놓고 의견 충돌이 있는 것이 현실이다.

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ②  소형 열병합, 전기·난방 동시 공급…에너지 효율 높여 

소형 열병합 발전 시스템은 가장 최근에 도입된 시스템으로 다른 방식에 비해 에너지 절약 효과가 뛰어나다고 말할 수 있다.

그동안 입주민들이 중앙난방시스템에 문제를 제기하며 개별난방으로 전환했던 첫번째 이유는 자신이 원하는 시간에 난방이 공급되지 않고 매일 정해진 시간에만 난방이 공급된다는 것이었다. 또 집집마다 난방이 공급되는 상황이 달라서 어떤 집은 춥고 어떤 집은 더운데도 불구하고 난방비는 평수에 비례해 일률적으로 고지된다는 점도 불만으로 작용했다.

반면에 개별난방방식은 개인주의를 추구하는 현대인들에게 어쩌면 적합하다고도 볼 수 있겠지만 안전의식이 부족한 우리나라 사람들에게는 매우 염려스러운 시스템이다.

개별난방방식을 채택하기 위해서는 관계법규(건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제13조 제1항)의 기준에 따라 보일러는 거실 외의 곳에 설치하되, 보일러를 설치하는 곳과 거실 사이의 경계벽은 출입구를 제외하고는 내화구조의 벽으로 구획해야 한다.

또한 보일러실의 윗부분에는 그 면적이 0.5㎡ 이상인 환기창을 설치하고, 보일러실의 윗부분과 아랫부분에는 각각 지름 10cm 이상의 공기흡입구 및 배기구를 항상 열려 있는 상태로 바깥공기와 접하도록 설치해야 한다. 뿐만 아니라 보일러실과 거실 사이의 출입구는 그 출입구가 닫힌 경우 보일러가스가 거실에 들어갈 수 없도록 해야 한다.

아파트 신축시 개별보일러를 도입했다면 준공검사를 받기 위해 이와 같은 모든 조건을 갖춰 설치했을 것이다.

그러나 중앙난방시스템 아파트에서 개별난방으로 전환할 경우에는 이와 같은 모든 조건을 갖추기가 쉽지 않으며, 까다로운 검사과정이 없으므로 단순하게 개별보일러만 설치하는 경우가 많다. 그 결과 보일러의 배기가스가 집 안으로 역류해 질식사가 발생하는 경우가 종종 발생하고 있다.

또 개별보일러는 아파트 입주민의 개별 소유이므로 사용하다가 고장이 나거나 문제가 발생하여도 입주민 각자가 알아서 처리해야 하며, 내구연한(5~10년)이 도래해 교체할 때에도 입주민 개인의 목돈이 소요된다.

24시간 전일제로 공급되는 지역난방은 자신이 사용한 만큼 요금을 납부하는 장점이 있으나 그 혜택은 인근에 열병합발전소가 위치하는 신도시지역에서나 가능하다는 단점이 있다.

정부에서도 집단적인 난방공급시스템이 결국 에너지 절약효과가 있는 것으로 판단하고 지역난방시스템을 널리 확산시키고자 했지만 조건이 부합하는 지역에 한정될 수밖에 없었다.

이러한 개별난방의 장점과 지역난방의 편리함을 모두 지닌 난방시스템이 바로 소형 열병합발전 시스템이라고 볼 수 있다.

도입 초기에는 기존 중앙난방시스템과 같이 간헐제 난방공급방식을 채택하다보니 급탕만 24시간 공급하고, 난방은 시간제로 공급하였다.

그러나 최근에는 대부분 24시간 난방공급시스템을 채용하여 각 세대에 유량계나 열량계를 함께 설치함으로써 지역난방과 똑같은 편리함을 얻을 수 있게 되었다.

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ③ 폐열로 난방열 공급…에너지 이용 효율 높여 

- 소형 열병합발전 시설
기존 중앙난방시스템의 시설을 사용하는 아파트에서는 중앙기계실(보일러실)에 설치된 보일러(스팀 또는 온수)를 가동해 각 세대에 필요한 난방열을 공급하였고, 전기는 전량 한전으로부터 수전받아 공급하였다.

한전의 화력발전소에서 공급하는 1차 에너지의 35~40%만이 전기로 생산되고, 나머지 60~65%는 열로 방출돼 버려진다.

대부분 발전소로부터 도시의 사용처까지 전기를 전송하는데는 막대한 시설과 비용이 드는데 이때 손실되는 전기 또한 1차 에너지의 5% 정도에 해당하며, 발전 폐열을 이용해 이같이 낭비되는 에너지를 줄이는 시설이 바로 열병합발전소이다.

열병합발전소는 발전기를 돌려 전기를 생산하고 버려지는 폐열을 아파트에 난방열로 공급함으로써 에너지 이용효율을 높이고 있다.

5MW 이하의 소규모 열병합발전시설을 보통 소형 열병합발전시설이라고 하며, 아파트 내에 설치해 운영함으로서 지역 열병합발전소에서 아파트 각 가정에 배달하는 과정에서 발생할 수 있는 열손실을 방지, 에너지 이용 효율이 매우 높다.

실제 열병합발전기는 에너지 이용 효율이 90% 이상이 발생, 기존의 에너지 공급시스템에 비해 20~35% 정도의 에너지 절감 효과가 발생한다.

열병합발전기는 발전기를 구동하기 위한 동력원으로서 보통 가스엔진이나 가스터빈을 발전기와 함께 조립해 하나의 패키지를 구성하며, 그 외에 동력원으로는 디젤엔진이나 증기터빈이 있으나 아파트 단지에 설치되는 열병합발전기의 원동기는 주로 가스엔진을 사용한다.

열병합발전기는 하나의 동력장치에서 전기와 열을 동시에 생산하는 장치다. 발전기를 돌리기 위해 가동된 원동기의 배기가스와 냉각수열을 배기구로 버리는 것이 아니라 열교환기와 폐열회수기를 통해 회수해 아파트 난방이나 급탕에 이용할 수 있도록 구성돼 있다.

이에 따라 한전으로부터 전량 수전받아 사용하던 전기를 자체적 발전기로 생산해 아파트 내에 필요한 전력을 사용하고, 전기를 생산할 때 부수적으로 얻는 열을 난방과 급탕에 사용함으로써 별도의 보일러에 의존하던 열공급을 줄일 수 있다. 또 전기와 열을 일차적으로 사용하고 부족한 전기는 한전과 병열로 연결해 공급받으며 부족한 열은 보조보일러를 가동해 보충하게 된다. 소형 열병합발전시설이 설치된 아파트의 보일러는 열의 주공급원이 아니라 보조열원의 역할을 하는 것이다.

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ④ 아파트 열병합발전기, 대부분 ‘가스엔진’ 적용 

기존 중앙난방공급방식의 아파트는 보일러를 사용한 연수가 오래 됐거나 폐열회수기가 장착되지 않은 경우가 많아 열효율이 저조하거나 열손실이 많은 편이다.

이에 따라 아파트에서 열병합발전기를 도입하면서 기존의 보일러를 철거하고 고효율 콘덴싱보일러로 교체하는 경우가 많은데 이는 버려지는 에너지를 최소화하고 기존에 사용하던 에너지량을 최대한 줄일 수 있기 때문이다.

기존의 보일러는 스팀보일러와 온수보일러로 나뉜다.

가스엔진을 사용하는 열병합발전기를 설치하는 경우에는 대부분 온수보일러로 교체된다. 이는 열병합발전기에서 배출되는 열이 온수의 형태이기 때문에 열병합발전기의 열원과 일치시키기 위한 조치다.

가스터빈을 사용하는 열병합발전기라면 스팀형태의 열원이 배출되어 보일러도 스팀보일러를 사용할 수 있지만 아파트 단지의 열병합발전기는 대부분 가스엔진을 사용하는 실정이다.
최근에는 가스터빈도 소형으로 개발되어 아파트에 적용할 수 있다고 한다. 마이크로터빈의 규모는 가스엔진보다 작은 것도 있다. 이러한 시설을 아파트에 설치하면 지금까지의 패턴은 달라질 수도 있다.

그러나 아직까지 가스터빈은 가스엔진의 에너지효율에 미치지 못하므로 대형 열병합발전소가 아니면 적용하기가 망설여진다.

가스엔진은 그야말로 가스를 사용하는 자동차용 엔진을 개발하여 그 규모를 크게 한 것이라고 생각하면 된다. 그 축(Shaft)에 발전기를 연결하여 엔진을 가동하면 발전기가 돌아가면서 전기를 생산한다. 이때 뜨거운 엔진을 식혀주는 냉각수와 배기가스로부터 열을 수집하여 사용할 수 있도록 만들어 주는 것이다.

반면에 가스터빈은 비행기의 제트엔진을 응용한 것이다. 고속회전과 뜨거운 배기가스를 최대한 이용해 전기와 열을 생산하는 것이다.

아파트 단지에 소형 열병합발전소를 설치한다고 하면 일부 입주민은 아파트 단지에서 쓰레기를 태우면 냄새가 난다며 항의하는 경우도 있다.

이는 목동신도시의 열병합발전소에서 초기에 쓰레기 소각으로 다이옥신이나 공해문제로 시끄러웠던 기억을 떠올리기 때문일 것이다.

지금은 아파트 단지의 소형 열병합발전소에서는 전량 청정연료인 천연도시가스를 연료로 하여 발전기를 가동한다. 그러므로 환경문제는 염려할 필요가 없다. 오히려 개별난방을 설치하면 각 세대의 보일러로부터 배출되는 배기가스로 인해 대기환경이 오염될 수도 있다.

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ⑤ 소형 열병합발전시스템, 전국적으로 확산 추세 

- 소형 열병합발전의 이용현황과 ESCO
국내에 열병합발전시설이 도입된 것은 이미 오래 전의 일이며 신도시의 지역난방용 열병합발전소나 산업시설에 대한 열병합발전소는 많이 보급돼 있었지만 아파트 단지에 이 시설을 적용·도입하게 된 것은 실로 몇 년 되지 않는다.

국내 에너지전문기업인 (주)케너텍이 지난 2001년에 대전의 신동아아파트와 계룡대아파트에 시범적으로 이 시설을 설치한 이후 지금까지 전국적으로 보급이 확산되고 있다.

열병합 시설을 설치·보급하는 ESCO업체의 수도 늘어나 현재는 국내의 많은 대기업들도 열병합 시장에 동참, 아파트 소형 열병합시장은 과열 상태로까지 번지고 있다.

(주)케너텍에서 사업 초기 아파트에 제시한 예상절감금액을 보고 관계기관의 에너지 담당 공무원이나 다른 기업 담당자들조차도 믿으려 하지 않았다.

과연 이 회사가 아파트에 제시한 공사금액으로 에너지를 절감해 시설비를 갚아나갈 수 있을까 하고 주시하고 관망만 해오고 있던 대기업들이 에너지경제연구원과 (주)케너텍이 공동연구로 열병합 사업의 경제성을 분석한 결과를 보고 지난 2003년부터 이 사업에 본격적으로 뛰어들어 현재는 시장이 과열되고 있다. 관계기관에서도 (주)케너텍의 소형 열병합발전사업을 모델로 삼아 정부방침과 기준을 만들어가고 있다.

지난해 말 기준으로 10여개의 ESCO업체가 전국 40개 아파트 단지에 56대의 열병합발전기를 설치해 현재 가동하고 있으며, 산업체와 업무용건물까지 합산하면 61개소에서 96개 발전기가 가동되고 있다.

일부 기업에서는 충분한 연구와 검토 없이 공사금액만 보고 욕심을 부려 이 사업에 뛰어들었다가 낭패를 보는 경우도 있다. 열병합발전기와 고효율보일러의 상호 긴밀한 연계 운전으로 에너지를 절감한다는 원리를 무시하고, 기존 보일러나 시설은 그대로 두고 열병합발전기만 판매할 욕심으로 설치하였다가 에너지가 절감이 되지 않으니까 뒤늦게 추가공사를 하는가 하면 아파트 입주민들과 책임전가 문제로 다툼을 벌이는 경우도 발생하고 있다.

이러한 사례로 말미암아 소형 열병합발전시설은 에너지 절감 효과가 없으며 업체들의 선전은 거짓이라고 악선전을 하고 다니는 개별난방 옹호자들이나 반대론자들에게 좋은 빌미거리를 주는 결과가 되어 이 시설의 보급을 어렵게 하고 있다.

소형 열병합발전시설을 도입하는 사업을 대부분 ESCO사업이라 칭하기도 하는데 ESCO(Energy Service Company)의 정확한 정의는 '에너지절약사업을 전문으로 하는 기업'을 말한다.

‘ESCO’란 에너지사용자가 에너지절약을 위해 기존의 에너지사용시설을 개체 또는 보완하고자 하나 기술적, 경제적 부담으로 개체를 시행치 못할 때 전문기업의 자체자금 또는 정책자금으로 에너지절약 시설에 대신 투자한 후 이 투자시설에서 발생하는 에너지 절감비용으로 투자비와 이윤을 회수하는 기업을 말한다.

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ⑥ 열병합발전, 국가 경제적 이익 위해서도 필요 

현재 국내 소형 열병합발전기의 발전량은 국내 총 발전용량의 0.2%를 차지하고 있으며, 정부는 에너지 절약효과가 뛰어난 이 소형 열병합발전시설을 오는 2013년까지 총 발전용량의 3.5% 수준인 2백70만kW까지 보급하겠다고 밝힌 바 있다.

이는 원자력발전소 3기에 해당하는 용량으로 원자력발전소의 건설로 소요되는 비용문제와 지역이기주의에 의해 야기될 수 있는 민원 및 원자력폐기물처리시설 문제 해소 등 여러가지 국가의 경제적 이익을 위한 계획이기도 하다.

소형 열병합발전소를 국내 총 발전용량의 3.5% 수준까지 보급시 연간 약 8천억원의 에너지비용 절감이 예상되며 이때까지 투자되는 총 비용은 약 8조7천억원이 소요될 것으로 전망하고 있다.

EU의 경우 수십 년 전부터 이러한 시설을 도입하여 사용해 온 결과 지난 2001년도 기준으로 총 발전용량의 약 9%에 해당하는 분량을 소형 열병합발전 같은 분산형 전원장치로부터 얻고 있으며, 2010년까지 총 발전용량의 18%를 분산형 전원에서 확보할 계획이다.

미국의 소형 열병합발전량은 지난 2000년 기준으로 총 발전용량의 약 7%를 차지하고 있으며, 오는 2010년까지 총 발전용량의 20%를 소형 가스열병합시설로부터 얻을 계획이다.
일본도 현재 2백44만kW 규모의 소형 가스열병합발전이 보급되어 있으며 오는 2010년까지 4백64만kW까지 보급해 나갈 계획이다.

전 세계적으로 소형 가스열병합발전시설이 확대되고 있는 이유는 에너지 절감뿐만 아니라 여러 가지 장점이 많기 때문이다.

첫째는 해마다 늘어나는 자연재해로 인한 전력전송시설의 파손으로 정전사태가 일어나는 것을 방지하기 위해 소규모 단위로 분산형 전원장치를 설치, 그 피해를 최소화하고자 함이다.

둘째는 늘어나는 전력수요를 충당하기 위한 발전소 건설을 계획할 때 지역이기주의로 인한 부지확보의 애로사항 해소와 발전소 건설비용의 절약 효과에 있다.

셋째는 하절기에 남아도는 가스를 이용해 소형 가스열병합발전기를 가동해 전기를 공급하면 여름철 전력 부하를 충당할 수 있어서 전기와 가스의 계절별 수요관리를 개선할 수 있기 때문이다.

전력 수요가 많은 하절기의 피크치에 맞추어 발전소를 건설하다 보면 동절기에는 발전소 시설이 남아돌게 되므로 무조건 여름철 전력수요에 맞추어 발전소를 건설할 수 없다. 반면에 천연가스는 겨울철에 그 수요가 많고 여름철에는 남아돌게 되는데 천연가스는 연간 수입량이 일정해 수요에 상관없이 연중 일정한 양을 수입해야 하고 여름철에는 그 저장시설의 확충과 저장비용의 증가로 어려움을 겪고 있는 실정이다.

넷째는 기후변화협약 등 국제적 환경규제에 대응할 수 있는 방안이기 때문이다. CO₂배출권거래제 등 국제환경규제가 경제문제로까지 대두되고 있는 가운데 CO₂의 배출 감소효과가 기존 방식에 비해 30~40% 가량인 청정연료 LNG를 소형 가스열병합발전의 주 연료로 사용함으로써 에너지이용효율 향상은 물론 배기가스 배출 감소효과로 국제환경기준을 충족시킬 수 있다.

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ⑦ 열병합발전기, 외국제품 의존도 높고 국산화 요원 

- ‘열병합’ 기술 현황
국내에 보급되고 있는 소형 열병합발전기는 전량 수입품으로 아직까지 국내산 보급은 요원한 상황이다.

국내에 설치된 소형 가스열병합발전기는 가스엔진, 발전기, 폐열회수기 등 부분적인 장치를 제조회사로부터 공급받아 하나의 패키지로 구성한 CHP(Combined Heat and Power)로서 에너지 이용효율이 높고 신뢰성이 우수한 독일이나 유럽 제품들을 주로 많이 사용하고 있다.

현재 자동차용 가스엔진을 개발해 열병합발전기를 생산한 국내업체가 있지만 아직까지 이를 실제 공사에 적용한 사례는 없으며, 항공기 엔진을 제작·생산하는 국내업체에서 가스터빈을 개발했지만 아직 실용단계까지 미치지는 못하고 있다. 그러나 앞으로는 소형 열병합발전 시장에서도 국내산 제품들이 주류를 이룰 것으로 전망되고 있다.

지금까지는 용량이 작은 규모의 열병합발전기는 가스왕복엔진을 사용하고 용량이 대규모일 경우 가스터빈이나 스팀터빈을 사용했다. 그러나 최근 유럽에서는 1만kW 규모의 CHP용 가스왕복엔진을 개발·생산하고 있으며, 5kW 미만의 마이크로가스터빈도 생산하고 있어 원동기 종류와 규모를 구분하는 고정관념은 의미가 없어질 것으로 보인다.

이는 가스왕복엔진이 에너지 이용효율의 우수함 때문에 선호되고 있어 대형엔진 생산으로까지 발전하고 있기 때문이다.

또 마이크로가스터빈의 소형화 개발과 소형 스털링엔진의 개발로 마이크로 열병합발전기의 생산이 가능해지게 됐으며, 앞으로는 대규모 아파트 단지는 물론 소규모의 공동주택이나 개인주택에까지도 개별보일러 크기만한 마이크로 열병합발전기의 보급이 가능해질 것으로 보인다.

마이크로터빈은 이미 국내의 S물산에서 대리점을 확보하여 보급을 위한 영업활동을 전개하고 있어서 어느 정도 실용단계까지 왔다고 볼 수 있다. 가스왕복엔진은 극소형화가 어려워 일정한 규모 내에서만 제작·생산이 가능하다.

이러한 문제점을 보완하는 차원에서 외국에서는 스털링엔진을 개발해 또 다른 마이크로 칩으로 생산·보급하고 있다. 스털링 엔진은 소형화뿐만 아니라 적은 연료소모량으로 인해 에너지 절감이 뛰어난 시스템으로 주목받고 있다.

전기는 무조건 한전에서 공급받을 수밖에 없다는 고정관념도 깨지고 있다. 이미 국내에서도 2004년 전기사업법의 개정으로 CES(Community Energy System) 제도가 도입되어 민간사업자가 전기를 생산해 소비자에게 직접 판매도 할 수 있게 됐다.

구역형 집단에너지사업이라고 하는 CES는 대규모 열병합발전소가 설치될 수 있는 만큼의 도시 규모가 되지 못한 지역에 소규모로 집단에너지시설을 설치해 전기와 열을 생산, 몇 개 단지 아파트 입주민들에게 전기와 열을 동시에 판매할 수 있는 제도이다.

단일 아파트에 설치하는 소형 열병합발전소가 자가 수요를 충당하기 위한 열병합발전소인 반면에 CES는 몇 개 아파트 중심에 소형 열병합발전소를 설치, 입주민들에게 상업적으로 판매하는 시설이므로 집단에너지 사업법과 전기사업법의 적용을 받는다.

정부에서는 이와 같이 향후 소형 열병합발전소를 되도록 많이 설치해 국가적 에너지절약을 달성하고자 보급에 앞장서고 있다.

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ⑧ “아파트 내 열병합발전 도입 ‘투자경제성’ 있어” 

아파트 내 소형 열병합발전시설 도입의 타당성과 경제성 등에 대해 살펴본다.

유럽을 위시한 외국에서는 이미 수십 년 전부터 소형 열병합발전시설을 도입해 이용하고 있었다.

하지만 우리나라는 지난 2001년부터 중소기업인 (주)케너텍이 몇몇 아파트에 열병합발전시설을 보급하며 가시적인 성과를 거두자 정부 차원에서 열병합발전의 타당성과 경제성 등에 대한 분석에 나섰다.

산업자원부와 에너지관리공단은 지난 2003년 3월부터 5월까지 2개월에 걸쳐 전국의 48개 중앙난방아파트 단지 4만5493세대를 대상으로 소형 열병합발전시설의 도입타당성조사를 시행했다.

그 결과 중앙난방아파트에서 소형 가스열병합발전시설을 도입하면 도입하기 전보다 연료비용은 12% 증가하고 전력비용은 88% 감소해 총 32%의 에너지비용이 감소되며 세대당 약 20~60만원 정도 절감할 수 있는 것으로 분석되었다. 단순투자비회수기간은 평균 4.6년으로 다수의 아파트에서 투자경제성이 있는 것으로 나타났다.

에너지가 절감되는 첫째 근거는 기존시설과 새로 설치하는 시설의 에너지 이용효율 차이에 있다.

대부분 건립 10년이 넘은 노후한 아파트의 보일러시설은 열효율이 저조하여 80~85% 정도에 그치는 실정이다. 천연가스를 100% 사용해도 15~20% 정도의 열은 보일러의 배기구로 배출되거나 손실되어 낭비가 심했던 것이다.

열병합발전기로 전기뿐만 아니라 열까지 생산하므로 손실되는 에너지를 최소화하여 얻는 절감효과가 크기 때문이다. 또 폐열회수기가 장착된 새로운 고효율보일러로 교체하고 소형 가스열병합발전기를 이용하면 90~97% 정도의 열효율을 얻을 수 있으므로 낭비되는 열이 없어 그만큼 에너지를 절감할 수 있다.

둘째로 절감할 수 있는 부분은 전기요금의 부과기준이다. 평소 아파트에 필요한 전력은 100% 한전으로부터 공급받아 충당하고 있다. 소형 가스열병합발전기를 도입하고 나면 아파트의 필요전력 중 70~80%를 자체의 열병합발전기로부터 공급하고 나머지 부족분만 한전으로부터 충당하게 된다.

따라서 한전으로부터 공급받는 양이 적어지므로 누진요금을 부담하지 않아도 되므로 그만큼 전기요금을 절감할 수 있고 향후 한전의 민영화로 전기요금이 인상되고 도시가스요금이 현실화된다면 추가적인 절감효과를 볼 수 있다.

셋째로 절감효과를 볼 수 있는 것은 용도별로 다른 도시가스 요금체계 덕분이다. 열병합발전용 도시가스요금은 중앙난방용 가스요금에 비하여 현재 약 15% 정도 저렴하며 열병합발전기를 도입한 아파트의 보조보일러에 공급하는 가스요금도 도입하지 않은 아파트의 가스요금보다 저렴한 혜택을 받고 있다. 향후 열병합발전용 가스요금을 여름철 냉방용 가스요금수준까지 인하한다면 에너지 비용 절감은 더욱 커질 수 있다.

무엇보다 소형 열병합발전시설을 도입한 아파트에서 그동안 얼마나 절감했는지 알 수 있다면 그보다 더 확실한 증거가 없을 것이다.

하지만 아직까지 대다수 아파트에서 시설비 상환이 끝나지 않아 입주민들이 에너지 비용의 감소를 피부로 느끼지 못하고 있다. 앞으로 시설비 상환이 끝난 아파트가 나오면 난방비 부담이 줄어들었다는 확실한 증거가 될 것이다.

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ⑨ ESCO 자금지원 적극 활용해 입주민 부담 줄여야 

아파트에서 낡은 보일러나 시설을 교체하기 위해서는 이에 필요한 수선자금이 필요한데 대부분 아파트의 장기수선충당금이 절대적으로 부족한 것이 문제이다.

아파트에서 소형 열병합발전 시설을 도입하게 되면 소요자금 전액을 에너지합리화자금으로 정부에서 대출해 주므로 입주민 부담 없이도 교체공사가 가능하다.

물론 무상으로 지원해 주는 것은 아니고 시설을 설치하고 나서 절감되는 금액으로 5~7년간 상환해 가는 방식이다. 이 자금의 대출이자도 다른 자금에 비해 저렴하여 연간 2~3%에 불과하다.

중앙난방시설을 개별난방시설로 교체하면 우선 정부의 에너지합리화자금의 지원을 받을 수 없게 된다. 그러므로 개별보일러의 가격뿐만 아니라 공사비 전액을 당장 입주민들이 현금으로 부담하여야만 한다.

정부에서 개별난방으로의 전환은 에너지절약시설이 아니라는 판단을 내리고 2004년 7월부터 자금지원을 중단했다.

에너지이용합리화자금은 소형 가스열병합발전시설 뿐만 아니라 에너지절약시설 전반에 관해 정부에서 매년 특별히 자금을 배정해 발표하고 있다. 2005년도에 책정된 에너지합리화자금은 7천7백70억원이며, 이중 에너지절약시설 설치사업에 배당된 자금은 4천5백80억원에 달한다.

이자율은 매분기별 변동 발표되며 2005년 2/4분기 현재 변동금리 2%, 고정금리 3%에 대출해주고 있다. 지금까지의 운영실적을 보면 매년 자금이 부족해 연초에 자금을 신청하지 못하면 자금을 배당받지 못해 이 시설을 도입하고 싶어도 자금의 부족으로 사업에 애로를 겪고 있다. 그러므로 연초에 남보다 먼저 자금을 신청할 수 있다면 보다 원활하게 사업을 추진할 수 있을 것이다.

소형 가스열병합발전설비를 신설 또는 증설한 자에게는 설치장려금이 지급되는데 kW당 3만원, 최고 3천만원까지 장려금이 지급된다. 이 시설을 설계한 자에게도 설계장려금으로 kW당 5천원, 최고 5백만원의 장려금을 지급해준다. 또한 이 시설을 도입하는 자에게는 조세특례제한법 제25조의 2에 의거해 투자금액의 10%를 법인세 또는 소득세에서 공제해주고 있다.

최근에는 일부 아파트 단지에서 소형 열병합발전시설을 도입하면서 입상배관이나 횡주배관까지 함께 교체하려는 경우가 많다. 그러나 일부분의 횡주배관을 제외한 입상배관이나 횡주배관은 에너지 절약시설에 해당되지 않으므로 ESCO자금의 지원대상이 아니다.

자금의 추천은 에너지관리공단으로부터 받으며 아파트와 사업계약을 체결한 ESCO가 계약서를 근거로 공단에 신청해 추천을 받는다.

에너지관리공단에서 자금추천서를 발행하면 이를 금융기관에 제출하여 자금을 인출하게 된다.

자금대출은 ESCO 업체가 받지만 시설을 설치하고 나서 자금의 상환은 아파트에서 매분기 은행으로 직접 납부하게 되므로 대부분 ESCO 업체는 팩토링제도를 이용해 공사가 끝난 아파트에 채권을 넘겨주게 된다.

그러나 아파트의 개별 세대 입주민들은 어떠한 담보도 제공하지 않으며 개별적 보증이나 담보책임을 지는 일은 없다.

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ⑩ 열병합, 24시간 연속난방·난방 불균형 해소 등이 장점 

열병합 발전시설의 설치비용은 아파트 입주민들의 추가 부담 없이 에너지 절감액으로 분할 상환하게 된다.
그러나 일부 아파트 입주민들은 열병합 발전시설 설치 이후 에너지절약전문기업(ESCO)에서 예상하는 대로 절감액이 남지 않아 시설비를 제때 상환하지 못하게 되면 어쩌나 하는 걱정을 한다.
하지만 열병합 발전시설 설치 이후 절감액이 예상금액에 미달할 경우 상환기간을 연장하기로 업체와 계약하면 되는 것이다. 반대로 에너지 절감액이 예상했던 수치보다 상회하는 금액이 나오면 상환기간을 단축하거나 입주민들에게 절감혜택을 미리 주는 방법도 있다.
지금까지 먼저 설치한 아파트 단지에서 문제 없이 모두 잘 상환해가고 있는 현실을 감안하면 이 문제는 크게 염려할 사항이 아닐 것으로 보인다.

◑ 열병합 발전 도입의 효과
아파트에서 소형 가스열병합발전시설을 도입해 얻게 되는 이점은 에너지 절감효과가 가장 우선이지만 이외에도 입주민들에게 돌아갈 수 있는 이점이 많다.
우선 가스열병합발전기가 24시간 가동하므로 사업 전에는 시간제로 공급되던 급탕을 24시간 연속으로 공급할 수 있게 된다.
개별세대에 온도조절기와 유량계 또는 열량계를 함께 설치하고 24시간 연속난방시스템으로 설치하면 그야말로 지역난방효과와 똑같은 혜택을 보게 된다. 자신에게 필요한 양만큼만 조절해 사용하고 그만큼의 요금을 납부하면 되는 것이다.
또 세대간 고르지 못하던 난방효과도 24시간 항상 균일한 온열이 배관을 순환하고 있으므로 세대간 불균형도 없어진다.
이와 함께 간헐제 난방공급시에 팽창과 수축을 일삼던 배관은 항상 일정한 온도를 유지하므로 배관의 손상이나 부식이 방지돼 배관수명을 늘리는 효과도 있다.
나아가 국가적으로 전기와 가스의 수급조절에 기여해 여름철 남아도는 가스로 부족한 전기를 생산해 피크부하를 조절해 준다. 또 각종 공해가스 배출을 줄여 환경기준이나 대기환경개선에도 기여해 환경오염으로부터 우리를 보호하는 바가 크다.
분산형 전원을 설치해 자연재해나 피크전력으로 인한 정전사태를 방지할 수 있고 결과적으로 국가의 발전소 건설비용을 절약 할 수 있다.
에너지 절약시설을 설치하면 건물에너지 효율등급 인증도 획득할 수 있으며 이로 말미암아 아파트 가격 상승도 전망할 수 있다.
무엇보다 이 시설의 중앙통제 감시체제를 확립해 잘 활용한다면 향후 사이버아파트나 홈오토메이션 시스템을 도입하게 될 때 에너지 사용 및 공급 자동화가 가능하게 돼 첨단아파트로 변모할 수 있다.
그렇게 되면 에너지 사용의 원격검침은 물론 수요에 적절한 에너지 생산과 공급을 자동화하여 더욱 쾌적하고 편리한 생활을 누리는데 필수적인 시설이 될 수 있을 것이다.

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ⑪ ‘열병합’ 도입시 경제성 분석 철저히 해야 

- 소형 열병합 도입시 문제점
소형 가스 열병합발전 시설은 첨단시설로 구성돼 있고 설치비용이 고액이어서 에너지 비용 절감이 예상치를 달성하지 못해 자금의 회수가 염려되기도 하고, 도입과정에서 각종 잡음이 발생할 수도 있어 문제점이 부각되고 있다.

그러므로 열병합발전 시설 도입 전에 필수적으로 경제성 분석을 철저히 해야 하며, 에너지 절약효과가 미약해 자금상환기간이 너무 길때는 도입을 숙고해야 할 것이다.

또한 도시가스가 공급되지 않는 지역은 설치를 하고 싶어도 현실적으로 어려움이 있으며, 공사금액이 고액이어서 다른 난방시스템을 선호하는 경우도 있어 시행에 어려움을 겪을 수 있다.

시행자 스스로 부끄럼 없이 청렴하고 공정하게 사업을 추진한다고 해도 반대하는 측에서 이런저런 이유로 비난을 하게 되면 대다수 입주민들은 쉽게 그들의 말에 부화뇌동하는 경우가 많다.

그동안 소형 열병합발전 시설을 도입하는데 있어 국가나 추진기관에서 규정한 표준화안이나 기준안이 마련돼 있지 않아 여러 가지 잡음과 시비가 많았다.

이러한 애로사항을 감안해 2005년 3월 산업자원부와 에너지관리공단은 아파트 소형 열병합발전시설을 도입하기 위한 표준화안을 마련해 발표했다.

향후 아파트 단지에서 소형 열병합발전 시설을 도입하고자 한다면 주민동의는 물론 입찰공고문의 표준과 제시자료, 입찰유의서, 심사기준 및 평가방법, 업체선정까지 사업시행 전반에 대하여 표준화안에 의거해 시행해야 할 것이다.

소형 열병합발전 시설의 보급 확대를 위해 ESCO의 사업시행에 앞서 정부의 방침과 기준이 먼저 정해져야 했음에도 늦게나마 열병합 발전시설의 도입 기준이 마련됐다는 사실은 다행한 일이다.

최근에는 에너지 절약효과가 뛰어나 30% 이상 비용을 절감하는 아파트도 있다. 연간 20억여원의 전기 및 가스비용을 지출하는 아파트 단지라면 연간 6~7억원의 에너지비용을 절감하는 효과가 발생하는 것이다.

시설비를 상환해 가는 동안은 그 차액을 실감할 수 없겠지만 시설비 상환이 끝나면 각 세대마다 동절기에 3만원 이상의 난방비를 줄일 수 있게 된다. 단돈 100원의 관리비도 절약하기 쉽지 않은 요즘 이보다 더 확실한 관리비 절감효과가 어디 있겠는가.

아무리 좋은 시설을 아파트 단지에 설치한다 해도 이 시설의 운용을 맡은 실무담당자가 그에 적절한 운전을 수행하지 않으면 무용지물이 될 수도 있다.

첨단 시설을 설치하고도 기존의 시설과 같은 습관으로 운용을 계속한다면 절감액은 예상치 만큼 나오지 않을 것이며, 장비의 신뢰성이나 수명도 보장받지 못할 것이다.

열병합발전기는 24시간 전일 가동되며 온수를 항상 생산하므로 보일러는 보조열원의 역할을 맡게 된다. 그러므로 웬만큼 기온이 낮은 추운 날씨가 아니면 굳이 보일러를 가동하지 않고도 급탕과 난방을 공급할 수 있고, 보조 보일러의 가동을 자제해 가스사용을 줄일 수 있다. 열병합시설의 운용을 맡은 담당자들에 대한 교육이 수반돼야 할 것이다. 기술력과 운전자들의 최적운전이 조화를 이룰 때 새로운 시설의 에너지절약 효과도 100% 발휘될 수 있다.

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ⑫ ‘열병합’ 개념 및 장점 등 입주민에 충분히 알려야 

- 도입 절차 및 입주민 홍보

아파트에 ‘열병합시설’ 도입을 위해 어떠한 절차와 방법을 거쳐야 하는지에 대해 알아본다.
우선 아파트 입주민들에게 소형 가스열병합발전시설에 대한 홍보를 해야 할 것이다. 입주민들에게 열병합발전시설 도입에 대한 공지를 하고 이 시설에 대해 설명하는 것도 간단한 일은 아닐 것이다.
현재는 열병합발전시설이 많이 보급되며 그 결과에 대한 평가도 긍정적인 편이지만, 공사금액이 고액인데다 당장 눈에 보이지 않는 에너지비용 절감이라는 명분을 내세워 입주민들을 이해시키는 것이 쉽지만은 않을 것이다.
열병합발전 도입 초기에는 정부나 에너지관리공단에서 조차 홍보자료를 발행하지 않아 입주민 홍보에 어려움이 많았으나 최근에는 홍보자료도 많이 발행됐고 에너지관리공단 홈페이지(www.kemco.or.kr)에 가면 ESCO사업에 대한 안내뿐만 아니라 소형 가스열병합발전시설에 대한 안내가 자세히 되어 있어 이것을 잘 활용하고 먼저 도입한 아파트의 사례를 설명하면 입주민들을 이해시키는데 큰 도움이 될 것이다.

또 열병합발전시설의 도입 타당성과 경제성 검토도 수행해야 한다.
타당성 검토는 에너지관리공단에서도 수행해 준다고 하지만 많은 수요를 감당하기 힘들어 현실적으로 어렵다고 볼 수 있다.
결국 어느 특정 ESCO업체에 의뢰해 타당성과 경제성을 검토해야 한다.
아파트에서 몇 년간 사용해 온 월별·분야별 에너지량과 전기 및 가스요금 데이터를 ESCO업체에 전달하면 ESCO업체는 자체 프로그램에 의해 경제성 검토를 한다. 이로써 예상 절감액이 얼마이며 시설비 상환은 몇 년 정도가 소요될 것인지 등 열병합발전시설을 도입할 만한 경제적 가치를 파악할 수 있을 것이다.
특정업체에 사업성 검토를 의뢰하면 후에 특혜성 시비로 논란이 될 수도 있으므로 소요되는 비용을 지불하고 의뢰하는 방법도 있다.
이때 ESCO업체는 사업금액의 예상치를 제안하게 되는데 이 사업금액은 어디까지나 추정 금액이므로 후에 입찰을 거쳐 정식 계약에 이르는 공사금액과 일치하지 않는다는 사실을 입주민들에게 주지시켜야 할 것이다.
열병합 시설의 공사비와 시설도입 후 공사비상환금으로 쓰이게 될 에너지 절감금액은 보통 일반인이 생각하는 이상으로 고액이다 보니 납득하지 못하는 입주민들도 많다. 정해진 기간 안에 시설공사비를 상환하기 위해 실제보다 절감액을 과다하게 부풀려 설정, 제시하는 경우도 있지만 절감액에 대한 책임과 보증을 확실히 해둔다면 문제는 없을 것이다.
이와 함께 입주민 공지기간 동안 입주민들의 의견을 최대한 다양하게 수렴하고 입주민들이 실제로 염려하는 부분들을 집중 청취해두는 것이 좋다. 도덕적으로 깨끗하고 절차상 문제 없이 일을 추진한다면 일부 입주민들이 공사에 반대해도 문제가 되지 않을 것이다.
소형 열병합발전시설을 도입하고자 추진하는 시행자들이 입주민들에게 명쾌한 설명을 주기 위해서는 사전에 열병합 시설의 개념이나 장점에 대하여 확실히 알고 이에 대한 충분한 지식습득이 필요할 것 같다. 

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ⑬  열병합 도입시 입주민 동의 등은 관리규약에 따라야 
 
 

▲ 에너지절약전시회에 선보인 열병합 발전 시스템 
 
 

- 입주민 동의
현재 소형 열병합발전시설의 도입을 위해서는 아파트 소유자 2/3 이상의 동의를 받아야 한다는 주장과 입주자대표회의의 과반수 의결로도 충분하다는 주장이 팽팽하게 맞서고 있다.

건설교통부에서는 아파트 소유자의 2/3 이상의 동의를 받아야 하며 행위허가를 받아야 한다고 주장하고 있으며, 그 법적 근거로 주택법 제42조 제2항과 주택법 시행령 제47조 등의 조항을 제시하고 있다.

이에 반해 산업자원부는 주택법 시행령 제51조 제1항 제3호 및 제5호의 조항을 인용해 법률상 소형 열병합발전시설의 도입은 입주자대표회의 구성원 과반수 이상의 찬성으로 사업 시행이 가능하다고 주장한다.

이와 같이 건설교통부와 산업자원부의 법률 해석이 달라 많은 아파트 단지에서 혼동을 초래하기도 했지만 최근에는 열병합발전 시설을 도입하는 대부분 아파트에서 건설교통부의 해석을 따라 소유자의 동의는 물론 시·군·구에 행위허가까지 받아서 시행하는 추세다.

그러나 아파트 단지에 소형 열병합발전시설을 확대 보급하기 위해서는 건설교통부의 법률해석은 다시 검토되어야 하며, 산업자원부와 건설교통부의 상호협조가 있어야 할 것으로 본다.

아파트에서 소형 열병합발전시설을 도입하면서 입주민 동의를 받아야 하는 이유는 공동주택이라는 특성상 향후 일어날지도 모르는 분쟁의 소지를 없애기 위한 것이다.

공사금액이 고액이므로 공사계약과정에서 발생될지 모를 불미스런 분쟁의 소지를 막아야 할 필요성도 크다.

무엇보다 각 아파트 관리규약의 규정들을 먼저 살펴보고 반드시 우선적으로 따라야 할 것이다.

아파트 입주민 동의를 받았더라도 반드시 주택의 소유자인 입주자가 서면 동의해야 한다는 주장도 있지만 서울시의 공동주택관리규약준칙 제10조 제3항에 의하면 ‘입주자 등은 서면 또는 대리인에 의하여 의결권을 행사할 수 있다. 이 경우 대리인에 의한 의결권은 당해 주택의 거주자이어야 한다.’라고 되어 있다.

그러므로 그 주택에 거주하는 사용자가 소유자의 위임을 받아 의결권을 행사한 것은 입주자(소유자)의 대리권을 행사한 것으로 볼 수 있다는 해석이 가능한 것이다.

결국 건설교통부의 주장대로 아파트 소유자의 2/3 이상의 동의를 반드시 받아야 한다면 아파트 세입자의 거주가 많은 아파트 단지에서 이 시설을 도입하는 것은 상당히 어려울 수밖에 없다.

소형 열병합 발전 시스템의 도입과 운영 ⑭  열병합 시공사 선정, 공개경쟁입찰이 합리적 
 

- 입찰
소형 열병합발전 시설을 시공할 업체를 선정하는 방법은 공사범위의 규모나 금액을 고려할 때 공개경쟁입찰을 통한 업체 선정이 가장 합리적이다.

일부 아파트에서는 공사수행경험이 있거나 수행능력이 있다고 인정되는 업체를 대상으로 지명경쟁입찰을 시행하는 경우도 있고, 입찰에 참가하는 기업의 자본금 규모를 고액으로 한정하는 경우도 있다.

에너지관리공단에 등록할 수 있는 ESCO기업의 자본금 규모는 건물부분 법인 ESCO기업인 경우 자본금 1억5천만원 이상으로 규정되어 있다. ESCO기업 등록기준과 거리가 너무 먼 기준으로 자본금 얼마 이상의 기업만 참가하라는 자격조건을 두는 것은 정부정책과 역행하는 처사이며, 일부 기업과 사전에 밀약이 있었다는 인상을 줄 수 있다. 이러한 폐단을 없애기 위해 산업자원부는 표준안에 근거한 입찰공고문의 예시에 참가업체의 자본금 규모 한정을 없애도록 했다.

공사 후 사후 관리나 책임문제 때문이라면 자본금이 높은 회사라고 해서 크게 다를 바가 없다. 사후 관리나 책임은 회사자본금으로 보장해주는 것이 아니라 공사 후 하자보증금이행증권으로 보장해주는 것이다. 하자보증이행을 공사비의 몇 퍼센트(%) 또는 얼마로 할 것이냐가 자본금이 얼마인지 보다 우선되어야 할 것이다.

일부 지역에서는 자신들의 지역에 사무실이 있는 ESCO기업만 입찰에 참가할 수 있도록 제한을 두는 경우도 있지만 이러한 조건 또한 특정한 기업과 결탁했다는 오해를 살 수 있다.

에너지관리공단에 등록된 ESCO기업은 많지만 소형 열병합발전시설 공사를 수행할 수 있는 기업은 많지 않다. 그런데 지역적인 제한까지 둔다면 더욱 능력 있는 ESCO기업을 만나기 어려울 것이다.

공사를 진행하기 위해서는 공사의 입찰 또는 개찰기일 10일 전에 입찰공고를 일간신문 내지는 주간신문에 게재해야 한다는 규정이 서울시 표준관리규약 제68조에 정해져 있지만 각 아파트마다 관리규약에 다르게 규정돼 있을 수 있다. 그러므로 각 아파트의 관리규약에 따라 행해야 한다. 입찰공고는 신문과 인터넷에 동시에 게재하는 것이 바람직하며 충분한 날짜를 두고 여유 있게 공고를 내는 것이 좋다.

입찰공고문은 반드시 게재된 신문내용을 보관해두는 것이 좋다.

입찰정보지나 입찰회보지는 무료로 입찰공고를 게재해주기는 하나 회원이 아니면 신문을 배달해주지 않는다는 것이 단점이다. 어느 특정 기업을 겨냥한 듯한 편향된 내용의 입찰공고문은 후일 분쟁의 소지가 될 수 있다.

입찰서류 제출 전의 기간에 현장설명회를 개최해 입찰에 참여하는 ESCO기업들에게 아파트의 현황과 공사의 규모나 범위 등 공사하고자 하는 세부내용을 설명해 주어야 한다. 현장설명회에 참가하지 않고 입찰에 응하는 기업은 사전에 일부 시행자와 결탁하고 모든 정보를 빼내 갔다고 오해를 받을 수 있다.

그러므로 입찰에 참여하는 ESCO기업은 반드시 현장설명회에 참여토록 하고, 참여하지 않은 ESCO기업은 입찰에 응할 수 없도록 규정한 공고문을 내보낼 수 있을 것이다.

출처:space공감블로그