수열에너지의 개념과 특징, 그리고 국내외 현황

수열에너지

 

수열에너지는 해수 표층의 열을 히트펌프를 이용하여 냉난방에 활용하는 기술로 주로 건물 냉난방, 농가, 급탕열원, 지역냉난방, 공장, 온실, 수산양식장, 제설작업 등의 열원으로 이용이 가능합니다.

 

수열에너지는 열 회수 장치인 ‘히트펌프’를 통해 냉방을 할 때는 건물의 열을 물을 통해 밖으로 내보내고 난방을 할 때는 물에서 열을 얻어 건물 안으로 공급하는 원리로 운영됩니다. 즉 겨울에는 대기보다 온도가 높고 여름에는 낮은 물의 온도차를 이용한 기술로 수열 에너지를 활용하면 기존 냉난방 시스템에 비해 약 20~50%의 에너지를 절약할 수가 있습니다.

 

 

□ 특징

수열에너지는 자연 상태로 존재하는 에너지원으로 온도의 계절 간, 일간 변동이 적고 어는점이 일반 물보다 낮은 –1.9℃ 이기 때문에 저온까지 열 이용이 가능하며, 여름에는 대기보다 약 7℃가 낮고 겨울엔 10℃ 정도 높아 열펌프의 열원으로 매우 우수합니다. 또한 부존량이 거의 무한해 대규모 열수요에 이용이 가능하고 우리나라의 경우 삼면이 바다로 둘러싸여 있어 해수를 쉽게 이용할 수 있다는 지리적 특성을 가지고 있습니다.

 

 

□ 국내외 수열에너지 시장 및 보급 현황

부산 롯데타운 마트 및 타워동에 수열에너지 시스템 설치하여 마트나 타워동에서 사용하는 열에너지 전체를 감당하면서, 전기·열에너지를 포함해 기존 669toe 중 363toe의 에너지를 절감했고, 비용은 5억5,000만원 중 4억4,400만원을 감축하는 효과를 본 사례가 있으며, 이외에도 한수원 및 발전사 온배수양식장 등 수산양식장에 적용된 사례가 있습니다.

 

해외의 경우 수열을 신재생에너지로 분류하는데 있어 국가별로 차이가 있으나 EU, 미국, 일본에서는 신재생에너지로 인정하고 있습니다. 다만 해수열 분류에 있어서는 EU와 미국은 해양에너지로 일본은 하수, 하천수 및 설빙열과 함께 온도차에너지로 인정하고 있습니다.

 

유럽을 비롯한 미국, 일본 등에서는 1960년대부터 건물, 농업, 교육시설 등에 수열에너지를 사용해 왔는데 이들 국가 중 스웨덴 스톡홀름은 해수를 비롯한 하수, 호수, 지하수를 활용한 히트펌프를 통해 시 전체의 지역난방 열원 약 44%를 충당하고 있습니다.

 

일본의 경우 지역냉난방에 적용할 수 있는 해수열원 열펌프 개발이 1970년대부터 활발하게 진행되어 왔으며, 대표적인 사례로 1991년 도쿄 치바시에 하수열을 활용하여 냉난방을 공급하여 냉열 제조 시 약13%, 온열제조 시 약 23%의 에너지 절감 효과를 얻기도 하였습니다. 또한 일본은 해수열에 대한 연구를 지속적으로 진행하면서 2030년까지 운용활성화 및 세계시장 점유율 확대 등의 목표를 세우고 있습니다.

 

 

□ 향후 전망

수열에너지는 열을 얻을 때 연소하지 않는 청정에너지이면서 비고갈성 에너지원으로 기존 화석연료 대비 20~50%의 에너지 비용을 줄일 수 있을 것으로 전망되며, 수열에너지를 활용한 산업들의 발달로 중소기업 활성화와 일자리 창출, 신기술 개발을 통한 기술 수출 등이 가능할 것으로 기대됩니다.