도시E 공급ㆍ활용 극대화, 연 128만TOE절감
사업화 모델 통해 신규사업 창출, 수익 극대화
이같은 광역에너지 네트워크를 통해 도시 에너지 공급ㆍ활용을 극대화할 경우 연간 128만 TOE에 달하는 에너지를 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
광역에너지네트워크 시스템이 주목되는 것은 화석연료와 같은 기존의 에너지원뿐만 아니라 신재생에너지 등 다양한 에너지원을 적재적소에 전달할 수 있다는 것이다.
또 일반 가정에서 쓰지 않는 공간까지 들어오던 냉난방을 차단ㆍ제어하고, 필요한 곳에는 더 많은 에너지를 보내는 등 개별적인 제어 및 관리가 가능해 에너지 낭비가 없는 합리적인 사용이 가능하도록 할 수 있다.
유럽 등 해외에서는 이 같은 제어시스템이 비교적 잘 구축돼 있지만 주로 소규모 집단에너지 기술이 발달돼 있어 우리나라와 같이 광역권 도시가 발달한 나라에는 실제 적용에 맞지 않는 부분이 있다.
그럼에도 국내 에너지네트워크 관리 시스템은 ABB 등 외국계 기업들의 기술로 대부분 관리되고 있는 실정이다.
해외 시스템의 국내 운영은 A/S나 필요한 추가 옵션 등의 요청과 설치가 원활하지 않은 문제가 있다.
이렇게 해서 시작된 것이 광역에너지네트워크 연구다.
광역에너지 이용 네트워크를 구축하기 위해 기술개발이 필요한 핵심 분야로는 IT기술과 접목한 광역 네트워크 열공급 최적화 통합시스템 구축기술, 발생되는 배열을 이용한 미활용에너지 이용기술, 다양한 열원을 이용한 열수송 및 축열기술 등이다.
그러나 이러한 연구에도 적용처를 확보하지 못해 실용화되지 못한 문제점이 있었다.
이 때문에 시범사업 선정 및 구축, 현장적용을 통한 핵심기술 개발 및 상용화 모델 도출이 절실한 상황이었다.
지식경제부 지정 광역에너지네트워크 연구단(단장 김래현 서울과학기술대학교 교수)은 이같은 문제를 해소하고 광역에너지를 이용한 다양한 핵심기술 개발 및 고효율 네트워크 시스템 구축을 기반으로 실용화를 통한 에너지절약 및 신규 사업 창출을 목표로 하고 있다.
1단계로 2007년부터 2010년까지 핵심기술개발ㆍ시범사업을 진행했고 2010년부터 2012년까지는 실용화?사업화 모델을 개발하고 있다. 2012년후에는 상용화ㆍ신규사업창출을 목표로 한다.
사업단은 더 넓은 지역에 개별적이고 세밀한 에너지 제어관리기술을 국내 실정에 맞게 운전자들의 현장의 소리 하나하나를 반영하고 있다.
△광역에너지네트워크의 장점
광역에너지 공급 및 네트워크를 구축함으로써 자립형 에너지 도시와 산업단지를 확립할 수 있다.
첫 번째로 광역에너지는 에너지효율이 높은 시스템으로 도시 에너지의 20~30%를 절약 가능케 한다. 또 첨단 에너지 공급으로 도시의 가치를 증대시킨다.
다음으로 안정성이 뛰어나다. 자립형 에너지원의 확보(전기 및 열원 생산)로 안정적인 에너지 수급을 가능케 한다. 즉 정전사태와 같은 비상시에도 도시 기반시설의 운영을 가능하게 한다.
세 번째로 청정에너지원 사용에 따른 온실가스 저감 등 환경개선 효과를 가지고 있다. 단 집단에너지 공급의 발전시설은 환경영향 평가에서 제외한다.
마지막으로 쾌적성과 편리성이 높다. 에너지 중앙공급을 통해 24시간 연속 난방 등 사용자 중심의 에너지 환경이 구축되는 것이다.
에너지원은 안정적으로 쓰고 싶을 때 쓰고 싶은 곳에 사용할 수 있어야 한다. 그러려면 다양한 에너지원의 통합적인 이용이 필요하다.
김래현 서울과학기술대학교 광역에너지네트워크 연구단장은 “결국 에너지를 효율적으로 쓰기 위해서는 가장 높은 온도에서 낮은 온도까지 모두 쓸 수 있어야 하며 열원을 원하는 곳에 원하는 온도로 보내고 어떻게 열 생산계획을 잘 짤 것인가가 중요한 문제”라고 말한다.
버려진 열원(미활용에너지)을 이용하는 데 중요한 것이 히트펌프와 장거리 열수송과 저장 기술이다.
현재 이를 위해 광역에너지네트워크 연구단은 통합관리 최적화 및 기술평가 시스템 기술, 하수 열원을 이용한 2000RT급 터보열펌프 개발을 연구해 나가고 있다.
이를 통해 연간 128만 TOE의 에너지를 절감할 수 있을 것으로 연구단은 예상한다.
연구단의 최종목표는 에너지 생산단가를 최소 3% 이상 절감하는 광역에너지네트워크 최적화와 통합관리시스템 구축이다.
핵심기술개발 및 시범사업의 1단계는 2007년부터 2010년까지 강남지역 지역난방공사와 연계해 수서지구의 실시간 데이터를 통한 네트워크 시스템 시연을 한 결과 성공적으로 마무리됐다.
2단계는 실용화ㆍ사업화 모델로 2010년부터 2012년까지 부천골포천의 하수 열원을 이용한 산업단지형 사업화 모델 적용을 통해 실용화 및 경제성을 평가한다.
연구단은 2012년부터를 상용화와 신규사업 창출을 목표로 “세계수준의 사업화 모델을 통한 신규사업 창출로 수익의 극대화를 추구하겠다”고 야심차게 말했다.
현재 광역에너지네트워크연구의 사업화에 따른 기대효과로 생산단가의 3~5% 절감, 연간 752억원의 수입대체효과(2012년 기준 80%대체)와 연간 738억원의 수출효과(전체 세계 시장 점유율 5%기대)가 기대된다.
또 국가 기가산업의 외국 의존도를 탈피하고 에너지 최적화 기술 인력 양성도 기대하고 있다.
△연구개발 성과
1단계 연구개발을 통해 광역에너지 통합관리 최적화 및 기술평가 시스템 구축으로 에너지 절감의 가능성을 확인했고 2000RT급 터보열펌프의 개발을 통해 하수열원의 이용 가능성 기초연구를 확립했다. 또 장거리 열수송 및 저장 물질의 실험실적인 기반 확립을 통해 구체적으로 가능성을 확인했다.
따라서 2단계 광역에너지이용 네트워크 구축을 통해 큰 성과를 거둘것으로 기대된다.
먼저 광역에너지 네트워크 최적화 및 통합관리 Software Suite 개발 및 현장적용을 하고 하수열원을 이용한 열펌프 시스템의 기술을 활용해 2560RT 터보열펌프 개발 및 실증화작업을 수행하게 된다.
연구단은 이러한 2단계 개발을 통해서 일반적인 광역 에너지 네트워크 구축에 적용 가능한 상업용 제품화의 개발을 목적으로 하고 있다.
이를 통해 네트워크 최적화 기술 확보 및 적용을 통한 효율 향상이 기대된다. 구체적으로 생산단가의 3~5% 절감, 수입대체 및 기술수출효과가 기대되는 것이다. 또 터보열펌프의 현장적용을 통한 reference 확립으로 국가 기간산업의 해외 의존도를 탈피하고 대규모 지역냉난방용 열펌프 기술 자립화, 구역별 에너지수급 불균형 해소에도 기여할 것으로 예상된다.
에너지 절감 및 신규인력 고용에 따른 고용창출효과와 에너지절약을 통한 CO2 발생량감소 등 환경개선 및 전력부하평준화 역시 기대되는 성과다.
