식기 전에 다시 보자, 미활용열

식기 전에 다시 보자, 미활용열

대학생신재생에너지기자단 22기 류나연

 

[미활용열]

이호현 산업통상자원부 에너지정책실장이 지난 4월 19일 “전기에너지에 비해 열에너지 관련 정책은 뒤처진 측면이 있다”며 “특히, 미활용열에 대한 정책을 많이 준비 중이고, 데이터베이스화를 통한 재활용 방안을 고민 중”이라고 밝혔다.

그렇다면 ‘미활용열’은 무엇일까? 열에너지는 보통, 생활에서 사용하는 난방으로 인식된다. 하지만 실제로는 많은 산업 부문의 공정열로 활용되고 있다. 미활용 에너지(Unused Energy)란 인간의 생활 또는 생산 활동을 위해 사용하는 에너지 중 경제적 가치나 기술적 이용 방법의 한계로 회수되지 못하고 자연계로 돌아가는 ‘도시폐열’과 자연 상태의 태양열 에너지를 저장하고 있는 해수, 하천수, 지열 등 자연에너지 중 활용이 가능한 ‘온도차 에너지’ 등을 의미한다.

[자료1. 미활용에너지 종류]

출처: 스마트 테크 브릿지

그중 미활용열은 열에너지원으로서 활용가치가 있지만, 경제적 또는 기술적 한계로 이용되지 못하고 버려지는 열을 의미한다. 미활용열에는 산업폐열과 소각열, 지역난방잉여열, LNG 냉열, 신재생 잉여열 등이 대표적이다.

 

[우리나라에서 미활용열의 활용이 힘든 이유]

[자료2. 국내 주요 미활용열의 기술 잠재량 추정결과(단위:천Gcal/연)]

출처: 전기신문

우리나라는 폐열 활용률이 1% 미만에 그치며 골머리를 앓고 있다. 

에너지 산업 중 열 부문은 우리나라 최종에너지 소비에서 50% 이상을 차지하고 있지만, 정책의 관심에서 괴리돼 있다. 열에 대한 정확한 통계의 부족과, 탄소중립을 어떻게 이행할 것인지에 대한 계획 미흡이 원인으로 꼽힌다. 현재 미활용열의 이용에 관해서는 에너지이용 합리화법 제36조(폐열의 이용)가 그 규제의 전부다. 법 내용은 아래와 같다.

• 에너지사용자는 사업장 안에서 발생하는 폐열을 이용하기 위하여 노력하여야 하며, 사업장 안에서 이용하지 아니하는 폐열을 타인이 사업장 밖에서 이용하기 위하여 공급받으려는 경우에는 이에 적극 협조하여야 한다.
• 산업통상자원부장관은 폐열의 이용을 촉진하기 위하여 필요하다고 인정하면 폐열을 발생시키는 에너지사용자에게 폐열의 공동이용 또는 타인에 대한 공급 등을 권고할 수 있다. 다만, 폐열의 공동이용 또는 타인에 대한 공급 등에 관하여 당사자 간에 협의가 이루어지지 아니하거나 협의를 할 수 없는 경우에는 조정을 할 수 있다.
• 집단에너지사업법에 따른 사업자는 같은 법 제5조에 따라 집단에너지공급대상지역으로 지정된 지역에 소각시설이나 산업시설에서 발생되는 폐열을 활용하기 위하여 적극 노력하여야 한다.

이 세 항이 폐열과 관련된 법의 전부이다. 더 살펴보면, ‘협조하여야 한다’, ‘노력하여야 한다’가 전부인 것을 알 수 있다.

 

[해외의 미활용열 활용 사례]

해외의 미활용열 활용 사례를 살펴보면, 미국, 중국, 유럽 등 전 세계적으로 폐열을 열 부문 탄소중립 이행의 비용효율적 수단으로 보고 폐열 보급 확대를 적극 지원하고 있다.

[자료3. 독일의 에너지원별 전력 생산 비중]

출처: 매일경제

먼저, 독일은 ‘열병합발전법’과 ‘열네트워크4.0’을 통해 재생열 비중에 따라 CHP(열병합발전소) 생산 전력에 프리미엄을 지급하고 열 네트워크 및 저장시설 투자비를 지원한다. 열병합발전소는 단가가 높은 LNG를 주 연료로 사용하다 보니 가격 경쟁력이 다른 발전소에 비해 낮다. 이것이 열병합발전을 지원하는 이유이다. 아울러 히트펌프를 설치해 화학 기업의 공정 폐열을 활용하는 사업도 추진 중이다.

프랑스는 ‘열기금’을 통해 재생열과 회수열 관련 산업에 투자하고 있고, 영국은 ‘Heat Networks Delivery Unit(HNDU)’로 열 네트워크 경제성을 분석하고 산업개발을 지원하고 있다. 스웨덴도 데이터센터, 슈퍼마켓 등에서 발생하는 폐열을 지역난방 열원으로 활용하고 있다.

 

[우리나라의 열활용 산업 동향]

우리나라도 적지만 히트펌프를 활용한 사업을 일부 수행하고 있다. 그렇다면 히트펌프란 무엇일까?

[자료4. 히트펌프를 활용한 열회수 시스템]

출처: YTN 사이언스

히트펌프는 증기 상태의 미활용 열에너지를 회수해 고온으로 이동시키는 설비를 말한다. 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 성질이 있는데, 히트펌프는 이를 거슬러 저온에서 고온으로 열을 만드는 장치라고 할 수 있다. 위 사진 속 캐스케이드 기술이란, 기존의 전기식 히트펌프에서 저온에서 고온으로 열을 만드는 과정에서 별도의 에너지가 소모된다는 단점을 해결하는 기술이다. 발전소에서 막 생산된 고온의 열을 이용해 우선적으로 히트펌프를 가동해, 이동한 저온의 열을 지역난방열로 활용할 수 있게 한다.

서울 잠실에 위치한 롯데월드타워에서 원수관의 수열을 히트펌프로 회수해 냉난방을 공급하고 있고, 지난 3월, 한국지역난방공사와 삼성전자가 협업해 반도체 공정에서 발생하는 폐수의 열을 회수해 지역난방 열원으로 활용하는 협약도 맺었다. 폐수의 열활용은 고온수 배출로 인한 하천 생태계 교란을 막는 효과까지 있다.

 

[탄소중립의 핵심과제, 미활용열 활용]

앞서 언급했듯이, 열에너지에 대한 관심과 정책은 매우 부족하다. 전기에너지의 탈탄소화만으로는 탄소중립 달성이 어려우나, 국내 에너지 정책은 전기에너지의 친환경 생산과정에 치중된 측면이 있다.

다가오는 6월, 분산에너지법 시행에 따라 집단에너지사업의 중요성이 커지고 있다. 이에 따라 미활용열 지원책의 필요성도 함께 커지고 있다. 집단에너지는 수요지 중심의 에너지 공급 체계로써, 기존 인프라를 통해 미활용열 활용 방안을 모색하면 분산에너지 활성화에도 기여할 수 있다는 이유 때문이다.

미래의 미활용 열에너지 사업화 가능성은 무궁무진하다. 맥킨지가 발간한 ‘폐열 회수의 잠재성 보고서’에 따르면 전 세계에서 잠재적 회수 가능열은 3100TWh에 달하고, 열 회수 및 활용을 통한 에너지 절감 비용은 1400억달러(약 192조원) 규모로 추산됐다. “버려지는 폐열을 더욱더 적극적으로 활용하면 탄소발생을 줄일 수 있고, 국가 및 국민 편익 극대화로 이어질 수 있다.”고 한국지역난방공사 관계자가 강조했듯, 열관련 데이터를 확보하고 이를 실제로 활용하기 위한 법이 제정돼 시행된다면 열활용은 탄소중립 달성의 핵심키가 될지도 모른다.

 

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폐열에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "우리나라 난방시장, 지역난방이 답일까?", 19기 임하영, https://renewableenergyfollowers.org/3314

우리나라 난방시장, 지역난방이 답일까?

2. "버려지던 폐열,  그 화려한 변신!", 18기 최별, https://renewableenergyfollowers.org/3187

버려지던 폐열, 그 화려한 변신!

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참고문헌

[미활용 열]

1) 신보훈, “[미활용열의 재탄생] 통계도 없이 버려지는 열에너지… “폐열∙재생열 활용 고민해야””, 대한경제, 2024.05.07, https://www.dnews.co.kr/uhtml/view.jsp?idxno=202405071117514010084

2) 전략제품 현황분석 미활용열 이용/발전 시스템, 6p

[우리나라에서 미활용열의 활용이 힘든 이유]

1) 구민회, “[칼럼] 미활용열에너지 이용, 탄소중립의 핵심과제”, 이투뉴스, 2023.12.18, https://www.e2news.com/news/articleView.html?idxno=304081

2) 차기영, “미활용열 활용 ‘골머리’…체계적인 법 정비 우선”, 전기신문, 2024.05.04, https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=336447

[해외의 미활용열 활용 사례]

1) 정욱, “독일의 선택 ‘열병합발전’… “신재생에너지로 가는 징검다리””, 매일경제, 2017.06.01, https://www.mk.co.kr/news/economy/7845218

[우리나라의 열활용 산업 동향]

1) 하윤희, “[기고] 버려지는 여, 활용도 높여야 한다”, 국민일보, 2024.04.23, https://www.kmib.co.kr/article/view.asp?arcid=1713761400&code=11171314&cp=nv

[탄소중립의 핵심과제, 미활용열 활용]

1) 신보훈, “[미활용열의 재탄생] 통계도 없이 버려지는 열에너지… “폐열∙재생열 활용 고민해야””, 대한경제, 2024.05.07, https://www.dnews.co.kr/uhtml/view.jsp?idxno=202405071117514010084