中 허베이, 중국 최대 해수 열펌프 프로젝트 착공

- 표층해수의 열에너지를 이용, 지역냉난방 공급시스템 구축 -

- 투자비용 낮고 에너지절약, 오염물 배출감소 등 부대효과 동반 -

□ 탕산(唐山) 해강경제개발구에 해수 열펌프 프로젝트 착공

 ○ 지난 23일, 허베이 탕산시 해강경제개발구는 바닷물의 낮은 온도와 낮은 위치를 이용한 해수 열펌프 난방 프로젝트가 국내 최대 규모로 착공될 것임을 발표함.

 ○ 이 프로젝트는 주로 탕산의 강징탕강구(港京唐港区) 따탕국제왕탄발전소(大唐国际王滩发电厂)의 냉각발전기에서 나오는 바닷물 내부의 거대한 저온 열에너지 자원을 이용해 국제적으로 선진기술을 보유한 산둥푸얼다(福尔达)공조설비유한회사의 열에너지 펌프기술로 건축물 내 난방을 공급하는 것을 기본 내용으로 함.

□ 해수 열펌프 설비의 개념 및 원리

 ○ 기본 개념

  - 해수 열펌프 기술은 지구의 표층 해수가 태양에너지 및 지열에너지를 흡수해 형성된 저온·저위의 열에너지 자원을 열펌프의 원리를 이용, 소량의 고압 전기에너지를 투입해 저위 열에너지를 고위 열에너지로 전이시키는 기술임.

  - 이 기술은 어떠한 오염도 발생하지 않는 친환경 녹색에너지로 비용 또한 석탄 등 전통적인 연료를 사용하는 것보다 저렴하고, 풍부한 바닷물에서 열에너지를 채취해 난방을 공급하는 것에서 "해수 에어컨"으로 불림.

 ○ 작용 원리

  - 해수 열펌프는 에너지를 채취하고 저장하는 에너지원으로 바닷물을 활용함. 압축기 시스템를 통해 소량의 전기 에너지만을 사용, 겨울에는 해수 내 저장된 저위 에너지를 채취해 건축물에 난방을 공급하고, 여름에는 건축물 내의 열에너지를 추출해 바닷물로 보냄으로써 실내온도를 조절하는 데 쓰임.

  - 이러한 설비의 가장 큰 장점은 자원을 매우 효율적으로 활용할 수 있다는 것임. 바닷물을 에너지원으로 사용하지만 바닷물을 소비하지 않는 동시에 오염이 발생하지도 않아 해로움이 없음. 또한 1㎾의 전기에너지로 3~4㎾의 열에너지를 얻을 수 있기 때문에 에너지 효율이 높아 전통적인 에너지 이용방식에 변화를 가져올 것으로 기대됨.

□ 기대효과

 ○ 운행원가 절감, 에너지 절약, 오염물 배출 감소, 난방공급 문제 해결 동시에

  - 이 프로젝트는 총 세 단계에 걸쳐 이뤄질 예정이며, 모두 완공된 후에는 ▲ 폐기물을 이용한 녹색에너지로 시민들에게 안정적인 실내온도 보장, ▲ 연간 8195톤의 석탄을 적게 소비함으로써 에너지를 절약하고 오염물 배출이 감소, ▲ 난방공급에 소요되는 비용을 절반 수준으로 축소, ▲ 석탄소각설비에 사용되던 용지를 80%까지 절약, ▲ 대기환경을 오염시키는 이산화탄소 2만300톤, 먼지 6400톤, 아황산가스 550톤 감소 등 다양한 방면의 환경보호 및 경제적 효과를 거둘 수 있음.

□ 해수 열펌프 설비 활용 현황 및 해결과제

 ○ 중국의 연구 및 활용 현황

  - 중국 최초의 해수 열펌프는 2004년 칭다오 발전소에 설립됨. 총 면적은 1871㎡의 직원식당 크기로, 중국 최초로 화석연료를 일체 사용하지 않고 해수만을 이용해 건축물에 난방을 공급함.

  - 그 후 다롄시 싱하이(星海) 홀리데이인에서도 해수 열펌프를 이용한 중앙 공조설비를 구축하고 정식 운영에 들어가, 4만 ㎡에 이르는 건축물에 냉난방을 공급할 수 있게 됨.

 ○ 외국의 연구 및 활용 현황

  - 1970년 초에 건설된 시드니 오페라하우스 외에도, 1990년에 설립된 일본 오사카 난강(南港) 우주광장구역에서도 해수 냉난방 설비를 구축하고 2만3300㎾의 냉방 및 난방을 공급하는 등 해외의 해수 열펌프 이용사례는 다수가 있음.

  - 스웨덴의 수도 스톡홀름에서는 총 발전능력이 180㎿에 이르는 세계 최대 해수 열펌프 발전소를 설립해 지역난방을 공급, 시 전체 중앙난방 수송량의 60%를 차지함. 이 발전소는 매 기당 30㎿의 발전능력을 갖춘 열펌프 6기로 구성돼 1984~1986년 간 시공된 후 운행을 개시함.

 ○ 과학적 분석을 토대로한 체계화된 운영 및 관리 필요

  - 수량, 수온, 수질, 급수 안정성 문제 등이 수자원 열펌프 시스템의 운행효율에 영향을 주는 요인으로, 수자원 채취 및 환원을 위한 수구(水口)의 위치 선정 문제도 추가적인 연구가 필요한 부분임.

  - 해수 열펌프의 운행효율은 높은 편이나, 전통적인 냉난방 시설과 비교할 때 지역 환경 및 수요에 따라 경제성이 상이해지는 제약이 따름.

  - 해수 열펌프는 전체가 하나의 시스템을 이뤄 에너지 절약을 실현하기 때문에 모든 방면이 고루 고려돼야 함. 예컨대 적은 수량의 해수 열펌프로 더 많은 에너지를 공급할 수 있으나 전체 시스템을 구성하는 다른 설비의 조합이나 설비운영이 부적절할 경우 에너지 절약효과가 감소하고 투자액이 상승하는 등의 부작용을 낳을 수 있음.

자료원 : 중국 신에너지 및 재생에너지망, 북방망 등