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해안과 해양 최신기술동향
2022 July vol.12

<표 2> 서울시 유출 지하수 방류현황 <표 3> 스웨덴 스톡홀름 해수이용 난방 시설

2017년 [톤/일] 2018년 [톤/일] 2019년 [톤/일] 구분 발생량 용량 COP 열원온도 공급온도
구분
발생량 미이용 비율(%) 발생량 미이용 비율(%) 발생량 미이용 비율(%) 해수 Vartan Ropsten 250MW 3.0 3℃ 80℃
건축물 78,140 65,905 84.3 85,433 72,216 84.5 87,268 74,032 84.8 ※ 자료 : Andrei David et al., 2017, Heat Roadmap Europe
전력구 28,116 27,677 98.4 27,811 27,259 98 31,382 31,290 99.7
통신구 24,900 24,833 99.7 25,844 24,231 93.8 26,392 23,402 88.7 <표 4> 히트펌프 연구개발 현황
지하철 214,980 196,571 91.4 242,233 207,034 85.5 234,438 207,107 88.3
합 계 346,136 314,988 91 381,321 330,740 86.7 379,480 335,831 88.5 프로젝트명 기간 참여국
산업용 히트펌프 기술 2016.04 ~ 2019.06 독일 외 6개국
※ 출처 : 서울시 물관리정보열린공개시스템(http://swo.seoul.go.kr)
제로에너지 빌딩을 위한 히트펌프 통합설계기술 2016.10 ~ 2020.05 체코 외 7개국
공동주택용 난방 및 온수 공급을 위한 히트펌프 기술 2017.01 ~ 2020.12 독일 외 5개국
지하수 에너지 활용의 경우, 현재 국내에 총 165만 개의 지하 개발역사가 상대적으로 오래된 이전의 수력, 풍력, 태양광에서
첨단 냉방 기술 개발 2018.10 ~ 2021.12 미국 외 5개국
수 관정과 80만 개의 농업용 관정이 있으나 생활용 또는 농업 나아가 수열에너지로 얻는 에너지 사업이 활성화되면 더욱더 저 지구온난화지수(GWP) 냉매 히트펌프 기술 2019.01 ~ 2021.12 미국 외 7개국
용으로만 사용될 뿐, 에너지원으로 재활용되지 못하고 그대로 많은 재생에너지 생산으로 환경보전에 기여할 수 있을 것으로 히트펌프 사물인터넷(IoT) 적용 2020.01 ~ 2022.12 오스트리아 외 3개국
배출되고 있다. 또한 도심지의 대형 건물이나, 지하주차장, 전 예상되기 때문에 수열을 이용한 냉난방시설의 개발 및 에너지 ※ 출처 : IEA HPT Homepage, 2020, Integration of heat pumps into the future energy system, Heat pumping technologies magazine
력구, 통신구, 터널 및 지하철 등의 지하구조물에서는 대량의 저감효과에 대한 연구 및 실증이 필요하다.

유출 지하수가 발생하는데, 2019년 서울시 시설물 기준으로 일본에서는 1970년대부터 수열에너지 활용을 활발하게 진행 유럽이나 북미 기업에서는 고효율 터보 수열원 히트펌프를 개
약 88.5%의 지하수가 이용되지 못하고 하천으로 그대로 방류 2. 국내외 기술동향 및 사례 되어 1991년 도코에서 약 23%의 에너지 절감 효과를 얻었으 발하여 대형건물에서 활용하는 등 히트펌프의 활용과 기술개
되는 것으로 검토되었다<표 2>. 며, 2030년까지 운용 활성화 및 글로벌 시장 점유율 확대 등 발이 활발하게 진행 중이다. IEA(International Energy
이와 같이 주택, 산업용, 수산 및 농업에 적용할 수 있는 친환 2.1 해외 기술동향 및 사례 의 목표를 세우고 기술개발을 활발하게 진행하고 있다. Agency, 국제에너지기구)는 에너지 절감에 대한 히트펌프의

경 에너지의 장점을 극대화할 수 있는 수열에너지 관련 기술개 해외에서는 유럽과 일본에서 가장 많이 활용되고 있는데, 유럽 적용사례로는 1989년 일본 후쿠오카 열공급 센터의 4,800 중요성을 인식하고, 1978년부터 산하에 FPT(Heat Pumping
발 및 실증에 대해 적극적인 노력이 필요하고 할 수 있다. 에서는 1960년대부터 건물 및 농업, 그리고 교육시설 등에 수 RT, 1991년 프랑스의 42,000RT, 2000년 미국의 20,000RT, Technologies, 히트펌프기술) 협력 프로젝트를 운영하고 있
열에너지를 폭넓게 사용하여 왔다. 특히 1982년부터 활용을 2004년 캐나다의 75,000RT 등 대규모로 개발된 사례가 많으 다. 현재 IEA FPT에서 진행 중인 히트펌프 연구개발 사례는

3) 친환경 에너지의 기술개발 노력 시작한 스웨덴의 경우, 해수, 호수 및 지하수를 활용한 히트펌 며, 일본 오사카 니카노시마지구와 같이 하천수를 이용하는 다음과 같다<표 4>.
수열에너지는 해수, 하천수, 지하수, 하수 및 발전 온배수 등 프를 통해 전체 난방의 44%를 수열에너지를 통해 충당하고 시스템의 효율을 높이기 위해 취수지점과 방류지점을 달리할
물이 가지는 열에너지를 의미하는 것으로 이 열에너지를 이용 있으며, 유럽의 여러 나라들이 다수의 수열원을 이용하여 건축 수 있도록 2개의 하천을 이용하는 사례도 있다<그림 3>. 2.2 국내 기술동향 및 사례

하여 건물, 주택 및 산업용시설 등에 냉난방 에너지를 공급할 물 단위부터 도시규모의 냉‧난방까지 수요기반이 넓게 형성되 해수의 수열 활용도가 높은 대표적인 사례는 스웨덴 스톡홀름 해외에서는 1960년대부터 개발되어 활용된 반면에 국내에서
수 있는 대표적인 친환경적 에너지이다. 어 있다. 을 들 수 있다. 스톡홀름은 14개의 섬으로 이루어져 있고, 는 2014년 수열에너지 설비기준이 제정되었고, 2019년부터
Baltic해와 스웨덴에서 가장 큰 Malaren호가 만나는 연안에 하천수가 신재생에너지에 포함되어 확대기반이 마련되었으나,

미국 코넬대학교 [20,000RT] 캐나다 토론토 [75,000RT] 위치하고 있기 때문에 해수를 에너지원으로 활용하는데 지리 활용이 아직은 상대적으로 취약한 상태로, 해수, 하수 및 하천
적인 이점이 있다. 여름에는 상대적으로 따뜻한 5m 수심의 지 수에 국한되어 일부 건물 단위의 소규모 사업장에서 주로 적
표수를 취하고 겨울에는 약 3℃로 일정하게 유지되는 15m 수 용된 사례이다<표 5>.
심의 해수를 이용하여 에너지를 생산하기 때문에 안정적인 에 국내 수열에너지 활용의 대표적인 사례는 롯데월드타워로 광

너지 생산이 가능하고 열에너지 수송을 위한 수요처와의 거리 역상수도를 활용하여 수열을 공급받는 국내 최대규모의 사례
가 가까워서 효율이 상대적으로 높다<표 3>. 이다. 롯데월드타워는 2014년부터 한강취수장에서 정수장으
수열에너지의 핵심기술인 히트펌프는 저온에서 열을 흡수해서 로 보내지는 광역상수도 내 원수를 활용해 수열을 공급받고
고온으로 열을 방출하는 특성으로 히트펌프가 사용한 전기에 있으며, 최대 부하량 3,000RT로 전체 냉‧난방의 10%를 수열
너지에 비해 더 많은 열을 난방시 공급하는 설비로, 일본의 업 에너지로 활용하는 등 최근에 개발사례가 증가하고 있으나,

체들이 기술개발을 선도하고 있는 상황이다. 일본의 Hitachi 선진국 대비 아직은 초기단계라 할 수 있다<표 6>.
사는 15℃에서도 정격대비 94% 수준의 성능을 유지하는 히 강원도 춘천에 2027년 완공을 목표로 추진 중인 수열에너지
트펌프를 개발하여 일본의 기후조건에 맞게 활용하고 있으며, 융복합 클러스터는 연간 수온이 5~6℃인 소양강댐 심층수를
<그림 3> 해외 수열에너지 적용 사례 [출처 : K-water 자료]