해양 심층수를 이용한 ｢지역 냉난방｣ 및 ｢온도차 발전｣ 기술개발 나선다

 

해양 심층수를 이용한 ｢지역 냉난방｣ 및 ｢온도차 발전｣ 기술개발 나선다

□ 국토해양부(장관 : 정종환)는 최근 신재생 에너지원으로 주목받고 있는 해양에너지 개발의 일환으로 ｢해양심층수를 활용한 냉난방 및 온도차 발전기술 개발｣에 착수한다고 밝혔다.

 ㅇ 그동안 해양심층수는 고품질 생수, 식품, 농․수산업 등 주로 산업적 용도로 활용되었으나, 앞으로는 심층수의 저온성(2℃이하)을 활용한 신재생 에너지원으로 활용하기 위한 기술개발에 나서는 것이다.


□ 이번에 개발하는 해수 냉난방 시스템(SWAC : Sea Water Air Conditioning)은 심층수의 냉열(2℃이하)과 표층수의 온열(20℃이상)을 직접 또는 가열하여 냉․난방에 활용하는 것으로,  이미 미국, 일본 등 선진국에서는 괌, 후쿠오카 등 해안도시를 중심으로 지역단위 냉난방에 활용되고 있다.

    * 괌 : Tumon만 외해 수심 690m에서 심층수를 11,000톤/일 취수하여 19개 가량의 호텔과 쇼핑몰 등에 냉난방 공급 중
    * 후쿠오카 Momochi지구 : 표층수를 활용하여 상가, 오피스 빌딩 등에 냉난방(약 41% 에너지 절감, CO2 50% 저감효과)

 ㅇ 온도차 발전시스템(OTEC : Ocean Thermal Energy Conversion)은 저온의 심층수로 응축된 작동유체(암모니아 등)를 고온의 표층수로 기화시키면서 발생하는 유체흐름으로 터빈을 돌리는 것으로, 미국․일본 등에서 실용화 연구를 한창 진행 중이다.

    * 미국 : ’92년 하와이 자연에너지 연구소(NELHA)에서 210kW급 실험
    * 일본 : ‘81～’85년에 50kW, 75kW, 120kW급 육상플랜트 실험에 성공
    * 인도 : ‘04년에 1MW급 해상플랜트 실험 수행


□ 우리나라도 동해 해수의 90%를 차지하는 저온(연중 2℃이하)의 해양심층수와 고온(20～35℃)의 발전 온배수(일 6,000만톤)가 풍부하여 온도차 에너지 이용의 잠재력은 충분한 실정이다.

 ㅇ 다만, 선진국에 비해 해수 온도차 에너지 이용기술 개발이 체계적으로 이루어지지 않아 기술개발의 여지가 크다.

  - 해수 냉난방 시스템은 해양연구원 해양심층수연구센터 건물(‘07), 강원대 삼척캠퍼스 해양관광레저스포츠센터 건물(’08), 해양대학교 기숙사(‘09) 등에서 100RT급(약 1,000평 냉난방 규모)이하 소규모 현장적용 실험 수준이고,

  - 온도차 발전은 실험실 수준의 연구에 머물러 실용화를 위한 핵심기술 개발이 시급한 상황이다.


□ 이에 따라, 국토해양부는 ‘10～’15년간 연구개발 사업으로 250억원을 투입하여 ｢해수 온도차 에너지 이용기술 개발 사업｣을 추진할 계획이다.

 ㅇ 우선, 1단계로 ‘10～’12년간은 국내외 실증사례가 있는 해수 냉난방 기술을 지역(District) 단위에 적용하기 위해 1,000RT급(약 1만평, 300세대 규모) 시범모델을 개발한다.

  - 1,000RT급 시범모델은 강릉시와 협의하여 녹색시범도시 조성사업에도 시험 적용하는 방안을 추진할 계획이며,

  - 향후 해안도시에 본격 적용할 수 있도록 2,000RT급(약 600～700세대 규모)의 보급모델도 개발할 예정이다.

 ㅇ 2단계로 ‘13～’15년간은 심층수와 발전 온배수를 활용한 온도차 발전 파일럿 플랜트(50kW급)를 개발하게 된다.

  - 온도차 발전기술은 선진국들도 실용화 초기단계에 있어, 1MW급 플랜트 설계를 통해 원천기술을 확보하는데 주력하고, 대규모 실증실험(1MW급) 등 실용화 기술개발은 향후 발전사업자의 참여하에 추진해 나갈 계획이다.

 ㅇ 특히 이번 연구는 저온의 해양심층수를 활용하는 것으로, 일반적인 해수 이용기술에 비해 냉방 효율을 대폭 높이고(50% → 60～70%이상) 핵심기술도 국산화하여 향후 세계 시장에서 경쟁력을 갖춘 기술을 개발하는 것이 주된 목표이다.


□ 앞으로 한국해양과학기술진흥원을 통해 4월2일부터 한달간 연구개발과제 공고를 거쳐 각 연구기관 등으로부터 연구계획서를 접수하여 5월중 연구 수행기관을 선정할 예정이다.(☞ 자세한 사항은 진흥원 홈페이지(www.kimst.re.kr) 공고 참조)


□ 국토해양부 관계자는 “해수열 에너지는 자연 상태로 해수에 존재하는 무한한 청정 에너지원으로서, 이번 연구로 경제성있는 기술개발이 이루어지면, 저탄소 녹색성장에 기여할 수 있는 새로운 에너지원을 얻게 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.

    * 동해 발전온배수를 모두 활용하면 약 600MW의 발전이 가능
    * 해수 냉난방은 에너지 절감효과가 63.2%(난방)～73.8%(냉방)에 달해 1,000RT급 가동시, 연간 3억2천만원의 이익 발생 예측(해양연구원)


cf) 해양심층수 에너지 이용기술 개념

국토해양부