수열 에너지 개요 / 기대효과 / 적용사례

수열 에너지 개요

□ 수열에너지(Hydro Thermal Energy)
여름철 수온이 대기보다 낮고, 겨울철에는 높은 특성①을 활용하여 물을 열원으로 히트펌프②를 통해 냉난방하는 시스템

① 물은 에너지를 축적하는 능력(비열)이 매우 큰 특성(물 4.18, 공기 1.01J/g·°C)으로 여름철은 대기보다 시원하고, 겨울철은 따뜻한 특성
② 히트펌프는 냉매의 기화 시 주변의 열을 흡수하고, 액화 시 주변에 열을 방출하는 성질을 이용해 열을 저온에서 고온으로 이동

□ 수열에너지 원리
 ◦ (난방) 일반적인 난방은 보일러로 화석연료(LPG, 석탄 등)를 연소시키나, 수열에너지는 물에서 열만을 이동시켜 활용
 ◦ (냉방) 일반적으로 실내의 열을 냉각탑을 통해 대기로 방출하나, 수열에너지는 냉각탑을 제거하고, 열을 수열원이 흡수

 

수열 에너지 기대효과

□ 에너지 절감 및 CO2발생 감축 효과

 ㅇ 수열에너지의 경우 온도차에 따라 흡수식 냉난방 대비 30%내외의 에너지 절감효과와 함께 CO2 감축 효과도 있는 친환경 재생에너지

   * 롯데월드타워 사례 : 에너지 절감 35.8%, CO2 감축 37.7%
   * 한강·소양강 대상 수열히트펌프시스템과 기존 시스템(난방 : 가스, 냉방 : 전기냉동기와 흡수식 병행) 비교시 에너지(12.6∼24.3%↓), CO2(18.4∼29.1%↓) 효과

□ 미세먼지 저감효과

ㅇ 한강과 소양강댐 활용시 에너지 절감률을 기본으로 미세먼지 절감량 산정할 경우 1RT 기준 1.30(한강) ∼ 2.51kg(소양강)의 저감 효과 발생 (※ 16,500RT 규모인 강원도 수열 클러스터의 경우 : 약 41.4톤의 초미세먼지 저감 → 노후 경유차 매년 3,748대 폐차 효과)

    * 노후 경유차 1대 폐차시 11.05kg의 (초)미세먼지 절감효과(국회 예정처, 2019)

 

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□ 기타 효과

 ㅇ 수열에너지는 기존 냉방장치에 필요한 냉각탑의 제거가 가능하여  환경적·공간적·경제적인 복합적 부가효과 발생   

환경적 효과	공간적 효과	경제적 효과
▣ 소음‧진동 피해제거 ▣ 레지오넬라균 예방 ▣ 열섬‧백연현상 완화	▣ 공간 활용성 제고 ▣ 옥상 녹지화, 공원화 ▣ 도시 미관 개선	▣ 건물 하중 감소 ▣ 수처리 비용 절감 ▣ 냉각수‧동력비 절감

    * 1,000RT(10,000평 규모) 용량의 냉각탑은 자중 22Ton, 면적 200㎡(60평) 차지

 

국내외 수열 적용

□ 국내 활용 현장

◦ 롯데월드타워와 수공의 정수장 등 소규모 사업장에서 활용 중

(광역원수) 롯데월드 타워
	· 대 상 : 롯데월드타워(지상 123층, 지하6층) · 수 열 원 : 수도권1단계 광역상수도 원수(50천㎥/일) · 수열용량 : 3,000RT(히트펌프) * 전체 냉방부하의 10% 차지 · 공급개시 : 2014년 11월

 

사업장	용량(RT)	준공	사업장	용량(RT)	준공
주암댐 발전동	10	’06.11	아산(정) 관리동	65	’12.01
대청댐 발전동	60	’07.01	금산(정) 막여과동	100	’12.10
청주(정) 관리동	30	’07.07	충주(정) 관리동	85	’13.11
부안댐 물문화관	65	’08.10	학야(정) 관리동	50	’15.03
충청통합운영센터	30	’09.11	장흥댐 관리동	38	’15.12
밀양(정) 관리동	80	’10.12	횡성 송전(정)	50	’16.12
성남(정) 제어실	10	’10.12	합 계	673

□ 국외 활용 현장

◦ 주로 일본, 유럽, 북미 등 기술 선진국에서 활용하고 있으며, 하천수는 냉난방으로, 심층 호소수는 냉방 전용으로 활용

구분	시설명	용량(RT)	준공	비고
일본	하코자키(Hakozaki) 지구 열공급센터	4,800	1989	하천수
일본	Osaka Amenity Park(OAP) 냉난방 공급	3,000	1996
프랑스	세느강 이용 냉난방 공급	42,000	1991
미국	코넬대학 Lake Source Cooling System	20,000	2000	호소수
캐나다	Enwave社 Deep Lake Water Cooling System	75,000	2004

 

환경부