합천댐 주민참여형 수상태양광 전경. 환경백서 캡처온실가스 주범 화석연료로부터 재생에너지로의 세계적 전환이 진행 중인 가운데 수력발전으로 대표되던 물 에너지 부문에서 다양한 에너지원이 모색되고 있다. 물 자체를 이용하거나, 설치공간으로 활용하거나, 물에 포함된 오염물질을 뽑아내 바꾸는 방식이다.
12일 환경부에 따르면 최근 발간된 '2023 환경백서'에 이같은 내용의 정책추진 상황이 담겨 있다. 물의 낙차를 이용한 수력발전의 전통적 물 활용법 외에 수열에너지, 수상태양광, 바이오가스 등을 통한 전기·열 에너지 생산 사업이 전국에서 진행 중이다.
여름에 차고 겨울에 따뜻…수열에너지 클러스터
수열에너지는 물이 가진 열에너지를 의미하는데, 공기보다 비열이 4배 큰 물은 여름에는 공기보다 차고, 겨울에는 공기보다 따뜻하다. 이를 건물 냉난방에 이용해 전력 소비를 줄이고, 그 만큼의 온실가스 배출을 억제한다. 미국이나 유럽에서 활발히 활용되는 재생에너지다.
환경백서는 우리나라의 수열에너지와 관련해 지난해 12월 착공된 '강원도 수열에너지 융복합 클러스터' 조성 사업을 강조하고 있다. 소양강댐 심층 냉수로 얻는 수열에너지를 기반으로 춘천시에 2027년까지 데이터센터 집적단지, 스마트 첨단농업단지, 스마트 주거단지, 물에너지 기업 특화단지를 조성하는 사업이다.
하루 24만톤의 댐 심층수를 활용하도록 계획된 설비규모는 국내 최대인 롯데월드타워 사용량(3천RT·냉동톤)의 5배 이상인 1만6500RT다. 데이터센터 등 에너지 다소비 시설에 수열에너지를 적용하면 연간 냉방에너지 사용량(3만9919MWh)이 기존 방식(11만1344MWh)에 비해 64% 줄 것으로 분석됐다. 온실가스 연간 배출량(1만8323tCO2)도 기존 방식(5만1107tCO2)보다 같은 수준으로 감소한다는 전망이다.
국내에서는 2015년 롯데월드타워가 한강물을 통한 수열에너지 이용 시스템을 갖춘 전례가 있다. 한국수자원공사나 한강홍수통제소, 전국 대단지 아파트 등지에서도 소규모 수열에너지 활용이 이어지고 있다.
소양강댐 수열에너지 활용 개념도. 환경백서 캡처육상태양광 설치공간 줄어…수상태양광 재생에너지
수상태양광은 호수·저수지·연못·댐 수면에 태양광발전 패널을 설치해 전기를 생산하는 개념이다. 설치 가능지가 줄고 있는 육상태양광의 보완재가 될 수 있다. 물로 인한 자연 냉각효과로 육상태양광에 비해 5% 수준의 발전량 증대도 기대된다.
2007년 일본에서 20kW급의 연구용 수상태양광이 세계 최초로 설치된 이래 빠른 기술발전이 이어지면서 2018년 중국에서 150MW급 대규모 수상태양광 설비가 완공됐다.
국내에서는 한국수자원공사가 2012년 합천댐 수면에 500kW급을 설치해 세계 최초로 댐 내부 수상태양광을 상용화했다. 지난해 하반기까지 한국수자원공사와 한국농어촌공사, 발전사를 중심으로 69곳에 보급된 수상태양광의 설비용량 186MW로 전체 태양광 설비의 1% 수준이다.
설비 특성상 수질·생태계 악영향 우려가 제기됐지만, 당국은 발전설비 기자재에 대해 먹는물 수질의 10배 이상 강화된 규정을 적용하고 있다. 오히려 어류 서식처 제공에 따른 치어떼 증가 현상과 같은 친환경적 성과가 확인됐다. 수상태양광 자체의 관광자원화가 지역경제 활성화 효과도 낳았다.
국내 수상태양광 운영 현황. 환경백서 캡처하수에서도 에너지를…바이오가스 생산 확대기반 구축
바이오가스는 가축분뇨, 음식물류폐기물, 하수찌꺼기 등 유기성 폐기물을 처리해 확보할 수 있는 재생에너지다. 발전, 열원, 수소생산 등에서 화석연료인 액화천연가스(LNG)를 대체할 수 있어, 폐자원 적정 처리와 온실가스 감축을 꾀할 수 있다.
우리나라는 현재 유기성 폐자원의 6.6%를 바이오가스화하고 있는데, 2022년 기준 전국 110곳 시설에서 연간 3억8천만N㎥를 생산하고 있다. 이는 같은 해 국내 도시가스 공급량(250억 ㎥)의 1.4%, 도시가스 요금 기준으로 1745억원의 가치다. 생산량의 49.9%는 시설 내부의 소화조 운영용 발전·열원으로 활용되고, 35.6%는 전력, 도시가스, CNG 등 형태로 외부 판매된다.
해외에서는 훨씬 활발히 생산되고 있다. 1인당 생산량 기준으로 덴마크는 우리나라의 22배, 독일은 15배의 바이오가스를 생산한다. 덴마크는 특히 도시가스의 25%를 바이오가스로 공급하고 있다.
환경부는 바이오가스 생산·이용 시설 확충을 위해 2022년부터 유기성 폐자원 통합 바이오가스화시설 설치사업을 지자체와 신규로 추진하는 등 다각적 노력을 기울이고 있다고 설명했다.
청주 하수처리장 바이오가스 기반 수소 생산공정. 환경부 제공