가. 난방비용 비교
생산원가는 열수요에 부합하는 적정한 공급 시스템이 안정적으로 구축되어야 정확하게 산출할 수 있다. 현행 진천의 신재생 융복합 시 스템은 관련 기술들이 세팅 중에 있으므로 비교할 만한 열 공급비용 을 추정하기가 어려운 것이 사실이다.
본 분석에서는 비즈니스 모형의 기초자료로 활용하기 위해 태양열 과 하수열을 이용한 난방열의 생산원가를 비용항목이 큰 부분으로만 개략적으로 산출해 본 결과 태양열 비중 40%의 경우 Gcal 당 18만원 을 상회하였다. 여기에는 통상적으로 열요금 산정에 산입되어야 하는 토지비용, 투자보수, 그리고 세금 등이 포함되지 않았다. 향후 이러한 비용을 반영하게 되면 열생산원가 수준은 더 높아질 것이다.
이 같이 높은 원가 수준은 현행 지역난방 공급 가격은 물론 개별난 방 요금보다 월등히 높다. 한국지역난방공사의 2014~2016년의 3개년 평균 판매단가는 87,066 원/Gcal로 조사되었으며80), 개별난방 요금 수 준도 이와 유사하거나 조금 높을 것으로 추정된다. 그러나 최근 태양 열 지역난방 사례에서 검토된 열 생산 단가는 부지비용의 크기에 따 라 93,277~113,796 원/Gcal로 나타났다.81) 또 소규모 지역난방사업(열 수요 5만Gcal)의 가능성을 검토한 경우에서도 바이오매스 열병합발전 을 이용할 경우 열공급 원가는 최소 Gcal당 97,000~100,000 원 수준 으로 추정하고 있다.82)
80) 한국지역난방공사, 2017년도 판 한난 경영통계, 2017
81) 오현영·박정순, 신재생 집단에너지 보급방안 연구, 에너지경제연구원, 2017 82) 한국지역난방공사, 시장여건을 고려한 집단에너지활성화방안연구, 에너지경제연구원,
2017. p.216(표 4-3).
한편 유럽에서도 계간 축열조 개발 초기에는 높은 비용으로 열을 공급한 적이 있다. 2007년도 공급한 독일 Crailsheim 1단계 사업에서 는 Gcal 당 287,000원을 나타내기도 하였다. 그러나 덴마크의 한 Sunstore4 프로젝트에서는 신재생열 융·복합 기술로 난방열을 30~60 EUR/MWh(45,400~90,700 원/Gcal)에 공급할 목표를 수립하고 있 다.83) 오스트리아 Graz시에서도 태양열 계간 축열을 포함한 신재생열 공급시스템으로 2030년까지 가스보일러 요금 수준인 35 EUR/MWh 의 저온지역난방을 공급하는 대규모 프로젝트가 추진 중에 있다.84)
우리나라는 계간 축열을 이용한 열공급 기술이 아직 미숙하여, 열 생산 단가는 지역난방이나 개별난방 등에 비하여 월등히 높은 수준을 나타내고 있다. 그러나 탄소배출 배출 제로(zero) 사회로 나아가기 위 해서는 태양열과 같은 자연에너지의 보급 확대는 불가피하며 이를 비 용 효과적으로 활용하기 위한 노력은 지속되어야 할 것이다.
나. 사업성 검토
열생산 원가는 열수요의 크기, 열원 설비의 종류와 규모, 부지 여건, 투입연료 등에 따라 다양하게 나타나므로 단편적이고 일률적으로 평가 하기는 어렵다. 특히 기후변화에 대응하여 화석연료의 사용을 억제하고 친환경 에너지원의 보급을 장려하는 세계적 흐름을 고려하면, 열 생산 단가로만 사업성이나 경제성을 균형 있게 판단하는 데는 한계가 있다.
우리나라의 계간 축열을 이용한 태양열 공급시스템 개발은 유럽에
83) www.solarthermalworld.org, Denmark: 23 MWth Cover 55% of Heat Demand of 1,500 Household, Jul.28. 2014. 여기에는 태양열 가격이 약 30 EUR/MWh, 계간 축열조 건설비 33 EUR/㎥라는 획기적인 기술이 포함되어 있음.
84) PlanEnergi, BIG Solar Graz: Solar district heating in the city, 4500㎡ for 20%
solar fraction, Sep.26th 2017
비교하면 아직 초보적 수준이다. 전 지구적 차원에서 친환경 에너지로 의 전환에 발맞추어 우리의 여건에 맞는 친환경 에너지이용기술을 적 극 개발하는 것이 바람직하다.
우리나라는 인구 밀집도가 높아 넓은 지역을 필요로 하는 기존의 계간 축열 기술을 적용할 여지가 많지 않다. 비록 기술 도입 초기에는 축열조 건설이나 신재생에너지원간의 융·복합시스템 조합이 미숙하여 열 생산 비용이 높더라도 우리의 여건에 알맞은 기술의 완성도가 높 아지면 생산단가는 낮아지고 결과적으로 지역에너지 이용효율화에 기 여하게 된다. 그러므로 정부나 공공기관이 주관되는 친환경타운 등의 개발에 있어서 태양열을 효율적으로 저장·활용할 수 있는 실증사업을 지속적으로 추진하여 관련 기술을 확보해 나가는 것이 필요하다.
계간 축열을 활용하는 태양열 공급시스템은 화석연료의 소비를 감 소시킬 정책적 목적이 주어질 때 적극적으로 도입이 가능하다. 현재 정부는 신재생에너지 보급 활성화를 위해 국가보조금 지원제도를 마 련하고 있다.85) 동일한 장소(건축물 등)에 2종 이상 신･재생에너지원 의 설비(전력저장장치 포함)를 동시에 설치하거나, 주택･공공･상업(산 업)건물 등 지원대상이 혼재되어 있는 특정지역에 1종 이상 신･재생 에너지원의 설비를 동시에 설치하려는 경우에 국가보조금을 지원할 수 있다. 지원방법은 지방자치단체 또는 공공기관, 신･재생에너지설비 제조·설치기업과 민간 등이 합동으로 “컨소시엄”을 구성하되, 지방자 치단체 또는 공공기관(지방자치단체 출연 공공기관 포함)을 주관기관 으로 하여 신청할 수 있다. 계간 축열조를 활용한 에너지원 융･복합 프로젝트에는 총 사업비의 50% 내에서 지원받을 수 있으나 예산의
85) 산업통상자원부 고시 제2016-249호(2016.12.28.) 신･재생에너지 설비의 지원 등 에 관한 규정 제35조 융복합지원사업 참조
제약을 두고 있어 실제 사업 추진에 있어서 지원 효과는 미지수이다.
전항의 분석에서 계간 축열조의 비용을 50% 지원 받을 경우 동 제 도를 적용할 때 열 생산 단가는 태양열 비중 40% 인 경우 183,066원 /Gcal에서 176,719 원/Gcal로 3.5% 하락하고, 태양열 비중 60%인 경 우는 178,793원/Gcal에서 166,941 원/Gcal로 6.6% 하락하는 것으로 분석된다.
다. 환경성 검토
계간 축열 시스템의 사업성에서 반드시 검토되어야 할 부분이 신재 생에너지 융･복합 시스템에 의한 탄소배출 저감과 히트펌프용 전력에 의한 탄소배출량과의 관계이다. 친환경타운의 신재생에너지시스템은 탄소배출 제로를 추구하고 있다. 태양열을 집열하고, 이를 계간 축열 하며, 지열/하수열원 히트펌프로 필요한 난방열을 생산한다. 그리고 태양광발전으로 생산된 전력을 히트펌프용으로 활용하면 친환경타운 에서는 탄소배출이 이뤄지지 않는다.
그런데 히트펌프에 연료로 투입되는 전력은 한전에서 공급되며 이 전력은 다양한 화석연료에 의해 생산된다. 따라서 히트펌프용 전력투 입량이 많아지면 신재생에너지 융·복합시스템의 탈탄소 의미가 줄어 든다.
가스보일러로 주택 및 공공건물의 열부하를 충족시킨다고 가정할 때 CO2배출량은 109.3 CO2톤(탄소톤)이다. 태양열 공급비중 40%의 신재생에너지시스템에 필요한 히트펌프용 전력소비량은 432 MWh이 고, 태양열 공급비중 60%인 경우는 히트펌프용 전력투입량이 359 MWh이다. 이러한 투입전력에 대해 한전발전소 탄소배출기준 0.468
CO2톤/MWh86)을 적용하면 각각 202.3 CO2톤과 168.1 CO2톤의 이산 화탄소가 배출되는 것으로 계산된다. 이는 신재생에너지 융·복합시스 템의 도입으로 절감되는 화석연료의 탄소배출량보다 약 1.9배 또는 1.5배 정도 많은 양이다. 따라서 신재생열 공급시스템과 더불어 태양 광이나 풍력 등의 신재생전력을 활용하지 않으면 히트펌프 가동이 오 히려 탄소배출을 증가시킬 수 있음에 유념해야 한다.
태양열 비중
(%)
히트펌프용 투입전력량
(MWh)
전력 탄소배출
기준 (CO2톤)
투입 연료전력 탄소배출량 (CO2톤)(a)
대체시설 탄소배출량1) (CO2톤)(b)
비고 (a/b)
40% 432
0.468
202.3
109.3
1.85
60% 359 168.1 1.54
<표 3-11> 히트펌프 전력 탄소배출량과 대체시설 탄소배출량 비교
주1) 동 지역의 난방수요(1786MWh)를 충족시키기 위해 대체열원으로 중앙난방용 보일러 (효율 90%)를 도입한다고 가정할 경우 탄소배출량을 비교함.
86) 노동운, 저탄소정책의 온실가스 부문 평가지표 개발 및 업종별 온실가스 감축 실적 평가, 에너지경제연구원, 2017, p.31의 표에서 2011~2015을 단순 평균한 값임.