신재생에너지를 활용한 농촌개발
김 대 식
충남대학교 농업생명과학대학 교수
1. 서 론
2001년 10월 제7차 기후변화협약 당사국회의(COP7) 에서 교토의정서의 구체적인 실행방안이 타결됨에 따라 우 리나라의 온실가스 감축문제는 피할 수 없는 환경과제로 닥치게 되었다. 현재 세계 9위의 온실가스 배출국가인 우 리나라는 10년 내에 영국, 캐나다 등에 앞선 세계 7위의 온 실가스 배출국이 될 것으로 예상되고 있다. 환경정책평가 연구원의 연구결과에 따르면 2010년 기준 온실가스 발생 을 10% 저감하기 위해서는 11조원 이상의 비용이 발생 할 것으로 추정하고 있다(농림부, 2005). 그동안 정부에서는 국가차원에서 교토협약에 대비할 수 있는 마스터플랜을 정 립하지 못한 상황이었으나, 정부가 지원한 2005년 신재생 에너지 공급비율은 2.2%를 차지한 바 있으며, 현재 2011 년까지 신재생에너지 공급목표를 5%로 잡고 있다. 2011 년 보급목표 5% 달성을 위해서는 약 9조 1000억원의 예 산이 필요한 것으로 파악되고 있다. 이어서 산업자원부에 서는 신재생에너지를 2030년까지 9% 보급한다는 제3차 기본계획안을 수립하고 있는데, 산자부가 2030년 계획의 국가에너지 기본계획을 수립 중인 가운데 국가에너지 믹스 (mix) 중 신재생에너지 비중을 9%로 잠정 확정하였다. 또 한 신재생에너지 이용 자발적 협약, 해외투자유치 등을 통 한 민간역량 활용과 장기적인 관점에서 발전사업자에 의한 신재생에너지 의무할당제(RPS) 도입 검토 등의 재원확보
방안도 고려되고 있다.
환경 문제와 에너지 문제를 동시에 안고 가야하는 농촌 개발의 방향은 현재 에너지 문제에 보다 큰 과제를 남겨두 고 있다. 농촌의 삶의 질 향상 등 다양한 원인에 의하여 농 촌에서 에너지 소비량은 계속 증가되어가고 있다. 전세계 적으로 에너지소비량의 지속적인 증가 및 온실가스 감축에 대한 논의는 결국 대체에너지 개발과 이용확대에 대한 필 요성을 크게 부각시켰다. 우리나라에서도 본격적으로 대체 에너지의 사용을 확대해나가고 있으며, 그 일환으로 신재 생에너지에 대한 정부정책이 수립되어 2012년까지 대폭 지원할 예정이다. 농촌지역에서는 지역에너지사업을 통하 여 그린빌리지를 정책기획사업으로 확대하기 위한 근거를 마련하고 2012년까지 100개 마을의 그린빌리지 조성계획 을 수립하였다(김명래, 윤재옥, 2006). 이러한 국내외적 인 에너지 사용에 대한 흐름에 따라 농촌의 에너지 문제 해 결, 온실가스 완화, 자원재이용 생태공간의 정비 등 복합적 인 목표를 달성하기 위해서는 환경 친화적인 신재생에너지 를 활용한 농촌공간의 정비 방안이 강구될 필요가 있다.
신재생에너지는 11종류에 달하는데, 이 중에서 농촌에
적용 가능성이 높은 것은 태양에너지, 풍력, 소수력, 바이
오매스, 지열, 등이 있는데 이러한 각각의 자원들에 대하여
농촌마을 정비에 어떻게 활용이 가능한가에 대한 다양한
연구를 할 필요가 있다. 따라서 본 논고에서는 농촌마을에
활용 가능한 에너지에 대한 그동안 활용사례를 살펴보고
향후 농촌마을정비 응용할 수 있는 방안을 모색해보고자 한다.
2. 신재생에너지의 현황
가. 신재생에너지의 종류
신재생에너지는 ① 태양광: 태양광발전시스템(태양전 지, 모듈, 축전지 및 전력변환장치로 구성)을 이용하여 태 양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술, ② 태양열: 태 양열이용시스템(집열부, 축열부 및 이용부로 구성)을 이용 하여 태양광선의 파동성질 과 광열학적성질을 이용분야로 한 태양열 흡수·저장·열변환을 통하여 건물의 냉난방 및 급 탕 등에 활용하는 기술, ③ 풍력: 풍력발전시스템(운동량 변환장치, 동력전달장치, 동력변환장치 및 제어장치로 구 성)을 이용하여 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생하 는 유도전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술,
④ 연료전지: 수소, 메탄 및 메탄올 등의 연료를 산화(酸 化) 시켜서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환 시키는 기술, ⑤ 수소에너지: 수소를 기체상태에서 연소시 발생하는 폭발력을 이용하여 기계적 운동에너지로 변환하 여 활용하거나 수소를 다시 분해하여 에너지원으로 활용하 는 기술, ⑥ 바이오에너지: 태양광을 이용하여 광합성되는 유기물(주로 식물체) 및 동 유기물을 소비하여 생성되는 모든 생물 유기체(바이오매스)의 에너지, ⑦ 폐기물에너 지: 사업장 또는 가정에서 발생되는 가연성 폐기물 중 에너 지 함량이 높은 폐기물을 열분해에 의한 오일화기술, 성형 고체연료의 제조기술, 가스화에 의한 가연성 가스 제조기 술 및 소각에 의한 열회수기술 등의 가공·처리 방법을 통해 연료를 생산, ⑧ 석탄가스화/액화: 석탄, 중질잔사유 등의 저급원료를 고온, 고압하에서 불완전연소 및 가스화 반응 시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 가스를 제조하여 정제 한 후 가스터빈 및 증기터빈을 구동하여 전기를 생산하는 신발전기술, ⑨ 지열: 지표면으로 부터 지하로 수m 에서 수km깊이에 존재하는 뜨거운 물(온천)과 돌(마그마)을 포 함하여 땅이 가지고 있는 에너지를 이용하는 기술, ⑩ 소수 력: 개천, 강이나 호수 등의 물의 흐름으로 얻은 운동에너 지를 전기에너지로 변환하여 전기를 발생시키는 시설용량 10,00 kW이하의 소규모 수력발전, ⑪ 해양에너지: 해수
표 1 2005년도 신재생에너지 현황(에너지관리공단, 2006)
신재생에너지 공급비중 2.13 % 비율(%)
신재생에너지 합계 4,879,211 toe 100
태양열 34,726 toe 0.71
태양광 3,600 toe 0.07
바이오 181,275 toe 3.72
풍 력 32,472 toe 0.67
수 력 918,504 toe 18.8
연료전지 526 toe 0.01
폐기물 3,705,547 toe 75.9
지 열 2,558 toe 0.05
면의 상승하강운동을 이용한 조력발전과 해안으로 입사하 는 파랑에너지를 회전력으로 변환하는 파력발전, 해저층과 해수표면층의 온도 차를 이용, 열에너지를 기계적 에너지 로 변환 발전하는 온도차 발전 등으로 구성되어 있다.
나. 신재생에너지 전망
신재생에너지에 대한 국제동향으로서, 최근 고유가 상황 이 지속되고 지구 환경에 대한 국제적인 관심이 높아지면 서 지속 가능한 미래 에너지 자원의 확보가 경제적 측면은 물론 국가 안보 차원에서도 중요한 과제로 부각됨에 따라 세계 각국은 화석 연료를 대체하기 위한 신․재생 에너지 기술 확보 및 시장 선점을 위한 투자 경쟁이 치열해지고 있 다. 2001년 10월 제7차 기후변화협약 당사국회의 (COP7)에서 교토의정서의 구체적인 실행방안이 타결됨 에 따라서 우리나라의 온실가스 감축문제는 피할 수 없는 환경과제로 닥치게 되었다. 현재 세계 9위의 온실가스 배 출국가인 우리나라는 10년 내에 영국, 캐나다 등에 앞선 세계 7위의 온실가스 배출국이 될 것으로 예상되고 있다.
환경정책평각연구원의 연구결과에 따르면 2010년 기준 온
실가스 발생을 10% 저감하기 위해서는 11조원 이상의 비
용이 발생 할 것으로 추정하고 있다(농림부, 2005). 그동
안 정부에서는 국가차원에서 교토협약에 대비할 수 있는
마스터플랜을 정립하지 못한 상황이었으나, 정부가 지원한
2005년 신재생에너지 공급비율은 2.2%를 차지한 바 있으
며, 현재 2011년까지 신재생에너지 공급목표를 5%로 잡
고 있다. 2011년 보급목표 5% 달성을 위해서는 약 9조
1000억원의 예산이 필요한 것으로 파악되고 있다. 이어서
산업자원부에서는 신재생에너지를 2030년까지 9% 보급 한다는 제3차 기본계획안을 수립하고 있는데, 산자부가 2030년 계획의 국가에너지 기본계획을 수립 중인 가운데 국가에너지 믹스(mix) 중 신재생에너지 비중을 9%로 잠 정 확정했다. 나아가 신재생에너지 개발 및 보급을 위한 안 정적 재원확보로 전력산업기반기금을 적극 활용하고, 에특 회계 재원확충을 검토하는 등 다양한 방안을 강구하고 있 다. 또한 신재생에너지 이용 자발적 협약, 해외투자유치 등을 통한 민간역량 활용과 장기적인 관점에서 발전사업자 에 의한 신재생에너지 의무할당제(RPS) 도입 검토 등의 재원확보 방안도 고려되고 있다.
우리나라 정부에서 주도하는 신재생에너지의 보급정책 은 다양하다. 신재생에너지 발전 전력에 대한 차액 보전, 공공 건물의 신재생 에너지 사용 의무화, 시범 보급 사업 등 신재생 에너지 보급 활성화 정책을 적극적으로 추진하 고 있다. 또한 제주특별자치도는 국내 최초 행원풍력발전 단지를 비롯하여 Green Village 조성 등 다양한 신재생 에너지 보급 사업을 선도적으로 추진하고 있다. 이와 같은 신재생에너지 보급확대 정책의 일환으로 2006년말 신재생 에너지 공급 비중은 2.2%인데 이것을 2011년까지 1차 에 너지 소비의 5%까지 확대할 계획이며, 특히, 제주도에서 는 2015년까지 전력 수요의 10%이상을 풍력 등 신재생 에너지로 전환하여 공급한다는 선진적인 정책을 시행하고 있다.
3. 신재생에너지의 농촌개발에 활용
가. 그린빌리지의 정의와 효과
유엔정주회의 아젠다는 미래세대가 사용할 지구자원과 환경을 훼손하지 않는 범위 내에서 현 세대가 필요로 하는 개발을 하자는 것으로 인간과 자연의 공존을 도모하는 정 주지를 지향하는 것이다. 이와 같은 전세계적인 인간 정주 지의 개발 방향에 부합하는 것으로서, 그린빌리지는 그 마 을에 사용되는 에너지를 자급자족한다는 개념을 가진 것으 로 대체에너지 중에서 신재생에너지를 사용한다는 전제조 건을 가진다고 할 수 있다. 즉, 그 지역의 특성에 맞는 신재 생에너지를 적용하여 마을에서 사용하는 에너지의 전부 또 는 일부를 대체하여 에너지를 자급할 수 있는 마을로 정의
될 수 있다. 그린빌리지에 사용될 수 있는 신재생에너지는 태양에너지, 풍력에너지, 바이오에너지, 소수력 등으로 각 각 에너지절감과 효율적 이용 측면, 생태적 순환성을 배려 하는 측면, 사회 문화 특성과 주거환경 측면, 미래도시 비 전 측면에서 활용이 가능한 것으로 알려져 있다. 또한 이들 에너지를 활용하므로서 환경과 경제발전, 자연혜택, 안전 과 건강, 그리고 조화로운 마을의 디자인이 가능하며, 나아 가 삶의 질 향상과 관광자원으로서도 활용이 가능하다(김 명래, 윤재옥, 2006).
나. 활용 사례 1) 태양광과 태양열
태양광 발전 (Photovoltaic Power Generation)은 태 양 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 시스템으로 구조가 단순하고 수명이 길며 안전하고 환경 친화적인 발전으로 발전 규모가 주택용에서부터 대규모 발전 사업용까지 다양 하다. 태양열 (Solar Thermal)은 태양열의 흡수․저 장․열 변환 등을 통하여 건물의 냉․난방 및 급탕 등에 활 용하는 기술이다. 태양광과 태양열을 이용한 사례로서, 북 제주 고산 자구내마을과 남제주 안덕면 동광마을에 각각 11가구(31.2KW)와 46가구(111.7KW)를 합하여 57가 구에 태양열과 태양광발전기를 설치하였다. 이에 국비 15.7억원과 지방비 6.8억원을 합하여 전체 22.5억원이 소 요되어 2004년 11월에 완공되었다(그림 1). 이 마을은 태 양광 및 태양열을 이용한 국내 첫 그린빌리지 사례로서 잘 알려져 있다. 동광마을의 문화마을 조성사업의 일환으로 병행하여 설치된 태양광 및 태양열 시스템의 효과로 연간 16만 6000 kw를 생산하여 전체 전기사용량의 76%를 대 체하고 있음. 당 농가에서는 월 1000원 정도의 전기료를 내는 등 전기에너지 절약에 획기적인 효과를 보이는 것으 로 알려져 있다.
또 다른 사례로서, 광주 조선대 부지 내부에 단독 주택
11, 원룸 35, 연립 65를 합하여 전체 111가구에 태양광과
태양열설비가 설치되어 각각 150 KW와 15,000리터의
전력과 온수를 생산하고 있으며, 광주시의 Solar City사업
과 연계하여 국비 17.2억원과 시비 7.8억원, 자비 27.9억
원을 합하여 전체 52.7억원이 투자되었다. 2007년 1월에
완공된 제천 그린빌리지는 태양열을 이용하여 난방과 온수
그림 3 Solar-powered water pump on a farm (Source: http://www.ucsusa.org/) 그림 1 동광 그린빌리지 태양광 및 태양열 설치 사례
를 해결하도록 설계되었으며, 울주군 나사리 해돋이 마을 에도 그린빌리지가 2007년 3월에 완공되어 태양광발전과 태양열 온수급탕시스템을 23개 주택과 공동회관, 놀이터 등에 갖추고 있다. 이와 같이 태양광 발전시스템은 가구당 월 200~360 kW의 전기를 생산 공급할 수 있다. 햇빛이
This solar barn dries hay while saving money
sun is a reliable source of heat,light, and power for greenhouses
그림 2 Solar energy and agriculture (Source: http://
www.ucsusa.org/)
그림 4 제주도 행원풍력발전소 모습 강한 대낮에 남는 발전전기를 한전으로 보냈다가 밤에 다
시 끌어다 쓴다. 이 때문에 밤에 소비전력만큼 올라갔던 전 기계량기가 낮에는 거꾸로 돌아가는 시스템도 가능하다.
이로부터 가구당 소모 전력의 40-60%를 절약할 수 있는 것으로 분석되고 있다. 또한 그림 2와 3과 같이 농업 건조 시설, 온실, 농장 등에도 다양하게 활용 사례를 볼 수 있다.
2) 풍력 에너지
풍력을 이용한 그린빌리지의 사례로서 한경면 신창리의 사례를 들 수 있다. 동 마을은 신창리에 현재 설치 운영중 인 6기의 풍력발전기 중에서 2기에 해당되는 것으로서 2006년 2월에 0.85 MW급 2기를 설치하여 주변 신창리 일원의 주택에 공급하는 개념으로 설치되었다. 그린빌리지 의 실제 운영측면에서 2기의 풍력발전기에서 생산된 전기 는 한전에 팔고, 그에 상응하는 대금을 마을 지원하는 개념 으로 운영하고 있는 것으로 파악되었는데, 구체적인 형태 로 신창리 일원의 각 가정에서 사용되는 연간 전기사용량
의 50%정도에 해당되는 전기료를 지원해 주고 있다. 신창 리 마을 전체에 대하여 2006년 2월부터 354가구에 주민 860명에 수혜대상으로 되어 있는데, 동 마을의 경우 풍력 발전기의 부지를 마을에서 제공하고 사업비(도비) 33억은 제주도에서 출원하였다. 관리는 제주도 도청 청정에너지과 에서 이루어지고 있었다(그림 4).
3) 바이오매스 에너지
바이오에너지의 일부인 바이오메스 자원을 활용한 열병
합발전 사례도 많이 들 수 있다. 파주시 시설관리공단에서
운영하는 쓰레기 축산분뇨 혼합 처리시설은 음식물 쓰레기
50톤, 축산분뇨 60톤을 원료로 시간당 412 kW의 전기를
생산하고 있다. 이를 통해 월 800만원 정도의 에너지 비용
을 절약하고 있다. 이 시설은 혐기성분해방식을 이용하고
있는데 이는 호기성 분해방식에 비해 처리시간이 길고 설
치비용이 비싼 것으로 알려져 있다. 그러나 폐기물을 바이
이가스로 전환해 에너지원으로 이용하는 것과 동시에 발효
그림 5 이천시 모전영농조합 축산분뇨 바이오가스 발전설비 모습
후 슬러지를 양질의 유기비료로 이용할 수 있는 장점이 있 는 것으로 알려져 있다. 제주시 하수처리장의 열병합발전 사업은 지난 2005년 11월에 준공되었으며 국비 14억원 등 총 20억원의 공사비가 소요되었다. 시간당 375 kWh (하수처리장 사용량 33% 대체) 전력과 1,500 kcal의 열 을 생산하고 있다. 특히 이 시설은 전기, 열공급 외에 소화 조 온도 35도 유지로 소화가스 발생량을 증대시켰으며 늘 어난 가스발생량과 열교환기 설치로 소화조 효율이 증가하 고 탈수 슬러지양은 감소하고 있다. 이어서 스팀보일러에 사용하던 물도 열병합발전기로 교체하면서 하루 평균 10시 간 가동할 시 7-8톤이 절감되는 것으로 나타나고 있다. 서 대구 산업단지 바이오 열병합발전은 폐목재 등을 원료로 연간 8,300여toe(원유 1톤의 발열량으로 1000만 kcal에 해당)에 달하는 열을 생산하고 있는 것으로 알려져 있다.
한편 경기도 이천시 백사면 모전리에 위치한 모전영농조합 에 시범적으로 설치된 축산분뇨 바이오가스 발전설비는 모 델명 ER-E3-30(다양한 모델이 있으나 고효율 시스템으 로 개발된 모델)사업비가 10억원 소요된 것으로 국비와 자
부담 일부로 2006년 12월부터 2007년 1월 사이에 설치 되어 현재 6개월 정도 운영되어오고 있다. 규모는 돼지 분 뇨 투입량 일별 20톤이며(현재 전라북도 정읍시 및 고창군 등에서 설치중인 사례에서는 분뇨투입량 50톤에 사업비 25억원 소요), 설치된 동 시스템에 의하면 분뇨 20톤 투입 시 시간당 30 kW의 전력을 생산하며, 하루 16시간 운전시 480 kW로서 연간 175,200 kW의 전력을 생산할 수 있는 것으로 조사되었다.
일본의 선진사례로서 일본 교토부 야기초 지역 축산바이
표 2 2005년도 바이오에너지 생산량(에너지관리공단, 2006)
바이오에너지 종류 석유환산톤 비율(%) 고유단위
합 계 181,275 toe 100.0 -
메탄가스 43,782 toe 24.2 812 천증기톤
성형탄 32,298 toe 17.8 32,298 toe
매립지가스(전기) 32,399 toe 17.9 129,595 MWh
매립지가스(열) 10,229 toe 5.6 102,292 Gcal
바이오디젤 13,401 toe 7.4 14,566 kL
임산연료 49,166 toe 27.1 491,660 Gcal
그림 6 일본 교토부 야기초 지역 축산바이오매스 열병합시스템과 주변 농촌마을 (시스템의 자원/에너지 흐름도(상 2), 시스템 모습과 자원공급 농촌마을(하 2))
오가스 열병합 발전 시스템은 정식명칭이 바이오에콜로지 센터로서 1997년 3월에 사업에 착수하여 1998년 3월에 완공되었다. 당시 11억엔을 들여 완성하였는데, 사업의 동 기는 그 지역 축산농가에서 가축분뇨처리시설로서 퇴비화 센터 건설 요망이 있었기 때문이었다. 그 당시 네덜란드, 벨기에, 덴마크 등의 환경대책에 관한 사례조사를 통하여 지역내 유기성 폐기물의 처리와 더불어 유효활용기술로서 의미가 있는 바이오가스시스템이 주목을 받았으며, 이로부 터 가축분뇨처리와 환경보전적 기능을 동시에 가진 “야기 바이오에콜로지센터”가 탄생하게 되었다.
가축배설물의 적정한 관리와 이용을 위하여 메탄발효에 의해 발생하는 바이오가스중의 메탄을 전기에너지로 교환, 고형분은 퇴비로 이용하는 시스템으로서 1996년 일본농림 수산성의 보조사업으로 구체화되었다.
축산분뇨 자원은 주변 농촌마을의 축산농가에서 배출되 는 것으로, 계획당시에 축산농가와 사육두수는 유우 18농
가 800두, 양돈 3호 1,500두, 육우 4호 500두이었으나, 2007년 현재에는 전체 14농가에서 돼지 400두, 소 2,000두로 조금씩 변해왔다. 이들로부터 배출되는 분뇨를 혼합하여 2007년 현재 연간 전기 생산이 3,400 Kw로, 3,000 Kw를 자체 시설에 소비하고, 나머지 400 Kw를 판 매하는 것으로 조사되었다.
시설과 직원 7인의 인건비를 포함한 전체 연간 유지비용 은 2007년 현재 연간 8,000만엔에 달하였다. 이에 대한 수익으로 전기판매 500만엔, 분뇨처리 농가에서 비용으로 2,000만엔, 액비판매 1,000만엔, 두부공장의 콩비지 처 리비용으로 1,500만에, 기타의 수익과 더불어 정부에서 1,500만엔의 보조금을 합하여 연간 8,000만엔의 유지비 용을 충당하는 것으로 파악되었다. 이와 같은 시설이 일본 전국에 약 50개소가 설치되어 운영중에 있으며, 그 의미를 분뇨처리와 자원재활용에 두고 있는 것으로 조사되었다.
동 시설의 plant는 수명이 30연, 설계조는 약 10년으로
알려져 있으나 실제로는 약 5년 정도로 파악되었으며, 주 요 장비인 펌프 등의 큰 수리비용은 정부의 보조사업에서 지원하는 것으로 조사되었다.
동 시설은 경제적으로는 국가의 보조금이 없이는 운영이 어려운 것으로 파악되었으나, 당초 시설의 계획단계에서 중점을 둔 바와 같이, 지역의 축산분뇨의 처리, 자원재활 용, 환경적 에너지 생산 등의 정성적인 가치에 매우 의미 있는 시스템으로 정책적 측면에서 유효할 것으로 판단되었다.
일본의 또다른 사례로서 아이토우 에코플라자는 비와코 (비화호)의 수질 보전을 위해 설치되었다. 쌀의 과잉생산 을 막기 위하여 논면적의 30% 정도를 벼 이외의 작목을 재 배하도록 유도하는 정책적 차원에서 유채를 재배하도록 하 였다. 논 면적 약 15 ha에 유채를 재배하도록 하면서, 유 채씨 판매비용 100엔/kg, 정부의 유채씨 판매비용 보조금 100엔/kg을 합하여 ha당 2톤 생산의 경우 400,000엔 /ha의 수입이 발생하고, 유채 재배에 대한 일괄적 정부보 조금으로 400,000엔/ha, 그리고 담당 시가겐(자하현)에 서 보조금 200,000엔/ha를 지원하여, 총합 수입 1,000,000/ha를 유지하는 것으로 조사되었다. 이 수익은 실제 벼를 재배할 경우와 비슷한 것으로 파악되었다.
동 시설의 경우에도 경제적으로는 적자에 해당되며, 바 이오 디젤의 생산 등 청정에너지의 활용과 벼의 과잉생산 을 막는 정부의 정책 등이 포괄적으로 고려되어 운영되는 것으로 조사되었다.
4) 지열 에너지
지열 (Geothermal)은 지표면의 얕은 곳에서부터 수 km 깊이에 존재하는 뜨거운 물과 돌을 포함하여 땅이 가지 고 있는 일정한 열 에너지를 이용하여 발전 및 냉․난방 등 에 이용되고 있으며 태양과 지구가 존재하는 한 계속 이용 가능한 재생 에너지이다.
지열은 2004년 공공기관 신축건물 신재생에너지설비 의 무화제도 시행 이후 보급이 증가하고 있으며 향후 혁신도 시, 행정도시, 기업도시 개발과 함께 더욱 증가할 것으로 예상되는 분야이다. 점차 설치사례가 증가하는 추세로, 교 육시설, 사회복지시설, 산업시설 등에 많이 사용된 사례를 보이고 있으며, 2005년까지 설치된 사례에 의한 용량별로 는 50～100RT 이하 920RT, 100～200RT 이하
그림 7 일본 시가겐 아이토우 에코플라자 전경(좌), pallet(우)
857RT, 10～50RT 이하 186RT의 추이를 보이고 있다.
경기도 강화군 장애인 근로시설인 우리마을에 대양광발전
설비와 더불어 200RT 지열 냉난방설비를 설치하여 운영
하고 있음. 8억 3천 2백만원이 들어간 이 사업은 일반설비
의 총에너지비용의 70%에 상당하는 에너지절감효과와 67
톤의 이산화탄소절감량으로 신재생에너지 사용의 시너지
효과를 창출하여 효과적인 보급사례로 활용이 가능한 것으
로 알려져 있다. 청주대학교 사범대 개방형 지열시스템은
2006년 12월에 완공된 것으로 시공예산은 16억원이 소요
되었으며 축열식 지열냉난방시스템(SCW)공법과 수축열
을 병합한 방식으로 지하의 물을 이용해 기존의 지하열을
그대로 사용하는 방법보다 더 안정적인 것으로 알려져 있
다. 상지대학교 지열냉난방시스템은 지상 5층 연건평
4,958 m
2규모로 400여명이 생활하는 상지대 여자기숙사
에 전체 사업비 9억원을 들여 지열히트펌프를 설치하였음.
업 체 별 개 소 수 발전규모(Kw) 업 체 별 개 소 수 발전규모(Kw)
한국농촌공사 9 8,659 지방자치단체 5 475
한국수자원공사 13 13,074 한국전력 8 12,635
민 간 13 25,024 계 48 59,867
표 3 우리나라 소수력 발전현황
그림 7 양양댐, 삼천포 해양 소수력, 대구 신천하수처리장 소수력 발전소 모습 이를 통하여 연간 냉난방비 1억원 중에서 약 7천만원 정도
를 절약하고 있다. 코오롱기술연구소는 대지면적 1,867 m
2, 연면적 2,053 m
2으로 40여개의 친환경 기술과 신재 생에너지기술이 적용되었음. 기술연구동의 냉난방은 100%
지열을 사용하는데 국내 최초 상업용 건물에 적용된 것으 로 용량 51RT로 기존 건물대비 57%의 에너지를 절약할 수 있다. 진주남강 선사유적박물관에 설치된 지열시스템은 2006년 4월에 시공한 것으로 연면적 2,100 m
2에 물대물 방식의 SCW방식으로 50RT용량임. 총 3억원의 사업비에 기대되는 에너지절감효과는 21.2 toe(2천 5백만원)이며 연간 이산화탄소 절감량은 43톤에 이르고 있다. 한국생명 공학연구원 LMO위해성평가센터에 설치된 지열 시스템은 대지면적 257,256 m
2에 우물관정형 공법을 사용하였음.
사업비 9억 8천 7백만원이 소요되었으며 히트펌프용량은 250USRT로 연간 지열획득량이 67.77 toe에 이르고 있 음. 초기 투자비는 냉동기와 보일러에 비하여 3배정도 비 싸지만, 냉난방운전비는 냉동기와 보일러에 비해 40%로 저렴한 것으로 분석되고 있다.
5) 소수력 발전
우리나라의 소수력발전은 1,500 MW의 부존량을 가진 것으로 평가되고 있음. 소수력이 가능한 대상지역은 유효 저수량 300만토에 유효면적 15 km
2이상의 농업용저수 지, 20,000톤/일 이상의 하수종말처리장, 시설용량
50,000톤/일 이상의 정수장, 높이가 2 m 이상인 농업용 보 등으로 정의되고 있다.
소수력 발전은 해양, 댐, 보, 하수종말처리장 등 다양한 설치 사례를 보여주고 있는데, 한국중부발전(주)의 양양소 수력발전소(설비규모 1,400kW, 총사업비 21억원, 연간 발전량 5,804MWh), 한국 남동발전(주)의 삼천포 해양 소수력발전소(총사업비 180억원, 시설용량 2,965kW, 연 간 22,756MWh, 유류대체효과 5,690toe, 17300톤의 이산화탄소 감축효과), 대구 신천하수처리장의 소수력발전 은 수로식 발전소(낙차 3.76m, 회전수 240rpm, 연간 438MWh 생산, 연간 23백만원 전기요금 절약) 등의 예를 들 수 있음. 이외에도 농업용저수지에 대한 많은 설치사례 를 볼 수 있다.
다. 농촌마을의 신재생에너지 분석 사례 연구
본 필자를 포함한 연구팀이 농촌마을을 대상으로 신재생
에너지의 활용 가능성을 분석한 바에 의하면, 태양광은 경
제성 측면에서 가능성이 높은 마을이 많을 것으로 판단되
었으며, 풍력은 풍속이 높은 해안지대를 중심으로, 마을 단
위가 아닌 대규모 풍력단지를 조성하고 풍력단지의 입지에
영향을 받는 마을에 반대급부로 경제적 이익을 주는 정책
이 바람직할 것으로 사료되었으며, 바이오매스 자원은 자
원이 풍부한 특성화된 마을의 경우에 매우 효율적인 것으
로 판단되었다. 그림 8과 9는 충청남도 금산군에 위치한
-20,000 -10,000 0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
월
전력량(kWh)
태양광발전량(kWh) 사용전력(kwh) 수지분석(kWh)
그림 8 부장리 태양광발전량과 사용전력의 비교(예)
-20,000 0 20,000 40,000 60,000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
월
전력량(kWh)
태양광발전(kW h) 5kW 풍력발전(kW h) 750kW 풍력발전(kW h)
신재생합계(kW h) 수지분석(kW h) 사용전력(kwh)
