신재생에너지
한편, KDHC는 CHP 전력생산의 일정 소규모를 신재생에너지원을 이용하여 생산하고 있음.
‘KDHC는 서울의 강남지역에 폐기물을 열원으로 하는 13MW의 소형 CHP 소각로를 보유하 고 있음. 또한 KDHC는 대구에 나무때기(wood chip)을 원료로 하는 3MW의 소형 CHP 발전 소를 계획하여 올해 11월에 완공을 목표로 건설 중에 있고, 곧 가동을 시작할 것임.’
신재생에너지의 활용은 지역난방 공급업체로써 KDHC의 사회적 책임의 일환임. ‘정부는 신 재생에너지 의무할당제도(RPS)를 시행하여 만약 회사가 CHP 시설을 짓고자 하면, 신재생에 너지 시설을 의무적으로 설치하도록 하며, 이때 시설은 CHP 생산과 반드시 연계되지 않아 도 된다고 규정하였음. 따라서 KDHC는 신재생에너지 사업의 포트폴리오를 확장해야 한다 고’ 유차장은 전했음.
‘2009년 KDHC가 생산한 전력의 약 13.5%는 신재생에너지를 이용하였음. KDHC의 목표는 2016년까지 15%로 늘리고 총 805MW 용량의 CHP 발전소를 추가로 건설하는 것임.’
온돌식 난방
편의성과는 별개로, 지역난방의 인기의 또 다른 이유는 온돌식 난방의 이용이 한국에서 오 랜 전통이기 때문임. 본래 전통 단층가옥이나 다른 건물에서 이용되어 왔음. 한국의 온돌방 식은 나무땔감을 이용하며, 바닥 밑에 난방을 위해 건물의 바닥 아래에 channels로 열을 분 산시키도록 함. 그러나 온돌방식에서는 열원으로부터 멀리 떨어진 바닥보다 가까이 위치한 바닥이 더 따뜻하여 열의 분산이 고르지 않음.
이와 반대로 한국의 현대식 지역난방은 개별 주거건물의 바닥에 온수파이프를 연결하였음.
주로 아파트단지가 이에 해당하며 철근 콘크리트로 만들어졌음. 지역난방에 적합하게 구성 된 아파트의 각 방은 자동온도조절장치가 장착되어 있음. 개별 아파트의 객실 온도를 확인 하기 위해 중앙난방 제어시스템이 설치되었음.
지역난방을 공급받는 개별 가구는 건물 기술과 구조의 개선에 비례하여 증가하지 않음; 또 한 주택의 단열기능이 보다 훌륭하다고 유는 보고함.
‘서울의 평균 가정은 겨울철 한 달에 약 1Gcal의 지역난방을 소비하며, 10월에서 3월까지 지 속됨.’
현대중공업에서 생산된 보일러와 함께 두산중공업 및 기타 업체들의 다양한 설비들이 설치 되었음.
천연가스가 KDHC의 연료 소비의 약 75%를 차지하며, 벙커C유와 저유황유가 나머지 연료 소비의 대부분을 차지함.
대다수의 지역난방은 가스연소로 생산되며 이는 환경부가 도심지역에 위치한 모든 발전소는 천연가스를 이용하도록 규정하고 있기 때문임. 대기오염을 막기 위해 석유와 석탄은 도시 내에서 이용이 불가함.
국내 지역냉방
KDHC는 국내 LNG수입 선도업체인 한국가스공사(KOGAS)로부터 가스를 구입함. KOGAS는 KDHC와 마찬가지로 국영기업인 KEPCO에 의해 설립되었음. 후에 LNG 수입시장을 도시가 스회사로의 공급에서 나프타를 포함한 기타 공급원료로부터 전환된 천연가스의 분배로 시장 을 확대함.
한국은 추운 동절기와 뜨거운 하절기의 기후 특징을 보임. 이로 인해 에너지 공급자들은 겨 울철 난방을 위한 높은 연료수요와 여름철 높은 냉방수요를 겪게 됨. 결과적으로 계절성 에 너지 불균형이 초래됨.
KDHC는 지역난방을 위한 소비자수요에 있어서 이러한 계절성 에너지 불균형이 발생함.
KOGAS는 겨울철 난방을 위한 높은 가스수요와 여름철 가스판매량의 하락을 겪게 됨. 다수 의 소비자가 에어컨으로 전력사용을 바꿈, 가스연소 냉방은 지역냉방에 널리 이용되지 않고 있으며, KDHC가 하절기사업으로 개발하기 위해 고려중인 방안중의 하나임.
‘KDHC는 동일한 문제를 갖고 있음. 여름철에는 난방이 필요 없기 때문에 동절기에 비해 하 절기 부하가 매우 낮다.’고 유차장은 보고함.
‘KDHC는 지역냉방을 위해 흡수식 냉각기를 설치하였고, 이는 상업용 건물에만 보급됨. 현 재 KDHC의 R&D부서는 공기 중의 습기를 제거하기 위해 수분을 추출하는 건조식 냉각기( desiccant chillers )를 이용하여 아파트에 지역냉방을 어떻게 공급할 수 있을지를 연구하고 있 음. 이 연구 사업이 1-2년 내로 완성될 것으로 기대하고 있음.’
KDHC는 현재 321개의 다양한 규모의 복합건물에 지역냉방을 공급하고 있음. 상업용건물의 대부분은 백화점, 병원, 정부기관임. 정부는 개별 아파트단지에 건조식 냉각기를 설치하도록 권고하여 지역냉방사업을 지원하고 있음. KDHC의 R&D센터는 아파트에 지역냉방을 공급하 는 데에 회사가 보유한 기존의 열 배관망을 이용할 수 있는 방안에 대해 검토중임.
결과적으로 KDHC는 도시가스 배관망 설치가 정해지지 않은 지역에서만 지역난방 시설을 설치할 수 있음. 이들 지역에서 KDHC는 다른 지역난방회사들과 지역난방공급업자로 지정 되고자 경쟁함. 또한 도시가스회사 역시 지역난방시설을 설치하기를 원함.
현재 지역난방의 확대는 정부의 정책계획과 민간 지역난방회사의 주도에 의존함. 현재 정부 는 지방자치단체와 공동으로 지역난방을 보급할 지역을 지정함.
이후 KDHC와 기타 지역난방회사들은 지정된 지역에 신규 지역난방 시설을 갖추고 운용하 도록 지정받기 위해 경쟁함. ‘또한 기존의 지역난방시설이 없는 지역들은, 만약 주민의 2/3 가 지역난방 공급을 원할 경우, KDHC는 기존의 개별난방시설을 지역난방으로 전환할 수 있음.’ ‘KDHC는 보일러를 제거하고 열교환기를 설치함. 대다수의 아파트 소유자들이 지역난 방 공급을 원함.’
신규 CHP 설비
한편, 2011년까지 총 801MW + 763Gcal의 4개 신규 CHP발전소 준공이 마무리 되면, KDHC 는 전체 1,510MW + 1,419Gcal의 발전여력을 갖추게 됨.
개별 신규 CHP설비는 수입 LNG를 연소하는 복합사이클 방식으로 설계됨. ‘이러한 4개의 신규 CHP설비는 인근 지역의 신규 도시와 마을에 공급됨. CHP는 모든 발전설비가 구축되 기 전에 서비스에 들어감. 20-25층의 아파트단지로 이뤄진 신규 그린도시에 설치됨. 정부는 그린도시의 모든 아파트에 지역난방을 설치하도록 지정하였음.’
표1은 앞서 설명한 4개의 발전소를 세세히 보여줌. KDHC의 CHP 발전소는 두산중공업의 스팀터빈과 미쯔비시, GE, Westinghouse의 가스터빈을 포함하여 다양한 공급업체의 장비로 구성되었음.
배관망 연결
KDHC의 지역난방망은 1,435km의 열 수송망을 중심으로 강남 주요 역세권의 거주자들을 포 함하여 인구 1,000만 명의 서울 전역에 공급될 뿐만 아니라, 경기지역 역시 1,000만 명의 가 구에 공급됨.
KDHC는 훌륭한 배관망을 갖추고 있어 효율적인 운영이 가능함. 지속적으로 온수 파이프관 을 확장 중에 있음. 신규 사업을 하게 되면 시설을 확장할 계획임.
KDHC의 지역난방 수송망은 직경 800mm, 최대 직경 1200mm의 파이프관으로 구성되어 있 음. 직경이 작은 파이프관은 지역난방 배관망을 구성하는 데 사용됨.
열 수송관은 폴리에틸렌 파이프에 의해 보호되는 열수송관 검침 와이어를 포함한 폴리우레 탄 단열층으로 둘러싸인 강철 수송관으로 구성되어있음.
‘KDHC는 현재 충분한 난방 설비용량을 보유하고 있고, 모든 CHP시스템이 연결되어 있음. 그러나 신규고객이 지역난방을 사용하기 위해 중앙난방에서 변경을 원할 경우는 자사 설비 용량을 우선 검토해보아야 한다’고 전함.
‘KDHC는 가끔 CHP 설비용량을 증가시켜야 할 때도 있지만, 일반적으로 수요가 증가한 지 역에 열을 공급하기 위해 수송관을 이용함.’
KDHC는 한반도 중심인 대구에 44MW의 CHP 시설을 보유하고 108,000 가구에 지역난방을 공급하고 있음. 한반도의 남동쪽에 위치한 부산에 두 곳 시설 인근의 약 77,000 가구를 공급 함. 양산의 온수보일러 시설은 46,000가구를 공급하고 김해 인근에 별도의 온수보일러가 31,000 가구에 공급하고 있음.
그밖에도 청주에 61MW의 설비를 가동하고 최근 약 10,000가구를 공급하고 있음.
한국지역난방공사의 5 년 확장 계획
KDHC는 2015년까지 2백만 가구의 고객기반을 확보하는 것을 목표로 5개년 계획을 세움. 2015년까지 4조5천억원의 기업자산과, 2조6천억원(22억 달러)에 달하는 지역난방 판매를 목 표로 정함. 이러한 목표는 가정용 고객을 거의 두 배로 증진시켜야 달성이 가능하며 지속적 인 지역난방 매출 성장을 확보해야 가능함.
지역난방 고객기반을 확대하려는 야심찬 계획에도 불구하고, KDHC는 정부로부터 신규 주 거지역에 지역난방의 보급 승인을 얻어야 함. 이는 배관망이 필요 없는 도시가스 배분 역시 마찬가지임.
이는 도시가스 배관망을 설치하도록 선정된 지역에서 지역난방시설 역시 가스 배관을 설치 하도록 선정된 도시가스 업체만이 건설할 수 있기 때문임.
시간이 지나, ‘현재 KDHC는 자사의 CHP 발전사업을 운용할 수 있을 만큼의 충분한 자금을 확보하고 있음. 1997년에 대구에 44MW 설비용량을 지닌 최초의 CHP발전소를 완공하였음.
오늘날 KDHC는 여전히 KEPCO로부터 많은 열을 구입하고 있으며 이와 함께 자사의 CHP 시설도 운용하고 있음. KDHC는 KEPCO로부터 CHP설비 매입의 가능성을 검토중이지만, KDHC가 보유중인 최대 설비용량이 525MW인데 반해, KEPCO는 개별 설비당 900MW 또는 이상으로 매입하기에는 설비규모가 너무 크다는 문제가 있다.’고 유차장이 인터뷰에서 밝혔 음.
총 설비용량 2907MW의 CHP 발전소가 KDHC에 열을 공급함. KEPCO는 서울의 외곽 남쪽 의 분당과, 북쪽의 고양 두 곳에 위치한 총 2188MW의 CHP발전소로부터 생산된 열을 공급 함. 반면 KDHC는 709MW의 자사 설비 4개를 운용하고, 현재 801MW의 CHP설비를 신축중 임.
KDHC는 1997년 3월에 최초 설비로 벙커C유를 연료로하는 46MW + 83Gcal의 대구 발전소 를 가동시켰고, 1997년 12월에 저유황유를 연료로하는 43MW + 71Gcal의 수원 발전소를 개 시하였음. KDHC는 또한 2000년 10월에 벙커C유를 이용하는 61MW + 105Gcal의 청주 발전 소와 2007년 12월에 가동한 512MW +37Gcal의 화성발전소를 운영중임. 화성발전소는 천연 가스를 연료로 이용하는 KDHC의 최초의 CHP발전소임.
KDHC의 열병합발전소에서 생산된 전력은 KEPCO가 운영하는 한국전력거래소 전력시장에 서 거래되며, 모든 발전사업자가 참여함.
증가하는 난방요금
유차장은 또한 KDHC는 KEPCO의 4개 CHP발전소에서 열을 구입한다고 전함.
정부가 지역난방에 민간투자를 촉진하겠다고 발표한 이후, KEPCO는 2000년 GS파워에 인천 근처의 부천과 수원근처의 안양에 위치한 두 개의 CHP발전소를 매각하겠다고 발표함.
‘KDHC는 부천과 안양 CHP발전소로부터 공급되는 지역난방 시스템을 GS파워에 매각하고, KEPCO의 CHP발전소를 매입해, 두 도시에 자사 지역난방시설을 갖추었다’고 전함.
‘부천과 안양의 지역난방시스템을 매각한 이유는 이들 시설이 메인 지역난방네트워크에 연 결되지 않았기 때문임’
정부의 지역난방 활성화 시도는, GS파워가 부천과 안양 CHP발전소와 지역난방시스템을 소 유한 이후, 주거 난방요금을 35%까지 인상하여 곧 많은 갈등을 야기함.
‘난방요금 상승요청이 있은 후 이에 대한 공공적인 반대운동이 있었고, 정부는 요금을 낮추 기 위해 GS파워에 보조금을 지원하였다’고 유차장은 회상함.
‘현재 GS파워는 여전히 이들 지역의 지역난방을 공급하고 있음. 난방요금은 KDHC와 동일 함. 모든 요금은 정부의 승인을 받아야 함. 난방요금은 중요한 부분으로 KDHC는 연간 4회 에 걸쳐 주로 LNG 가격에 맞추어 요금을 검토하고 있음.’
표1. 서울 인근 건설중인 신규 CHP
사업지구 위치 발전능력 열생산능력 수송관길이 공급세대수 완공시기 판교 분당
서울남서 146MW 136Gcal/h 40km 32,000 2010.11
파주 서울북서 515MW 396Gcal/h 74km 55,000 2011.02
광교 수원 145MW 143Gcal/h 38km 22,000 2011.12
삼송 서울북서 99MW 98Gcal/h 1km 28,000 2012.10
KDHC는 한국 및 세계 최대의 지역난방회사로써 전체 지역난방공급 가수 수의 59%를 차지 하는 110만 가구에 지역난방을 공급하고 있음. 다양한 기타 민간회사와 자치단체가 나머지 77만 가구에 지역난방을 공급하고 있음.
KDHC는 서울에 본사를 두고 1,130명의 직원을 고용하고 있음. 2009년 자산가치는 26억 달 러이고 연매출액 12억 달러, 순이익은 1억3천2백만 달러의 실적을 보임. 회사는 연간 116만 TWh의 전력을 판매하며 그 중 약 90%가 가정에서 사용됨.
2010년 1월 KDHC는 자사주식의 25%를 상장함으로써 1억2천5백만 달러의 수익이 발생하였 음. 새롭게 벌어들인 수익은 99MW-515MW 용량의 신규 CHP 설비에 투자되며 수도인 서울 인근의 새로운 지역에 지역난방 공급을 확대하기 위해 사용되었음.
한국 정부는 KDHC의 최고 주주로, 34.5%의 지분을 소유하고 있음. 그리고 국영기업인 한국 전력공사(KEPCO)가 19.6%, 정부소유의 한국에너지관리공단(KEMCO)이 10.5%를 소유함. 다 른 주주로는 서울시가 10.4%의 지분을 갖고 있음.
‘KDHC는 다른 지역으로 사업을 확장하기 위해 투자자금이 필요하다’ 유차장은 이어 ‘지역 난방시장의 경쟁이 심화되고 있다. 한국지역난방공사는 공기업이며, 민간사업자가 지역난방 사업에 진입하려한다. 지역난방은 가스보일러를 설치하는 것보다 저렴하기 때문에 빠르게 성장하고 있다. 현재 가정용 부문이 주요시장이다’이라고 설명함.
정부지원으로 KDHC는 한국에 지역난방 산업을 구축하고 오늘날 백만명 이상의 고객을 유 치함. KDHC가 한국 지역난방 판매시장의 62%를 차지하고 이어 GS파워가 15% 점유율로 뒤따름. 다른 공급업체로는 서울시정부와 5개 도시가스사업자, 민간 및 공기업이 포함됨.
CHP 발전으로 생산된 열(steam)
KDHC는 수도권에 지역난방을 공급할 목적으로 1985년에 설립되었음. 그러나 정부는 집단 에너지사업 초기에는 당시 전력발전소와 송배전망을 독점적으로 보유하고 있던 KEPCO에게 CHP발전소를 운용하도록 하고 생산된 열을 KDHC에게 판매하도록 하였음.
라고 한국지역난방공사(KDHC) 국제협력팀의 유철종 차장이 인터뷰에서 보고하였음.
증가하는 에너지 수요
주요 경제 및 산업동력으로써 한국의 급속한 발전은 에너지 수요의 급증을 가져옴.
한국은 국내 주요 에너지자원의 부족으로 에너지 수요의 96.6%를 수입에 의존함. 에너지경 제연구원(KEEI)은 2020년까지 1차 에너지의 수요가 연간 2.7% 비율로 성장할 것으로 전망 함. 반면 같은 기간 동안 전력수요는 연간 2.5% 성장할 것으로 보고 있음. 산업부문이 전력 수요의 거의 절반이상을 차지하는 반면, 주거부문은 24%를 약간 넘는 수준임. 또한 CHP 지 역난방이 잠재적으로 중요한 역할을 할 것으로 보고, 이와 함께 산업부문의 전력사용은 향 후에 서서히 증가하며, 주거 및 상업 부문은 새로운 전력수요가 가장 크게 나타날 것으로 전망함.
KEEI에 따르면 한국 전력산업은 화력 발전과 원자력에너지가 지배적임. 2008년 총 403TWh 의 전력생산 중 70%이상을 차지함.
액화천연가스(LNG)는 전력생산의 20%이상을 차지한 반면, CHP는 8%를 차지함. 이 중 대부 분은 지역난방 설비에 이용됨. 정부는 국가적 에너지믹스에 원자력의 점유율을 증진할 계획 이며, CHP발전소에서 LNG의 사용뿐만 아니라 난방 및 전력생산에서도 LNG의 비율을 높이 기를 원함.
한국지역난방공사
국영 지역난방공급업체인 한국지역난방공사(KDHC)는 향후 사업운용을 확장하기 위한 기금 마련을 위해 최근에 서울증권거래소에 상장을 성공적으로 마쳤음.
한국의 CHP 확대
CHP는 지역난방기술에서 중요한 역할을 하며 정부의 지역난방시스템 확대 정책과 더불어 한국에 기여하는 바가 큼. Davis Hayes는 최근 한국 방문을 통해 한국은 두 기술의 확대를 위한 야심찬 계획을 갖고 있으며, 지역냉방기술도 해당된다고 보고하였음.
한국지역난방공사 본사 건물
한국 정부는 에너지비용의 상승시기에 청정에너지 소비를 증가시키려는 노력의 일환으로 향 후 4년에 걸쳐 지역난방이용자의 수를 1/3이상 증가시키려는 방침임.
정부는 또한 한국의 신재생에너지 활용을 증대시키고자 지원하는 것을 목표로 정하고, 신규 CHP를 설치하는 모든 지역난방사업자들로 하여금 신재생에너지 프로젝트를 포함시키도록 요구함. 이들 프로젝트와 지역난방사업과의 연관성은 구분하고 있지 않음.
한국의 지역난방 시장은 고층아파트에 사는 핵가족의 증가와 함께 정부가 계획하고 있는 정 책 및 세금 인센티브 방식을 통한 정부의 CHP 지원으로 인해, 지난 10년간 꾸준히 증가해 왔음. 4,900만 인구의 1,440만 가구중 13%에 해당하는 187만 가구가 지역난방을 이용하고 있음.
정부는 엄격한 환경 목표안에 부합하기 위해, 2013년까지 또 다른 67만 가구가 지역난방을 이용하도록 할 계획임. CHP 개발의 마지막 단계에는 지역난방 소비가구수가 36%까지 증가 할 것으로 기대되며, 이는 6가구 중 1가구가 지역난방을 이용하는 셈임.
정부의 계획은 ‘지역난방을 254만 가구로 확대하는 것이고, 이는 3년 이내에 엄청난 증가 임’, ‘대다수의 신규소비자는 기후가 춥고 인구밀도가 높은 서울-인천 지역에 거주할 것’이