국토해양부(장관 : 정종환)는 최근 신재생 에너지원으로 주목받고 있는 해양에너지 개발의 일환으로 「해양심층수를 활용한 냉난방 및 온도차 발전기술 개발」에 착수한다고 밝혔다.

그동안 해양심층수는 고품질 생수, 식품, 농·수산업 등 주로 산업적 용도로 활용되었으나, 앞으로는 심층수의 저온성(2℃이하)을 활용한 신재생 에너지원으로 활용하기 위한 기술개발에 나서는 것이다.

 

 이번에 개발하는 해수 냉난방 시스템(SWAC : Sea Water Air Conditioning)은 심층수의 냉열(2℃이하)과 표층수의 온열(20℃이상)을 직접 또는 가열하여 냉·난방에 활용하는 것으로, 이미 미국, 일본 등 선진국에서는 괌, 후쿠오카 등 해안도시를 중심으로 지역단위 냉난방에 활용되고 있다.

 

    * 괌 : Tumon만 외해 수심 690m에서 심층수를 11,000톤/일 취수하여 19개 가량의 호텔과 쇼핑몰 등에 냉난방 공급 중
    * 후쿠오카 Momochi지구 : 표층수를 활용하여 상가, 오피스 빌딩 등에 냉난방(약 41% 에너지 절감, CO2 50% 저감효과)

 

온도차 발전시스템(OTEC : Ocean Thermal Energy Conversion)은 저온의 심층수로 응축된 작동유체(암모니아 등)를 고온의 표층수로 기화시키면서 발생하는 유체흐름으로 터빈을 돌리는 것으로, 미국·일본 등에서 실용화 연구를 한창 진행 중이다.

 

    * 미국 : ’92년 하와이 자연에너지 연구소(NELHA)에서 210kW급 실험

    * 일본 : ‘81～’85년에 50kW, 75kW, 120kW급 육상플랜트 실험에 성공

    * 인도 : ‘04년에 1MW급 해상플랜트 실험 수행

 

 우리나라도 동해 해수의 90%를 차지하는 저온(연중 2℃이하)의 해양심층수와 고온(20～35℃)의 발전 온배수(일 6,000만톤)가 풍부하여 온도차 에너지 이용의 잠재력은 충분한 실정이다.

 

다만, 선진국에 비해 해수 온도차 에너지 이용기술 개발이 체계적으로 이루어지지 않아 기술개발의 여지가 크다.

 

해수 냉난방 시스템은 해양연구원 해양심층수연구센터 건물(‘07), 강원대 삼척캠퍼스 해양관광레저스포츠센터 건물(’08), 해양대학교 기숙사(‘09) 등에서 100RT급(약 1,000평 냉난방 규모)이하 소규모 현장적용 실험 수준이고, 온도차 발전은 실험실 수준의 연구에 머물러 실용화를 위한 핵심기술 개발이 시급한 상황이다.

 

 이에 따라, 국토해양부는 ‘10～’15년간 연구개발 사업으로 250억원을 투입하여 「해수 온도차 에너지 이용기술 개발 사업」을 추진할 계획이다.

 

우선, 1단계로 ‘10～’12년간은 국내외 실증사례가 있는 해수 냉난방 기술을 지역(District) 단위에 적용하기 위해 1,000RT급(약 1만평, 300세대 규모) 시범모델을 개발한다.

 

1,000RT급 시범모델은 강릉시와 협의하여 녹색시범도시 조성사업에도 시험 적용하는 방안을 추진할 계획이며, 향후 해안도시에 본격 적용할 수 있도록 2,000RT급(약 600～700세대 규모)의 보급모델도 개발할 예정이다.

 

 2단계로 ‘13～’15년간은 심층수와 발전 온배수를 활용한 온도차 발전 파일럿 플랜트(50kW급)를 개발하게 된다.

 

온도차 발전기술은 선진국들도 실용화 초기단계에 있어, 1MW급 플랜트 설계를 통해 원천기술을 확보하는데 주력하고, 대규모 실증실험(1MW급) 등 실용화 기술개발은 향후 발전사업자의 참여하에 추진해 나갈 계획이다.

 

특히 이번 연구는 저온의 해양심층수를 활용하는 것으로, 일반적인 해수 이용기술에 비해 냉방 효율을 대폭 높이고(50% → 60～70%이상) 핵심기술도 국산화하여 향후 세계 시장에서 경쟁력을 갖춘 기술을 개발하는 것이 주된 목표이다.

 

 앞으로 한국해양과학기술진흥원을 통해 4월2일부터 한달간 연구개발과제 공고를 거쳐 각 연구기관 등으로부터 연구계획서를 접수하여 5월중 연구 수행기관을 선정할 예정이다.(☞ 자세한 사항은 진흥원 홈페이지(www.kimst.re.kr) 공고 참조)

 

 국토해양부 관계자는 “해수열 에너지는 자연 상태로 해수에 존재하는 무한한 청정 에너지원으로서, 이번 연구로 경제성있는 기술개발이 이루어지면, 저탄소 녹색성장에 기여할 수 있는 새로운 에너지원을 얻게 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.

 

    * 동해 발전온배수를 모두 활용하면 약 600MW의 발전이 가능

    * 해수 냉난방은 에너지 절감효과가 63.2%(난방)～73.8%(냉방)에 달해 1,000RT급 가동시, 연간 3억2천만원의 이익 발생 예측(해양연구원)