□ 방송일시 : 2021년 1월 19일 화요일
□ 진행 : 최형진 아나운서
□ 출연 : 임용훈 숙명여대 기계시스템학과 교수
- 열과 전기를 동시에 생산하는 열병합발전
- 분산에너지, 기존 중앙집중형 방식보다 수요·공급의 합리성 측면
- 화석연료 발전보다 효율 20% 높은 열병합발전 방식
- 중앙집중형 방식으로 인한 해당 불편을 겪어 온 해당 지역 주민들과 격차해소
- 굴뚝(연돌) 높이에 대한 논쟁, 주변 풍속, 대기 등 환경에 따른 차이
* 아래 텍스트는 실제 방송 내용과 차이가 있을 수 있으니 보다 정확한 내용은 방송으로 확인하시기 바랍니다.
◇ 최형진 아나운서(이하 최형진): 1부는 도시의 에너지에 대해 알아보는 ‘이제는 에너지 자립이다’ 시간입니다. 우리나라 전체 인구 중 절반은 수도권에 거주하는 것으로 나타났습니다. 우리나라뿐만 아니라 세계 인구는 도심을 중심으로 지속적으로 늘어나고 있는데요. 이렇게 인구가 늘어나면서 도시의 전력 수요 역시 높아집니다. 도시의 전력을 조달하기 위해 과거에는 도시 외부의 대규모 발전소에서 전력을 일방적으로 수급 받았다면 최근에는 사용자 근처에서 소규모 발전 시설을 운영하는 분산 에너지로 전력 시스템이 바뀌고 있는데요, 필요한 일이지만 변화의 과정에서 생기는 우려의 목소리도 적지 않습니다. 어떤 우려가 있는지, 또 사용자와 가까운 발전소 전력원이 필요한 이유는 무엇인지 자세히 살펴보도록 하겠습니다. 함께 말씀 나눌 분 모셔보죠. 임용훈 숙명여대 기계시스템학과 교수 전화연결 돼 있습니다. 안녕하세요?
◆ 임용훈 숙명여대 기계시스템학과 교수 (이하 임용훈): 네 안녕하세요.
◇ 최형진: 이제는 에너지 자립이다, 본격적인 내용 살펴보겠습니다. 에너지기술연구원에서 책임연구원으로 재직하셨고, 집단에너지 분야 전문가로 활동 중이신 걸로 알고 있는데요, 많은 분들깨는 생소한 단어일 수도 있습니다. '집단에너지', 정확하게 어떤 걸 말하는지 먼저 설명 좀 부탁드립니다.
◆ 임용훈: 네, 다른 용어로 표현하자면 ‘지역난방’이라는 표현이 좀 더 익숙하실 겁니다. 요새 광고에도 많이 나오는 콘덴싱보일러나 이런 개별보일러로 난방하는 방식을 개별난방이라고 부르고요. 지역난방은 각 세대의 보일러를 없애고 배관을 통해 온수를 공급하여 열교환기를 이용하고 지역에 있는 여러 세대에 난방을 하는, 다시 말해 집단적으로 에너지를 공급하는 방식을 말합니다.
◇ 최형진: 에너지 전환에 있어 이런 '집단에너지'가 왜 중요한 건가요?
◆ 임용훈: 한마디로 말씀드리면 에너지효율이 높기 때문입니다. 에너지효율이 높다는 것은 동일한 에너지를 생산하는데 소비되는 연료 사용량을 그만큼 줄일 수 있다는 얘기가 되니까, 에너지비용도 절감하고, 한편으로 줄어든 연료사용량만큼 대기오염 물질의 배출도 줄일 수 있으니까요. 우리가 생활하는데 필요한 에너지사용량이 정해져 있다면 가능한 효율이 좋은 설비를 적용해야 온실가스 및 대기오염 물질의 배출도 그만큼 줄일 수 있다고 보시면 쉽게 이해가 되실 겁니다. 현재 열병합발전, 즉 열과 전기를 동시에 생산하는, 방식을 주로 적용하는 집단에너지, 혹은 지역난방 방식은 개별에너지공급 방식으로 볼 수 있는데요. 쉽게 말씀드리자면 기존에 난방은 개별보일러로, 전기는 한전으로부터 수전 받는 방식 대비해서 약 20% 내외의 에너지절감효과가 있는 것으로 알려져 있고요, 대기오염물질 같은 경우 35~40%의 온실가스 배출저감 효과를 갖는 전 세계적으로 인정받는 고효율의 에너지공급 방식입니다.
◇ 최형진: 네. 에너지 전환과 집단에너지를 얘기할 때 '분산에너지', '열병합발전소' 이런 단어들도 함께 등장하는데요, 어떤 관계가 있는 건가요?
◆ 임용훈: 앞서 답변에서 현재 집단에너지는 열병합발전 방식을 주로 적용하고 있다는 전제로 말씀드렸는데요. 열병합발전방식이란 연료를 투입하여 전기 혹은 난방에 필요한 열 에너지 중 하나만 선택적으로 생산하는 것이 아니고 열과 전기를 동시에 생산하는 에너지 생산 방식을 말합니다. 집단에너지 방식이 개별에너지공급 방식 대비 높은 에너지절감 효과를 갖는 것은 바로 열병합발전 기술의 에너지효율이 높기 때문입니다. 예를 들어 100이라는 에너지 연료가 투입되었을 때 평균적으로 80%를 열 및 전기 에너지로 전환하는 반면에 43%만 전기로 회수하고 나머지 57%는 버려지게 되므로 여기서 열병합발전 방식이 20% 내외의 우수한 에너지절감 효과가 발생한다고 쉽게 이해하시면 되겠습니다. 또 분산에너지란 의미는 기존의 현재 전력 시스템은 해안가를 중심으로 건설된 발전소에서 생산된 전력을 이용하는 겁니다. 그런데 이것과 달리 대도심 등 주요한 전력 사용처에 공급하는 중앙집중형 에너지방식과 달리 전력사용처 인근, 즉 대도심 등에서 필요로 하는 전력을 대도심 내에서 생산하고 공급하는 에너지방식을 말합니다. 집단에너지가 열병합발전 방식을 적용하여 열과 함께 전기를 생산할 수 있고, 주로 열 수요가 큰 대도심 내 위치하게 되므로 국내에서 대표적인 분산에너지원 중 하나로 자주 언급되고 있습니다.
◇ 최형진: 우리가 흔히 알고 있는 풍력 발전, 태양력 발전, 수력 발전 등이 있는데요. 이런 신재생에너지만으로는 에너지자립이 어려운 건가요?
◆ 임용훈: 네, 맞습니다. 기후변화에 대응한 친환경 에너지원으로 많이들 알고 계시는 풍력, 태양력 발전, 위치에너지를 이용한 수력 발전을 알고 계신데요, 이러한 깨끗하고 청정한 재생에너지를 왜 더 많이 사용하지 않느냐 의문을 갖고 계실 겁니다. 그 이유를 한마디로 말씀드리면 바로 경제성 때문입니다. 태양광, 풍력 발전 기술은 아시다시피 청정하기는 하나 에너지 생산 밀도가 아직까지는 매우 낮아서 기존 화석에너지를 이용한 발전시스템을 대체하려면 막대한 부지가 필요로 하고, 또 자연에너지에 의존하므로 전력생산이 꾸준하지 않고 단속적으로 생산되므로 화석연료를 사용하는 현행의 발전방식과 비교할 때 전력판매 단가가 올라갈 수밖에 없습니다. 쉽게 예를 들어 설명하자면 산업단지 집단에너지 산업에서 한 해 동안 생산하는 전력량은 전체 국가 총 전력소비량의 약 3% 내외를 차지하고 있습니다. 이러한 전력량을 태양광만으로 생산하려면 수원시 전체 면적을 태양광 패널로 깔아야만 가능하다고 하니 대략 짐작이 가실 겁니다.
◇ 최형진: 알겠습니다. 에너지 전환을 얘기할 때 '친환경'을 가장 우선으로 얘기합니다. 앞서 얘기 나눴던 '열병합발전'은 환경적으로 어떤 긍정적 요소를 가지고 있는 건가요?
◆ 임용훈: 열병합발전 방식도 근본적으로는 화석연료, 주로 LNG를 사용하므로 가장 청정한 궁극의 에너지전환 방식이라 할 수 있는 재생에너지와 대비해서는 친환경적이라 얘기하기 어려운 점이 있습니다. 단, 비교 대상이 석탄화력발전 방식일 때 상대적 개념에서 친환경 에너지방식이라 말할 수 있습니다. 현재 국가 전체 전력생산량 중 재생에너지 의존 비중은 꾸준히 증가하여 2018년 기준 약 8.9%로 크게 증가했어요. 그 이야기는 여전히 화석연료의 의존도가 매우 높은 것이 현실이어서 친환경 기술 기준으로는 아직까지는 석탄화력발전 방식을 기준으로 삼는 것이 일반적입니다. 그래서 이런 관점에서 볼 때 열병합발전 방식은 동일한 화석연료 사용 기준으로는 기존 방식 대비 여전히 20% 정도 효율이 높은 만큼 상대적 개념으로 더 친환경적이라 말씀드릴 수 있겠습니다.
◇ 최형진: 열병합 발전이 최근 미세먼지도 안 좋잖아요. 이런 부분에도 긍정적인 요소가 있는 겁니까?
◆ 임용훈: 그럼요. 기본적으로 미세먼지 유발 물질들이 화석연료를 많이 사용하면 할수록 발생하는 겁니다. 앞서 말씀드린 것처럼 20% 내외 정도로 효율이 높다고 한 것은 연료 사용량을 그만큼 많이 줄일 수 있다는 것이고, 기본적으로 석탄이라는 연료 자체가 저급한 연료이기 때문에 LNG같은 경우 석탄화력발전 방식에 비해서 기본적으로 동일한 연료량을 사용하는 것보다 훨씬 더 적은 미세먼지 유발물질을 배출하기 때문에 훨씬 더 환경적으로 이롭다고 말씀드릴 수 있겠습니다.
◇ 최형진: 알겠습니다. 그런데, 과거에는 인적이 드문 곳에 발전소가 지어졌다면 최근 이런 분산에너지를 위한 발전소는 전기를 사용하는 소비자와 가까운 도심지역에 건설되거나 건설 예정되면서 우려하는 의견이 들려옵니다. 이렇게 도심에 지어야 하는 이유가 뭔가요?
◆ 임용훈: 큰 틀에서 보았을 때 기존 대규모, 중앙집중형 방식에서 논의하고 있는 그런 측면에서 수요·공급의 합리성 측면에서 보다 바람직한 현상이라 말씀드릴 수 있겠습니다. 비단 송전손실 같은 기술적인 면을 들지 않더라도 전력 수요가 많은 지역 인근에서 필요한 전력을 그 지역에서 생산, 공급하는 것이 보다 공정하고, 보편타당한 에너지사용 환경이라고 말씀드릴 수 있겠습니다. 2013년 있었던 밀양 송전탑 사건을 계기로 기존 중앙집중형 전력공급 방식으로 인해 해당 지역 주민들의 분노가 표출되면서 사회적으로 큰 이슈가 되지 않았습니까? 이런 관점에서 보면 공공의 이익을 위해 모두가 필요로 하는 에너지공급 시스템은 맞지만, 내 뜰 안에서는 안 된다는 님비(NIMBY)현상은 어떻게 보면 인지상정이라 할 수 있는데요. 그러나 나는 도심에 살고 있다고 해서 해안가 인근에 살고 있거나 송전탑 인근에 오래전부터 삶의 터전을 잡고 살아왔다고 해서, 계속 그 고통을 감내하라고 하는 것은 절대 공정하지 못한 일이라 하겠습니다. 실제 편익을 보는 수요자가 그 비용을 부담하는 것이 공정한 것이라 하겠습니다.
◇ 최형진: 또 에너지 공급설비가 필요해서 도심에 건설된다 해도, 어떻게 건설되느냐에 대한 의견도 나뉘는데요, 특히 우리가 흔히 말하는 '굴뚝', 에너지 분야에서는 '연돌'이라고 하던데, 이 굴뚝에서 유해 물질이 배출 되는 것을 막기 위해서는 아파트의 3.5배 이상 높이 올려야 한다, 아니다, 지형적 특성에 따라 낮춰야 한다 등등 굴뚝 높이와 관련한 찬반 논쟁이 이어지기도 합니다. 굴뚝 높이와 유해성... 관계가 있는 겁니까?
◆ 임용훈: 아무래도 주변에 발전소 굴뚝이 위치하고, 매일 배기가스가 배출되는 것이 눈에 보인다면 그 누구도 신경이 안 쓰일 수는 없을 겁니다. 바람직하다면 사실 내 집 앞에서, 내 집 인근에서 사라지는 것이 최선이겠지만 이미 발전소가 들어와 있는 조건이라고 한다면 결코 쉬운 일은 아닐 겁니다. 발전소의 연돌은 일률적으로 그 높이를 정할 수 있는 문제는 아닙니다. 앞서 말씀드린 바와 같이 분산발전소의 특성상 도심 내 위치할 경우 항공운항 안전 등 여러 이유로 고도제한을 받을 수 있고, 무조건 연돌의 높이를 높게 한다고 해서 반드시 배기가스 배출 및 확산이 더 잘된다고 단정 짖기에는 여러 추가적인 변수들이 고려되어야 하는 복잡한 면을 가지고 있습니다. 예를 들어, 배기가스가 연돌을 통과할 때는 벽면과의 저항에 따른 압력손실이 발생합니다. 과도한 연돌의 높이는 배기가스의 출구 속력을 저하시켜 부력에 의한 상승효과가 저감될 수 도 있고요, 일단 연돌에서 배출된 배기가스는 이후 대기의 풍속, 안정화 정도에 따라 수직으로 쭉 올라갈 수도 있으나 어떤 날에는 대기가 불안정하여 지면으로 곤두박질 칠 수도 있습니다. 한마디로 기상청이 슈퍼컴퓨터를 가지고도 오보율이 높은 것처럼 연돌을 나선 배기가스의 거동을 연돌의 높이만을 가지고 예측하는 것은 매우 어렵습니다. 그래서 연돌을 통해 배출되는 배기가스는 배출시의 주변 풍속, 주변 대기의 성층화 여부 등에 따라 확산의 정도가 결정되고 또한 일반적으로 연돌의 높이는 환경영향평가를 통해 발전소 인허가 단계나 환경영향성 평가 단계에서 충분히 검토되어 결정되므로 당장 눈앞에 보이는 배기가스 현상만으로 지나치게 과민하실 반응하실 필요는 없을 것 같습니다.
◇ 최형진: 네. 우리나라의 에너지 전환 그러니까 화석연료에서 재생에너지로의 전환율이 아직은 높지 못한 것으로 알고 있습니다. 속도를 내기 위해 필요한 방안 어떤 게 있을까요?
◆ 임용훈: 한마디로 말씀드리면 스마트 소비자의 등장이 필요하다고 생각합니다. 단순히 기술적인 것에 의존하지 말고, 이웃과 후세대를 위해 청정하고 살만한 생활 터전을 물려주기 위해 기꺼이 현재보다 다소 비싼 에너지 비용을 자발적으로 더 부담할 수 있는 에너지계의 노블리스오블리쥬 정신을 가진 국민들이 증가하면 할수록 화석연료 중심의 에너지다소비 국가에서, 전 세계 기후변화를 완화시키는 데 앞장서는 일류 환경선진국으로의 전환은 보다 가속 할 수 있을 것으로 기대합니다.
◇ 최형진: 오늘 말씀 여기까지 듣겠습니다. 감사합니다.
◆ 임용훈: 감사합니다.
◇ 최형진: 지금까지 임용훈 숙명여대 기계시스템학과 교수와 함께했습니다.
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