분산형 전력의 개념 정의 기준을 바탕으로 한 분산형 열에너지의 개념 정의 시도와 수도권 그린히트 사업의 의의 doc_id PCY_201708230356446541_4

본 논문에서는 최근에 난방용으로 관심이 높아진 미활용 열에너지에 대해 검토해보았다. 사실 난방에너지는 산업화와 더불어서 그 동안 커다란 변화를 겪었다. 산업화 이전까지만 해도 지금의 바이오매스로 분류되는 목재가 주요 난방연료였으며, 1970년대 들어서는 연탄이 대표적인 가정용 난방연료로 등장했었다. 1980년대를 거치면서 석유가 그 자리를 대신했으며, 1990년대 이후로는 천연가스가 난방용 연료로 대부분 사용되고 있다. 그리고 이제는 지금까지 경제성 결여로 인해 활용되지 못했던 폐열 에너지를 난방용으로 활용하려는 시대적 전환이 진행되는 상황이다. 이런 맥락 하에 중앙정부는 미활용 열에너지를 난방용으로 공급한다는 정책기조를 가지고 수도권 그린히트 사업을 추진한 것이다. 이에 본 논문에서는 현 정부가 추진하는 수도권 그린히트 사업이 난방용 연료의 전환이라는 시대적 추세에 부합되는 사업이라는 측면에서 긍정적인 평가를 내릴 수 있었다. 즉, 천연가스에 비해 탄소 함량이 적을 뿐만 아니라 기존에 버려지던 폐열을 재활용하는 열에너지 관리시스템을 구축하는 프로젝트라는 측면에서 일단은 바람직한 방향의 사업이라고 판단된다(진상현, 2008). 수도권 그린히트 사업이 분산형 에너지로의 정책전환에 부합되는지를 판단하기 위해서는 개념 정의부터 살펴볼 필요가 있다. 그렇지만 분산형 열에너지에 대한 포괄적인 개념 정의는 국내·외에서 별도로 이루어지지 않은 실정이다. 대신에 국제적으로는 분산형 전력에 대한 개념이 일반적으로 통용되고 있다. 이에 본 논문에서는 분산형 전력이라는 통상적인 개념을 토대로 분산형 열에너지에 대한 개념 정의를 시도하고자 한다. ‘분산형 전력(distributed electricity)’은 19세기말 전력사업 초창기의 공급형태로 등장했었다. 그렇지만 이후에는 규모의 경제를 달성하기 위해 고압 송전망과 대규모 발전시스템을 특징으로 하는 중앙집중적인 형태로 변하게 되었다. 최근 들어 기술혁신과 더불어서 규제환경이 변하면서 분산형 전력에 대한 관심이 다시금 높아지고 있다. 분산형 전력은 대규모 전력시스템으로 구성된 ‘중앙집중형 전력(centralized electricity)’에 반대되는 개념이며, 지리적으로 분산된 발전소에서 생산되는 전력은 물론이고 에너지 저장과 수요관리를 포함하는 포괄적인 개념으로도 사용된다(EP, 2010). 영국 산업혁신기술부(DBIS: Department for Business, Innovation & Skills)의 정의에 따르면, ‘분산형 전력(embedded generation)’은 지역적인 송배전망에 연결된 모든 발전소에 해당되는 개념이라고 한다. 이런 분산형 발전소에는 가스터빈, 열병합발전, 연료전지, 재생가능에너지 등의 기술이 적용된다. 그리고 대부분의 경우 에너지를 소비하는 장소에 같이 위치하고 있기 때문에, 고압의 송전 시스템이라는 중간과정을 최소화함으로써 보다 저렴한 비용으로 전력을 공급할 수 있는 분산된 송배전망을 보유하고 있다. 따라서 분산형 전력은 중앙집중형 전력에 비해 규모가 작을 뿐만 아니라 경제적인 측면에서 효율성이 높다는 특징이 있다. 이상에서 살펴본 바와 같이 분산형 전력에 대해 전반적으로 합의된 개념이 존재하는 것과 달리, 사용되는 용어에 있어서는 조금씩 차이가 있다. 게다가 분산형 전력의 구체적인 개념 정의에 대해서도 완벽하게 일치된 견해가 존재하지 않는 실정이다(이근대, 2007; 김영창, 2011). 다만, 분산형 전력과 관련해서 일반적으로 통용되는 기준은 발전기술·발전용량·공급지역·소유형태라는 네 가지라고 할 수 있다. 이처럼 적용되는 기술을 기준으로 분산형 전력을 개념 정의할 경우에는 이해가 쉽고 정책적 활용이 용이하다는 장점이 있지만, 몇 가지 측면에서 문제를 지니고 있다. 먼저 재생가능에너지가 활용될 수 있는 규모는 나라마다 상이하며, 발전기술 하나만으로 분산형 전력의 개념을 정의내리기에는 한계가 존재할 수밖에 없다(김영창, 2011). 실제로 최근에 보급이 확산되는 해상 풍력발전의 경우에는 또 다른 중앙집중형 전력의 형태를 띠고 있으며, 사막에 설치되는 대규모 태양광의 경우에도 광역 송배전망을 전제로 하기 때문에 분산형으로 분류되기에는 문제가 있다. 또한 발전기술을 기준으로 분산형 전력을 정의내릴 때 재생가능에너지를 강조하는 경우가 자주 있는데, 분산형 전력의 발전기술로 가장 많이 사용되는 에너지는 사실 재생가능에너지가 아니다. 즉, 화석연료인 천연가스를 사용하는 기술이 가장 많이 도입되어져 있으며, 피크수요를 충당하기 위한 용도나 비상용 발전기로 가솔린이나 디젤을 활용하는 기술도 널리 사용되고 있는 실정이다(IEA, 2009). 네 번째는 소유형태에 따라 분산형 전력을 정의내리는 방식이다. 분산형 전력에 의해 생산된 전력은 생산자에 의해 소비되는 특징을 지닌다. 이때 발전소의 소유자는 전력시장의 직접적인 소비자일 수도 있지만 지방자치단체나 개인 투자자, 토지 소유자 같은 소비 지역의 이해관계자일 수도 있다(EP, 2010). 또한 물리적으로 광범위하게 분산되면 발전소의 수가 늘어날 뿐만 아니라 지역의 송배전망을 이용하는 소비자의 전력공급에 대한 참여가 늘어나게 된다(IEA, 2009). 결과적으로 에너지 공급에의 소비자 참여는 곧 바로 효율성 제고로 이어지게 되면서, 효과적인 에너지 공급을 가능하게 만든다는 장점이 있다. 소유형태 측면에서의 분산형 전력은 미래학자인 앨빈 토플러(Alvin Toffler)의 「제3의 물결(The Third Wave)」에서 제시된 ‘프로슈머(prosumer)’라는 개념이 에너지 분야에 적용된 것으로도 해석될 수 있다. 프로슈머란 생산자(producer)와 소비자(consumer)가 결합된 합성어로, 생산·소비의 경계가 허물어지면서 생산에 참여하는 소비자가 늘어나는 현상과 관련된 개념이다. 세 번째는 전력이 공급되는 지역을 기준으로도 분산형 전력에 대한 정의가 이루어질 수 있다. 유럽연합은 EU-DEEP(EUropean Distributed EnErgy Partnership)사업에서 ‘고압의 송전망을 갖추지 않고 분산된 위치에서 전력을 생산·공급하는 발전소’를 분산형 전력으로 정의하고 있다(EP, 2010). 분산된 위치에서의 전력공급이란 수요처와 공급지가 엄밀하게 일치한다는 의미가 아니라 지역적인 전력망과 생산규모라는 상대적인 개념이다. 이러한 기준에 따라 발전소가 물리적으로 흩어져 입지할 경우, 크게 두 가지 측면에서 이점을 지니게 된다. 첫째, 현지의 수요에 입각해서 발전소의 규모가 결정되기 때문에 기본적으로 수요에 민감하게 반응할 수 있다. 따라서 분산형 전력은 지역의 수요를 효과적으로 관리할 수 있기 때문에, 에너지 공급의 안정성 확보가 가능하다(IEA, 2009). 둘째, 고압의 송전망이 불필요하기 때문에 보다 저렴한 비용으로 전력을 공급할 수 있다(UK ECCC, 2009). 1절에서 살펴본 바와 같이 ‘분산형 전력’에 대한 개념 정의 및 유형 구분 작업은 세계적으로 여러 학자와 기관에 의해 이루어진 상태이다. 그렇지만 정작 ‘분산형 열에너지’에 대한 개념 정의 및 유형 구분 작업은 전혀 이루어지지 않았던 게 사실이다. 왜냐하면 열에너지는 물리적 특성상 발생하는 지역에서 소비되거나 버려질 수밖에 없기 때문이다. 이처럼 열에너지는 기본적으로 지역적·분산적인 에너지원이기 때문에 굳이 중앙집중형과 분산형으로 구분해서 개념을 정의할 필요가 없었을 수도 있다. 이에 본 논문은 분산형 전력의 개념을 정의하는 데 사용되었던 네 가지 기준, 즉 발전기술·발전용량·공급지역·소유형태라는 기준을 이용해서 ‘분산형 열에너지’에 대한 개념 정의를 시도하고자 한다. 첫째, 열기술과 관련해서는 재생가능에너지나 온도차 에너지가 분산형으로 분류되는 반면에 화석연료나 원자력뿐만 아니라 폐열이나 소각열 같은 재활용 에너지의 경우에도 중앙집중형으로 분류될 수 있다. 둘째, 열용량과 관련해서 일반적인 소규모 열에너지는 분산형으로, 대규모 열에너지는 중앙집중형으로 구분이 가능하다.