[KOREA REPORT]고유가 시대 돌파구 '해수냉난방시스템'
SBS Biz 임리영 기자
입력2012.02.19 12:30
수정2012.02.19 13:55
■ Cutting Edge
[KOREA REPORT는 대한민국 첫번째 글로벌 미디어 채널 SBS CNBC가 한국의 최첨단 기술 소개, 최고의 리더 인터뷰 등 역동적인 대한민국의 참모습을 세계 경제를 움직이는 최고의 경제 채널 CNBC의 글로벌 네트워크를 통해 전달하는 프로그램입니다.]
화석에너지가 고갈되면서 세계 각국은 곧 신재생에너지 개발에 사활을 걸게 될겁니다. 이미 태양, 바람, 지열... 나아가 바닷물의 열을 이용한 냉난방기술이 주목받고 있는데요. 수심이 깊어 일정한 온도를 유지하는 바닷물을 끌어와서 에너지로 활용한다는 건데... 또 한국의 해수냉난방 기술은 어디까지 와있을까요.
고유가 시대와 화석연료의 고갈을 대비해서 한국의 대학교에서 참신한 에너지 절약 방법을 고안해냈다. 부산 해양대학교의 한 건물은 동일한 조건의 건물에 비해 연간 냉난방비가 50% 정도 적게 든다.
[오철/ 한국해양대 교수 : 기존의 냉난방 시스템에 비해서 상당히 경제적으로 유리한 조건을 가지고 있다고 볼 수 있습니다.]
해수를 끌어와 바닷물의 온도차를 이용해 에너지를 절약하는 해수 냉난방 기술이 적용됐기 때문이다. 해양온도차발전은 차가운 심층수와 조금 더 따뜻한 표층수의 온도 차이를 이용해서 열 엔진을 가동한다. 또 전기를 만드는 다른 작업을 한다.
[임리영/ SBS CNBC : 한국은 에너지 수입의존도가 97%에 달합니다. 산업과 경제의 지속성장을 위해선, 안정적인 에너지 보급이 중요한 상황인데요. 신재생에너지로 눈을 돌린 한국은 최근 해수에 존재하는 열 에너지를 끌어와 건물 냉난방에 이용하는 기술개발에 나섰습니다.]
해수냉난방은 해수에 존재하는 열에너지를 이용해 냉난방을 하는 기술을 말한다. 깊은 바닷물을 육지로 끌어와 전기 에너지와 기계를 이용해서 큰 열을 만들어 낸다. 해양온도차 발전을 위해서 중요한 것은 비용이 많이 들어가는 파이프이다. 이 거대한 파이프를 통해 차가운 깊은 바닷물을 끌어올리는 것이다.
[최동백/ 한국해양대 시설과 사무관 : 10미터 지점에서 해수를 끌어들이는 이유는 겨울철 깊은 해수 온도는 대기 온도에 비해서 12~13도 정도의 높은 온도를 갖고 있습니다. 여름철에는 대기의 온도는 해수에 비해서 약 10도 정도의 낮은 온도를 갖고 있는데 그 열 교환을 해주는 것이 히트펌프입니다.]
하지만 일반 냉난방 시스템에 비해 2-30% 정도 더 많은 건설비용이 드는 것이 단점이다.
[오철/ 한국해양대 교수 : 해수냉난방 시스템이 상당히 고효율 시스템이기 때문에 에너지 절감효과가 약 50% 정도입니다. 이 건물의 경우 원가를 회수하는 기간은 약 4.8년에서 5.2년 평균 5년 정도로 생각하면 될 것 같습니다.]
또 해수냉난방은 중앙난방시스템이 있어야 설치가 가능하다. 그렇다면 왜 한국은 이 기술을 도입하려고 하는걸까? 한국은 삼면이 바다로 둘러 싸여있어 해수냉난방을 하기에 유리한 환경을 갖추고 있다. 정부는 또 다양한 응용방법을 모색하고 있다.
[김현주/ 한국해양연구원 박사 : 여러 가지 기술들이 있지만 가장 중요한 기술 중에 하나가 해수를 끌어오는 에너지원을 개발하는 기술이 가장 중요한 기술이고, 그 다음에는 해수로부터 우리가 원하는 열을 교환시킬 수 있는 열교환기가 두 번째로 중요하다고 할 수 있고요, 그것을 고성능 고효율로 압축시키는 압축기가 중요한 기술이고 그것들을 잘 구성해서 고효율 히트펌프로 만드는 기술들이 마지막으로 강조할 수 있는 핵심기술이라고 할 수 있습니다.]
2009년 처음 해수냉난방을 활용하는 건물을 세운 한국. 하지만 한국은 이분야에 후발주자이며 지금은 다른 나라들을 따라잡는 중이다.
[김현주/ 한국해양연구원 박사 : 한 2~3년 전부터 LG전자라든지 센추리 같은 국내기업들이 핵심부품들을 생산해 내면서 기술격차를 좁히고 있습니다. 앞으로 비슷한 효율에 가격을 얼마나 낮출 수 있느냐 하는 것이 달성해야 할 목표라고 생각합니다.]
한국에서 해수냉난방의 핵심부품인 압축기나 열교환기를 자체 생산하는 기업은 LG전자, 센추리가 있다. 특히 40년간 냉난방 시장에서 선두를 유지하고 있는 센추리는 해양연구원과 합작해 심층수와 표층수의 온도차를 이용하는 히트펌프를 개발하고 있다.
[조용훈/ (주)센추리 이사 : 대부분의 회사들이 압축기를 만드는 회사, 시스템을 만드는 회사가 구분돼 있는 반면, 센추리는 압축기에서부터 시스템까지. 그리고 설치시공까지 완벽하게 이뤄질 수 있는 회사기 때문에 타사에 비해서 그런 경쟁력을 가지고 있다고 생각을 하고 있습니다.]
해양연구원은 연구결과 이번에 개발한 해수냉난방시스템의 에너지 절약이 86%, 이산화탄소 배출량이 68% 정도 절감효과가 있다고 밝혔다. 투자비용이 추가로 들지만 해수냉난방 시스템을 설치한지 10년 이내에 투자비용을 회수 할 수 있어 장기적으로는 경제성이 있다고 말한다. 센추리 측은 고유가시대에 해수냉난방시장이 커질 것에 대비해 다각도로 투자하고 있다.
[조용훈/ (주)센추리 이사 : 앞으로 대형 시스템이나 개인이 사용할 수 있는 중소형 시스템 개발에 중점을 두고자 합니다.]
한국정부는 해수냉난방시스템 시장이 연평균 5%정도 성장할 것으로 보고 있다. 이런 세계시장 변화에 앞서 2018년에 열리는 평창 동계올림픽에 해수냉난방기술을 적용할 계획이다. 스피드스케이팅 경기장의 냉방과 에너지 관리에 해양심층수를 활용하겠다는 것. IOC에 제출한 경기장 건설비보다 70억 원 정도 더 들지만, 해마다 9억 원가량의 유지비 감소 효과가 있을 것으로 보인다. 한국은 이를 통한 홍보로 향후 수출에도 시너지 효과를 낼 것으로 전망한다.
[여기동/ 국토해양부 해양정책국 사무관 : 화석연료인 석유가 많이 올라가면 올라갈 수록 해양온도차발전기술의 시장규모는 더욱 더 확대될 것이라고 보고 있습니다. 이 기술을 수출도 염두에 두고 있는데요. 주요 시장은 동남아 쪽, 특히 중국 싱가폴, 인도네시아 등이 우리나라의 주요 수출국이라고 할 수 있겠습니다.]
[임리영/ SBS CNBC : 한국정부는 2015년까지 250억원을 투입해 '해수 온도차 에너지 이용기술 개발사업'을 추진할 계획입니다. 온도차 발전기술은 선진국들도 실용화 초기단계에 있기 때문에 한번 겨뤄볼 만 하다는 판단인데요. 원천기술을 확보하고, 높은 초기투자비를 낮출 수 있는 기술개발에 집중해 상용화 주도권을 쥐겠다는 계획입니다.]
◇ In English
With the fossile fuels nearing depletion... it's pretty obvious that countries around the world will soon be facing a do-or-die situation to develop renewable energy. Already... we're seeing them focusing on solar, wind and geothermal sources... and even using the temperature difference of seawater. It's called ocean thermal energy conversion... using the cold deep seawater to generate electricity. So where does Korea stand in this field? Let's find out.
In an age of high energy costs and concerns over the durability of fossil fuels, one Unversity in South Korea has hit upon a novel way to save power costs. The Korea Maritime University has managed to cut by half, the energy costs associated with air conditioning at its Busan campus.
[Oh Chul / Korea Maritime University : Our heating and air-conditioning system is much more economical than previous systems.]
And the trick behind this is technology using temperature differences between sea waters, broadly known as ocean thermal energy conversion or OTEC!
OTEC in essence uses the difference between cooler deep and warmer shallow or surface ocean waters to run a heat engine, and produce useful work, usually in the form of electricity.
[Rhie-Young Lim / SBS CNBC : Korea imports 97% of its energy from overseas and because of this high dedence rate on imports is now shifting its attention to renewable energy. One recent development being sea water air conditioning!]
OTEC does have One important and costly requirement - a giant pipe to pump the cold water up from deep below the surface. Once the chilly sea water is brought up, it either goes through a heat exchanger or is used directly in a cooling system.
[Choi Dong-bak/ Korea Maritime University : We bring up the sea water from the 10 meter level because deeper sea water will be warmer than the air by 12 to 13 degrees in the winter. In the summer, air temperature is cooler than sea temperature by about 10%. And this heat exchange is done through heat exchangers.]
But challenges remain. These system are 20% to 30% more expensive to build than conventional pipelines.
[Oh Chul / Korea Maritime University : It will take an average 5 years to redeem all the initial costs spent on building these buildings.]
The other sticking point is that it works only for centralized air-conditioning system. So why is South Korea betting on this technology? The country is a peninsula, with easy access to sea water. There are also multiple applications that the government is exploring.
[Kim Hyeon-ju/ Korea Ocean Research & Development Institute : There are many technologies to consider here. But one of the most important would be the energy sources to bring up the seawater. Second important would be the heat exchanger. And next would be the compressor, which ups its efficiency and performance. Finally, all of this will have to function well into a heat pumper.]
South Korea's first success in this area came in 2009 w ith a building that utilises sea water air conditioning. But it was late to jump into this emerging technology and is now moving fast to catch up.
[Kim Hyeon-ju/ Korea Ocean Research & Development Institute : From 2 to 3 years ago local companies like LG Electronics and Century have rolled out key parts enabling us to narrow the technology gap with other countries. Our goal in the future is to improve cost-efficiency.]
Currently, LG Electronics and Century make compressors and heat exchangers for sea water conditioning. Century, which has been taking the lead in this area for the last 40 years, is working alongside the government to develop heat pumps.
[Cho Yong-hoon/ Century : Most companies just make either compressors or systems. But we do everything from compressors to system, and even installation and construction. And that makes us competitive.]
according to recent statistics from the government, sea water air conditioning saves energy by 86% and cuts carbon emission by nearly 68%. This does come with additional expenses which will only be recouped in about 10 years time, making it economical in the long-run.
[Cho Yong-hoon/ Century : We will focus on developing mass-scale systems or small to mid sized systems for private use.]
South Korea expects this market to grow 5% annually. And aims to use this system at the 2018 Winter Olympics in Pyong Chang.
The speed skating stadium, for one, will have its energy and air con run by deep sea water. This would mean 6.2 milion dolllars more in construction spending than the initial figures sent to the International Olympic Committee. But the country believes this is a smart investment, eventually reducing maintenance fees by 800 thousand dollars every year.
And South Korea hopes the global sporting event will help market this technology and boost future exports.
[Yeo Gi-dong/ Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs : As the cost of oil goes up so will the market size of ocean thermal energy conversion. And we are expecting more demand overseas from Southeast Asia, especially Singapore, Indonesia and China.]
[Rhie-Young Lim / SBS CNBC : The South Korean government plans to pump in 22 million dollars by 2015 to shore up businesses using OTEC. And because this technology is still at its infancy for many advanced economies, experts say there's a chance for South Korea to compete - if it secures key technology and finds ways to cut intial costs before commercialization.]
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