수상태양광-수열에너지 확대해 탄소중립 실현 가능성 ‘水직상승’

[2021 이제는 Green Action!]＜4＞ 물에서 찾는 미래 에너지

경남 합천군 합천댐에 조성하고 있는 수상태양광 시설. 합천의 상징인 매화 모양으로 배치해 주변 경관과 어우러지도록 했다. 올해 말 준공 예정인 이 수상태양광 시설은 지역 주민들이 사업비에 투자하도록 해 친환경 에너지 생산과 지역 경제 활성화 등 두 가지 효과를 노렸다. 한국수자원공사 제공

“재생에너지 비중 확대를 통해 에너지 전환을 촉진하기 위한 국제협력을 강화한다.”

지난달 31일 서울에서 열린 ‘2021 P4G 서울 녹색미래 정상회의’에서 채택한 ‘서울선언문’의 핵심 내용이다. 국제사회는 기후변화에 대응하기 위해 화석연료 중심의 에너지 발전 체계를 신재생에너지 중심으로 바꾸고 있다.

2050년 탄소중립(온실가스 배출량과 흡수량이 같아 0이 되는 개념)을 목표로 세운 한국도 ‘에너지 전환’을 최우선 과제로 삼고 있다. 지난해 국내 에너지원별 발전량에서 화석연료인 석탄과 액화천연가스(LNG)가 차지하는 비중은 62%. 신재생에너지 비중은 6.8%에 그친다. 한정애 환경부 장관은 1일 진행된 P4G 서울 정상회의 사후 브리핑에서 “지금은 신재생에너지를 확대하는 데 총력을 기울여야 한다”고 강조했다.

신재생에너지 확대 과정에서 주목받고 있는 것이 물 에너지다. 댐이나 저수지 수면에 태양광 발전 설비를 설치하는 수상태양광 발전, 물의 온도차를 이용하여 냉난방에 활용하는 수열에너지 활용 등이 늘어날 것으로 보인다.

○자연 훼손 없는 수상태양광

수상태양광은 태양광 모듈을 구조물 위에 설치한 뒤 수면 위에 띄우는 발전시설이다. 구조가 간단해 별도의 토목공사나 자연 훼손 없이 설치할 수 있다.

환경부는 “향후 3년간 합천댐 군위댐 충주댐 소양강댐 임하댐 등 5개 댐에서 총 147.4MW(메가와트) 규모의 수상태양광 사업 착공을 추진한다”고 3월 밝혔다. 이를 시작으로 2030년까지 수상태양광으로 2.1GW(기가와트) 규모의 청정에너지를 공급한다는 목표도 내놨다. 2.1GW는 92만 가구에 매년 전기를 공급할 수 있는 양으로, 이를 통한 온실가스 감축량은 128만 t에 달한다.

우선 올해 합천댐과 충주댐 군위댐에서 총 45.4MW 규모의 수상태양광 시설을 준공한다. 올해 12월 준공 예정인 합천댐 수상태양광 시설은 지역 주민들이 투자에 참여한다. 총사업비의 최대 4%를 주민들이 투자할 수 있도록 해 향후 20년 동안 연간 4∼10%의 고정수익을 받도록 한다. 이를 통해 친환경 에너지 생산과 지역 경제 발전이라는 ‘두 마리 토끼’를 잡을 수 있다는 것이 한국수자원공사 측의 설명이다. 또 패널 배치는 합천군 상징인 매화 모양으로 형상화해 댐 수변 경관도 고려했다.

수상태양광 시설을 설치하면 수질이 악화된다는 우려도 나온다. 그러나 한국환경정책·평가연구원(KEI)이 2011∼2019년 합천댐에 시범사업으로 조성한 수상태양광(0.5MW)과 그 주변을 조사한 결과 수질과 수생태계에 미치는 영향이 없다는 결론이 나왔다. 환경부는 “수상태양광 기자재는 먹는 물 수질 기준보다 10배 이상 강화된 ‘수도용 자재 위생안전기준’에 적합한 제품을 사용한다”고 설명했다.

○건물 냉난방에 적합한 수열에너지

주목받는 다른 물 에너지원으로 수열에너지가 꼽힌다. 물은 열에너지를 축적하는 능력이 공기보다 크다. 이 때문에 수온은 대기 온도와 비교할 때 여름에는 더 낮고, 겨울에는 더 높다. 수열에너지는 이런 물의 특성을 건물 냉난방에 활용하는 것이다. 건물에 물이 흐르는 관로를 설치해 여름에는 물의 냉기를 실내에 공급하고, 겨울에는 물에 있는 열기를 빼 실내에 넣는 방식이다.

화석연료 대신 수열에너지를 활용하면 그만큼 온실가스 발생량을 줄일 수 있다. 또 에어컨을 사용할 때 설치하는 냉각탑도 줄일 수 있어 도심 열섬 현상 해소에도 도움이 된다. 물을 사용하는 것이 아니라 물의 열기만 활용하니, 고갈되지 않는 자원을 활용하는 셈이다.

국내에서는 2014년 서울 송파구 롯데월드타워에서 처음으로 건물 전체 냉난방의 10%를 수열에너지로 대체했다. 수자원공사는 이를 위해 광역 상수관에 흐르는 물 120만 t 중 하루 5만 t이 롯데월드타워 내부로 돌아 나오게 설비를 바꿨다. 이로 인해 롯데월드타워 측은 기존 시스템에 비해 에너지 사용량을 35% 줄일 수 있었고, 건물 외부에 세우는 냉각탑을 절반 규모로 줄일 수 있었다고 밝혔다.

롯데월드타워의 성공을 발판으로 환경부는 지난해 6월 수열에너지 활성화 방안을 발표했다. 환경부가 내놓은 ‘그린뉴딜’의 대표 사업으로 사업지원단을 구성해 민간과 공공의 수열에너지 도입을 확대하겠다는 것이다. 수열에너지는 댐과 강이 아니라 도심 곳곳에 있는 땅속 상수관도 활용할 수 있다는 이점이 있다.

수자원공사는 국내 최대 다목적댐인 소양강댐이 있는 강원 춘천시에 2027년까지 수열에너지 융복합클러스터를 만든다. 클러스터 내에는 데이터센터와 스마트팜이 만들어진다. 연중 7도가량의 온도를 유지하는 차가운 소양강댐 물로 데이터센터 열기를 식히고, 데이터센터를 통과해 따뜻해진 물은 스마트팜에서 활용해 1년 내내 농작물을 기른다는 복안이다. 또 수자원공사는 현재 조성 중인 부산 강서구 에코델타시티(EDC)에도 수열 공급 사업을 추진한다. 인근 평강천 하천수를 활용해 국내 최초로 주택단지의 냉난방 시스템에 수열에너지를 도입한 친환경 에너지 도시를 만든다는 계획이다.

강은지 기자 kej09@donga.com