세계는 기후변화에 대응해 온실가스를 감축하고 효율이 높은 에너지로의 전환을 서두르고 있다. 경제성장을 이룩하면서도 환경을 훼손하지 않는 ‘지속가능한 발전’을 위한 가장 적합한 발전원을 찾아왔다. 그 결과 세계는 집단에너지에 주목했다. 미세먼지와 온실가스를 줄이면서 높은 에너지효율을 자랑하고 세계적 추세인 분산형전원을 현실화 할 수 있는 확실한 대안이라는데 의견이 모아지고 있다. 특히 에너지 전환을 통해 친환경 청정에너지 체계를 구축한 선진국들은 집단에너지의 효용성에 일찌감치 주목하고 이를 국가 발전원의 중심축으로 삼고 있다. 친환경 청정에너지로의 전환은 거스를 수 없는 대세가 됐다. 집단에너지는 이제 ‘선택이 아닌 필수’인 시대가 됐다. <변국영 기자>

 

▲다양한 편익 지닌 ‘팔방미인’

열병합발전(CHP)을 주 설비로 하는 집단에너지는 다양한 편익을 가지고 있다. 미세먼지와 온실가스 감축 효과는 이미 세계적으로 입증됐다. 지역난방은 개별난방에 비해 오염물질 49.2%, CO₂23%를 줄일 수 있다. 더 적은 연료로 더 많은 에너지 생산이 가능하기 때문에 원천적으로 온실가스 감축이 가능한 설비라는 데 이견이 없다. CHP는 석탄발전에 비해 대기오염물질 배출도 월등히 적다. 온실가스와 질소산화물은 절반 수준, 미세먼지 배출량은 1/1760(PM2.5 기준), 황산화물은 거의 배출하지 않는다.

CHP는 개별방식보다 에너지효율이 24% 높다. LNG를 연료로 사용하는 CHP는 같은 양의 연료로 열과 전기를 동시에 생산하기 때문에 에너지 이용 효율이 일반 발전기에 비해 30%P가량 높다.

특히 도심지 가까이 위치해 분산형전원으로서도 그 역할을 톡톡히 하고 있다. CHP는 지역난방을 공급하는 생활형 에너지시설로 자리 잡고 있다. 송전선로 확충 없이 건설이 가능해 건설에 따른 사회적 비용과 장거리 송전으로 인한 전력 손실을 최소화하는 장점도 지니고 있다.

 

▲선진국, 각종 제도로 CHP 지원

선진국에서 전체 발전량 중 CHP 비중은 9∼57%이지만 우리나라는 4.8%로 낮다. 독일은 CHP 발전 비중을 17%에서 2020년 21%로 높일 계획이다. 35개 국가가 8년에 걸쳐 경제성장을 이룩했음에도 불구하고 CHP 비중이 증가할수록 이산화탄소 배출량은 감소했다. 이는 CHP 확대가 온실가스 감축을 줄이는 결정적 역할을 하고 있다는 반증이다. 이 때문에 유럽 및 미국 등 선진국들은 CHP를 지원하기 위해 다양한 제도를 시행하고 있다.

무엇보다 CHP는 재생에너지의 변동성과 간헐성을 보완하는 역할을 하고 있다. 재생에너지 강국인 덴마크는 재생에너지의 간헐성을 극복하기 위해 CHP를 적극 활용하고 있다. 전체 발전 비중의 65%를 차지하는 CHP를 풍력의 변동성과 연계해 풍력의 출력이 부족하면 CHP로 부족한 전력을 공급하고 열 저장설비에 잉여 열을 저장하고 있다.

CHP의 다양한 편익에 주목한 유럽과 미국 등은 다양한 정책 지원을 통해 보급을 늘려나가고 있다. CHP에서 생산한 열에 REC(재생에너지 공급인증서)를 발급하거나 RPS(재생에너지 공급의무화), EERS(에너지공급자 효율향상 의무화제도) 충족 수단으로 CHP를 포함시켜 경제성을 끌어 올리고 있다. CHP 확대를 위해 FIT(발전차액지원제도)를 적용하거나 연료 관련 세금을 감면 하는 등 지원 제도를 적극 시행하고 있다.

 

▲EU, 28개국 발전비중 11%

EU는 에너지 이용 효율, 재생에너지 이용 증대, 온실가스 감축의 핵심 수단으로 CHP를 활용하고 있다. EU위원회는 이미 1997년 ‘CHP 발전 전략’에서 CHP의 이점과 확대 가능성을 깨우쳤다. EU 국가가 소비하는 전력 중 많은 양이 CHP로 공급되고 있다. 28개국의 발전량 비중이 11%에 달한다.

CHP가 지역난방을 공급하고 있는데 EU의 난방전략은 지역난방을 에너지 효율 향상 및 재생에너지 보급 수단으로 선언했다는 것을 의미한다. 지역난방이 재생에너지 전력과 통합이 가능하다는 점에 주목했다. 다양한 에너지원 기술을 활용해 지역난방 공급이 가능하고, 저탄소 신재생에너지 보급을 촉진시킬 수 있다고 봤다.

이에 따라 다양한 제도를 통해 적극 지원하고 있다. 국가별로 CHP에 대한 다양한 지원제도를 시행하고 있는데 보조금 지급, 투자비 보조, 세금 면제, 전력망 우선 접속, 연료보조금 지원 등 다양하다.

RPS 및 EERS 충족 수단에 CHP를 포함시키고 있다. 독일은 건물의 신재생에너지 사용 의무 대체수단으로 CHP를 인정하고 있다. 이탈리아에서는 CHP에도 REC 발급이 가능하고 FIT를 적용하고 있을 뿐만아니라 소형 CHP에 대해 분산전원 편익을 반영한 가격을 적용하고 있다. 미국은 많은 주에서 RPS나 EERS를 대체하는 것으로 CHP를 인정하고 있다.

CHP 확대를 위해 FIT를 적용하거나 보너스를 지급하기도 한다. 오스트리아는 2MW 이하의 화석연료 CHP에 FIT를 적용하고 있다. 핀란드는 바이오매스 CHP 투자비를 지원하고 있다. 독일은 CHP법에 의거해 보조금을 지급하고 있으며 단계적으로 FIT를 적용한다는 방침이다. 그리스는 CHP 위치에 따라 차별화 된 FIT를 적용하고 있으며 소형 CHP는 별도로 지원하고 있다.

집단에너지 확대를 위해 R&D 투자에도 돈을 아끼지 않고 있다. EU의 지역냉난방 R&D 투자 재원은 크게 세 곳에서 발생한다. 첫 번째는 EU 차원에서 기금을 조성하고 R&D 프로그램을 만들어 지원하는 것이며, 두 번째 개별 회원국의 중앙 정부 또는 지방 정부에서 매칭펀드 형태로 지원한다. 세 번째는 민간 영역이라고 할 수 있는 지역냉난방 관련 협회 또는 기업 및 연구소 등에서 재원을 마련해 R&D 프로그램을 조직하거나 직접 수행하고 있다.

2011∼2015년에 착수된 EU의 냉난방 기술 R&D 사업의 전체 예산 규모는 4억4000만 유로이며 이 중 EU 기금은 2억2000만 유로로 54%를 차지하고 있다. 연간으로는 총 예산이 8800만 유로에 EU 기금은 4800만 유로이며, 원화로 환산하면 연간 1123억원과 613억원이 난방 기술 R&D에 투입되고 있다.

여기에 참여하는 국가들이 독일, 영국, 프랑스, 스페인, 이탈리아, 네덜란드, 스웨덴, 덴마크, 핀란드 등의 기술 선진국들 중심이라는 점에서 평균 투자액 이상의 효과성을 가진다고 볼 수 있다. 게다가 EU 각 회원국들도 국가 차원에서 정부 R&D 프로그램을 운영하고 있으며 기업 및 협회 등 민간 부문도 함께 하고 있다.

 

▲민간기업이 R&D 투자 주도

우리나라에 비해 유럽 국가들은 민간 기업들이 R&D에 적극적으로 참여한다. 특히 이들 민간 기업에는 기술적으로 선도적 위치에 있는 다국적기업에 속하는 대기업이 여럿 포함돼 있다. 정부 R&D 사업에 있어 대기업들에게 보다 많은 지출을 요구함에 따라 정부 R&D 사업에서 민간 재원 비중이 우리나라보다 상당히 높을 수밖에 없다. 유럽에서는 기술력이 높은 민간 대기업들의 R&D 사업 참여가 활발하다는 것을 의미한다.

유럽 주요국들의 지역난방 R&D 프로젝트에 대한 투자는 주로 민간부문에 의해 이뤄진다. R&D 투자에 많은 자금을 지출하는 민간 기업들은 지역난방을 직접 공급하는 유틸리티 기업보다는 지역냉난방 네트워크 건설에 필요한 설비를 제조하거나 공급하는 제조·엔지니어링 기업들이다.

특히, 이들 기업들 중에는 관련 기술 분야에서 선도적인 입지를 구축해 여러 국가에서 영업활동을 하고 있는 다국적 기업들이 다수 포함돼 있어 민간 기업들의 R&D가 보다 수월하게 이뤄지고 있다.

 

▲독일, 2025년 발전량 21% ‘CHP’

독일은 EU에서 CHP를 지원하는 대표적인 국가다. 독일은 가정용 지역난방 보급률이 2015년을 기준으로 14% 정도로 전체 약 4000만 세대 중에서 약 560만 세대가 지역난방을 공급받고 있다. 이는 우리나라의 2배 이상 많은 수치다. 2017년 현재 전체 전력공급에서 열병합발전이 차지하는 비율은 17%다. 전기요금에 CHP 지원금을 포함시켜 지원하고 있다. 2025년 발전량의 21%를 CHP를 통해 공급할 계획이다.

독일은 EU-ETS 적용 국가이기 때문에 온실가스 감축 효과가 있는 CHP 설비에 대해 보조금을 지급하고 있다. CHP 지원 관계법령을 개정해 보다 확대할 수 있도록 방침을 마련했다.

대표적 집단에너지 국가답게 R&D 투자 역시 보급 규모에 비해 상당히 높은 수준이다. 독일 연방정부는 매년 7000∼9000만 유로를 지출하고 있다. 이 가운데 CHP 발전기술과 부품 연구개발에 가장 많은 예산을 지출하고 있다. 여기에 열 네트워크 및 저장을 위한 R&D 사업에도 매년 2000만 유로 정도가 배정되고 있다.

독일 정부 주도의 에너지 R&D 사업은 민간 참여 비중에 있어 최소 50% 이상을 요구하고 있으며 지역냉난방 설비 기업들이 자체적으로 투자하는 R&D 규모도 상당하다. 따라서 지역냉난방 기술과 관련한 민간의 R&D 지출 규모는 정부 지출보다 많다.

독일은 4세대 지역난방 지원에도 적극적이다. 지난 2017년 7월 1일 독일 BMWi는 4세대 지역난방을 지원하는 ‘District Heating Pilot Project 4.0(지역난방 시범 프로젝트 4.0)’을 발표했다.

프로젝트 4.0은 열소비의 50% 이상을 재생에너지 또는 폐열로부터 충당하는 4세대 지역난방 네트워크 시범 사업을 지원하는 것이다. 프로젝트 4.0의 정책적 목표는 첫째, 4세대 지역난방의 경제적·기술적 타당성을 증명하고 둘째, 2020년까지 6개 이상의 4세대 지역난방을 구축하며 셋째, 4세대 지역난방이 최소 100개의 연결망을 갖거나 총 공급용량이 3GWh 이상이 되도록 하는 것이다.

프로젝트 4.0의 지원은 2단계에 걸쳐 진행된다. 1단계는 4세대 지역난방의 사업타당성 분석으로 비용의 60%까지 지원받을 수 있다. 2단계는 4세대 지역난방 네트워크 실증으로 예산의 50%까지 지원한다.

그 외 4세대 지역난방의 잠재적 사업자나 지역 연구기관에 대한 지원도 프로젝트 4.0에 명시돼 있다. 프로젝트 4.0에서 4세대 지역난방 사업자가 중소기업일 경우 30%의 보조금을 지원받고 대기업이면 20%의 보조금을 받을 수 있다.

또한 프로젝트 4.0은 비용효율성에 우선순위를 두고 보너스 형태로 인센티브를 추가로 지원하고 있다. 재생에너지 또는 폐열 비중이 50%를 초과하면 1%마다 0.2%의 추가 예산 지원을 받을 수 있다. 열 가격이 0.1유로/kWh 이하로 떨어질 경우 단계적으로 지원금이 확대되는데 열 가격이 0.05 유로/kWh가 되면 최대 10%의 기금을 더 받을 수 있다.

 

▲영국, 열 네트워크 구축 적극

영국 정부는 에너지 비용과 탄소 배출량을 줄일 수 있는 난방 관련 산업계 혁신을 유도하기 위해 2014년 한 해 동안 약 100억원(700만 파운드) 규모의 상금을 수여하는 아이디어 공모전을 진행했다.

이 공모전은 열 네트워크 기술의 혁신을 통해 2030년까지 열 네트워크의 난방 비중을 14%까지 확대한다는 목표에 따라 구체적인 실현 방안으로서 기획된 것이다. 공모전 수상 아이디어에는 초단열파이프, 에너지 절감 관련 고등 알고리즘, 산업폐기물로부터의 열 생산 등이 포함돼 있다.

또한 지자체의 효율적인 열 네트워크 건설을 지원하는 프로그램인 HNDU(Heat Network Delivery Unit)와 HNIP(Heat Network Investment Project)를 운영하고 있다. HNDU는 지난 2013년에 발족돼 잉글랜드와 웨일즈 지역의 열 네트워크 개발을 지원해 왔으며 지금까지 140개 지자체에 추진된 200개 프로젝트에 총 1700만 파운드의 보조금을 지원했다. HNDU는 열 네트워크의 초기 개발 단계를 지원하는 것으로 열지도, 마스터플랜수립, 기술·경제 타당성 조사 등이다.

HNIP는 2016년에 시작된 총 3억2000만 파운드 규모의 열 네트워크 지원 기금으로 열 네트워크의 건설 및 본격적인 상용화 단계를 지원한다. 이 프로그램의 목적은 열 네트워크 산업이 저탄소 경제에 기여함과 동시에 정부 지원 없이도 경쟁력을 확보하도록 하는데 있다.

HNDU와 HNIP에 지원을 신청하면 평가를 거쳐 최종 지원여부가 결정되는데 평가기준은 기술 타당성 및 상업성, 탄소 감축 정도, 사회 편익 등으로 결국 추진하는 열 네트워크 사업의 기술적 경쟁력이 결과를 좌우하게 된다.

 

▲네덜란드, 에너지세 면제로 지원

네덜란드는 총 발전설비 26GW 중 34%(9GW)를 CHP로 충당하고 있다. 에너지시장이 자율경쟁시장이기 때문에 보조금을 지급하지 않고 에너지세를 면제해주거나 하는 2차적인 방안으로 사업을 유지할 수 있도록 지원할 뿐 철저히 시장경쟁에 맡겨 두고 있다

네덜란드에서는 난방과 관련 열 네트워크에 연결된 소비자는 가스 네트워크에 연결된 소비자들보다 더 많은 비용을 지불해서는 안 된다고 규정하고 있다. 별도의 열병합, 지역난방 정책은 종료됐지만 열 네트워크 운영자를 통한 거래 활성화와 열과 전기 가격의 시장경쟁체제, 세금을 통한 수요 조절 등이 이뤄지고 있기 때문에 사업자가 갖는 부담은 크지 않다.

별도의 지원정책은 없지만 시장 기능만으로도 지역난방이 보급 가능한 구조가 형성돼 있다. 또한 일반난방 대비 지역난방 요금을 낮게 유지 중이나 LNG와의 가격 차이가 2배 수준이므로 경쟁력 확보가 가능하다.

네덜란드는 그린 하우스(Green House) 시스템을 운영하고 있다. 도시가스를 사용해 엔진에서 발생되는 폐열로 난방 문제를 적극 해결하고 있다. 추가로 생산되는 전기를 팔아 도시가스 연료비를 일부 보전함으로써 연료비 부담을 해결하고 있다. 또한 배기가스에 포함된 이산화탄소와 질소산화물을 정화해 온실에 활용함으로써 전기 생산과정에서 발생되는 온실가스를 최소화 하고 있다.

 

▲덴마크, 지역난방 보급률 높아

덴마크는 유럽 내에서도 가정용 지역난방 보급이 170만 세대를 넘어서며 2017년 기준으로 64.4%의 보급률을 기록하고 있다. 보급률은 매우 높은 편이지만 전체 인구가 600만 명에 못 미치고 있음을 감안하면 전체 공급세대 수는 171만 세대 정도로 우리나라의 지역난방 공급 세대 수에는 크게 못 미친다.

그럼에도 불구하고 덴마크의 지역냉난방 기술에 대한 R&D 투자는 우리나라보다 높다. 덴마크의 대표적인 정부 R&D 지원 프로그램은 ‘에너지기술 개발 및 실증 프로그램’로서 2011∼2013년 기간에 이 프로그램을 통해 시작된 사업만 총 7000만 유로 규모다.

이 외에도 정부의 다른 R&D 프로그램을 통해 같은 기간 3500만 유로 규모의 R&D 사업이 진행됐는데 이를 더하면 EU 기금을 제외하더라도 3년 간 1억500만 유로, 연간으로 환산하며 3500만 유로(약 450억원)의 지역냉난방 관련 기술 R&D 사업이 추진되는 셈이다.

 

▲주민·기업·정부 한마음으로 CHP 확대 나서야

깨끗하고 안전한 에너지로의 전환은 거스를 수 없는 시대적 과제가 됐다. 세계적으로 에너지 생산, 유통, 소비 전 분야에 걸쳐 급격한 패러다임 변화와 혁신이 일어나고 있다. 우리 역시 3차 에너지기본계획에서 이러한 흐름을 반영했다. 3차 에너지기본계획의 핵심은 다름 아닌 ‘청정에너지체제로의 전환’이다. 정부도 3차 에너지기본계획에서 분산형 전원의 비중을 2017년 12%에서 2040년 30% 내외로 늘리고 CHP 공급을 확대하기로 했다.

하지만 우리는 달라진 환경을 실감하지 못하고 있다. 세계가 인정하고 있는 CHP의 장점에도 불구하고 님비현상으로 인해 무작정 반대하는 안타까운 현실이 존재하고 있다.

정부도 CHP 확대 정책을 밝힌 만큼 이를 적극 추진해야 한다. 말 만 있고 지원 정책이 뒤따르지 못한다면 아무 의미가 없다. 세법 개정으로 인한 CHP 보상방안, 8차 전력수급기본계획에 따라 전력산업기반기금을 활성화 재원으로 사용하는 방안, 수요지 인근에 위치한 발전설비에 대한 지원금 차등 보상 방안 등에 대한 구체적인 실행계획을 마련해야 한다.

CHP 사업자 역시 주민들과 끊임없이 소통하고 투명한 정보 제공을 통해 주민들의 공감을 이끌어 냄으로써 CHP가 지역친화시설로 자리 잡을 수 있도록 노력해야 한다.

에너지 전환 시대, CHP 확대는 더 이상 미룰 수 없는 과제다.