전력피크 완화와 에너지효율을 높이기 위해선 가스냉방 보급을 확대해야 한다는 게 전문가들의 지적이다.
특히 전기냉방에 비해 가스냉방이 효율은 떨어지지만, 전력피크 완화와 에너지믹스 차원에서 가스냉방의 보급을 확대해야 한다는 것이다.
전문가들은 가스냉방관련 설치비지원 확대와 가스냉방에 쓰이는 가스소매요금 인하책 등 다양한 정책이 이뤄지고 있지만 보급이 활성화되기 위해서는 좀 더 현실적인 활성화 시책이 필요하다는 지적이다.
또한 전력산업 및 계통에 이바지하는 가스냉방은 이제부터라도 전력수요관리 지원 사업에 포함하도록 해야 하며 국가적 관점에서도 가스냉방을 ‘전력수요관리시스템’으로 분류해 정책을 펴야한다는 게 전문가들의 중론이다. 국내 전문가들의 가스냉방 보급 확대 정책을 들어봤다.

“가스냉방 전력피크 완화 효과 탁월하다”
국가에너지 수급차원의 전력피크부하 관리
서강대 정시영 교수

정시영 서강대 교수는 ‘국가에너지 수급차원의 전력피크부하 관리와 가스냉방’이라는 자료를 통해 2010년 8월 전력피크는 예비전력 ’비상조치 수위’까지 근접했다고 지적했다.
정 교수의 발표 자료에 따르면 지난해 8월에는 무더위에 따른 냉방수요가 최대 전력수요 기록을 갈아치웠다. 전력 예비력은 비상조치 수위인 400만㎾ 부근까지 내려갔다.
특히 지난해 8월 20일 전력수요는 이날 오후 3시 현재 6천989만㎾로 사상 최고치를 기록했다. 이 시간대의 전력 예비율은 6.4%, 예비력은 446만㎾였다.
직전의 최대 전력수요는 겨울철인 올 1월13일 기록된 6896만㎾다. 여름철 최대전력 수요는 2010년 8월 19일 오후 3시의 6849만㎾를 포함해 8차례나 경신됐지만, 계절에 관계없이 최대 전력수요 기록이 바뀐 것은 이때가 처음이다. 지난 2009년 여름철 최대 전력수요인 6321만㎾(2009년 8월19일)와 비교하면 이날 기록은 668만㎾ 증가한 수치다.
지경부는 예비력이 400만㎾ 이하로 내려가면 발전기의 비상 출력을 높이는 등 공급능력 확보에 나서게 된다.
특히 200만㎾ 이하로 내려가면 직접부하제어(138만㎾), 비상절전(235만㎾), 전압조정 부하조절(159만㎾) 등을 통해 비상전력 532만㎾를 조달할 방침이다.
이에 대해 정시영 교수는 최근 전력피크 심화 원인은 여름철 무더위 심화로 인해 전기 냉방 사용 증가에 따른 지구 온난화로 한반도 여름철 기온이 지속적으로 올라갈 가능성이 높다고 분석했다.
정교수는 또 냉방부하의 특성은 연중 약 30시간 정도만 지속되기 때문에 부하관리활동에 의해 150만kW 부하를 억제 이전할 수 있다면 50만kW급 발전소 3기를 회피하는 효과가 발생한다고 밝혔다. 특히 전력예비율을 높여 안정적인 전력공급이 가능하게 되며, 또한 전력요금의 인상요인을 억제하는 편익을 제공한다는 의견이다.
정교수에 따르면 전력피크 해결방안으로 에너지 절약과 발전설비 증설이 고려될 수 있으나 여름철 수요만 고려한 발전소 증설은 비합리적이다. 또 전기에너지는 저장이 용이하지 않고, 막대한 건설비용과 장기간 계획 및 건설이 필요한 문제가 있다.
따라서 전력 대체 냉방으로 가스냉방과 온수냉방을 꼽았다. 특히 가스냉방은 주로 중대형 용량으로 주로 전력피크가 심각한 주중 낮 시간에 운전돼 전력대체효과를 나타내므로 피크 완화 효과가 탁월하다고 평가했다. 또 온수냉방은 온수 제조시 발전효율 감소에 의해 전력대체효과가 감소되므로, 소각열 등 폐열원이 존재하는 경우에 적용하는 것이 바람직하다고 제시했다.
가스냉방 보급확대 방안으로는 우선 가스냉방 보조금 제도 보완 및 개선을 통해 신뢰성 있는 성능평가제도 도입, GHP 성능에 따른 지원제도 확립, 가스냉방기기 교체시 설치보조금 지원, 전력기반기금의 가스냉방 설치보조금 지원, 가스냉방 지원대상 확대 등을 추진할 것을 제안했다.
또 가스냉방기기 경쟁력강화를 위해 흡수식 및 GHP 고효율화, GHP 생산단가 절감, GHP 신뢰성 향상, 유지보수 비용 절감 3중효용 흡수식(COP 1.6 이상) 개발 등도 이뤄져야 한다고 지적했다.
이외에 전력/가스 지원제도 협의 및 운영 체제 강화, 가스냉방 홍보 강화 등을 꼽았다.
정 교수는 “지구 온난화로 한반도 여름철 기온이 지속적으로 올라갈 가능성이 높고, 이에 따른 전기 냉방 사용 증가 때문에 하절기 전력피크 문제가 지속적으로 나타날 것으로 예상된다”며 “국가적 에너지 수급 차원에서 고려할 때, 여름철 전력 수요를 발전소 증설만으로 해결하려는 것은 전기에너지의 특성 상 비합리적”이라고 지적했다.
그는 또 “가스냉방은 기동성이 우수하고, 주로 중대형 용량으로 전력피크가 심각한 주중 낮 시간에 운전돼 피크 완화 효과가 탁월하므로 전력피크 부하관리에 가장 효과적인 방안”이라며 “피크부하 관리에 효율적인 가스냉방의 역할이 확대될 수 있도록 보조금 확대 등 가스냉방 보급 확대 방안이 요구된다”고 강조했다.


“전기냉방 대비 에너지효율 약 30%경제적”
국내외 냉방에너지 현황과 시사점
한국가스공사 한정옥 박사

한국가스공사 한정옥 박사는 ‘국내외 냉방에너지 현황과 시사점’ 자료를 통해 지구 온난화로 인한 냉방부하의 지속적인 증가가 전망된다고 밝혔다.
발표 자료에 따르면 2022년까지 냉방부하 대응을 위해 2800MW 증가가 예상됨에 따라 가스냉방 등 효율적인 수요관리 정책이 필요하다.
냉방에너지 현황은 가스냉방의 경우 냉방용 가스는 총 가스수요의 1.1%수준(2009년 27만톤)으로 가스냉방 비중은 전체 냉방부하의 12% 수준이다.
전기냉방은 냉방전력의 경우 최대전력의 20% (2009년 1만2777 MW)로 냉방용 전력사용량은 전체 사용전력량의 1.7% (6856GWh)에 이르고 있다.
특히 냉방부하 사용전력량은 6856GWh로 총 사용전력사용량의 1.7%에 불과하지만, 순간 사용전력은 최대 전력의 20~23% 수준인 1502만kW에 달해 냉방전력 대체방안이 필요하다.
사용자 입장에서는 사용이 편리하고, 설치가격도 싼 전력냉방기기를 설치할 수밖에 없는 게 현실이지만, 국가적인 손실을 막기 위해서는 정부가 나서서 가스냉방 보급을 확대할 필요가 있다.
가스냉방을 통한 전력대체효과는 현재 1730MW정도다. 하지만 앞으로 15년간 2800MW의 냉방전력이 증가한다는 분석이 나오고 있어 냉방부하를 위한 발전소 건설에만 6조원 이상을 투자해야 하는 상황이다.
전력업계에서도 전력분야 수요관리의 한 방안으로 가스냉방을 설정해 놓고는 있지만, 현재 별다른 지원을 하지 않고 있다. 전력기반기금으로 수요관리에 매년 1400억원을 지원하고 있지만, 가스냉방확대를 위한 지원은 전혀 없다.
한 박사는 일본의 경우 가스냉방은 2002년 기준 1000만RT를 달성했으며, 2008년 기준으로 전체 건물 중 가스냉방 점유율이 23.3%에 달하고 있고, 이로 인해 전력피크 완화에 크게 도움이 되고 있다고 밝혔다.
한 박사의 설명에 따르면 일본은 가스냉방 보급으로 TDR이 1.9에서 1.4로 26% 개선됐다. 특히 일본 오사카 가스를 기준으로 냉방면적 5000m2(1500평), 냉방용량 200HP(20hp GHP 10대)를 비교할 때CO2 배출계수는 화력발전기준 0.69tCO2/MWh, 천연가스 기준 0.002288tCO2/m3로 나타나 GHP가 EHP대비 14%~23% 저감되는 것으로 조사됐다.
냉방 방식별 CO2배출에 있어서도 가스냉방이 전기냉방보다 유리하며, 에너지소비효율도 높는 것으로 나타났다.
세부적으로 보면 냉방 방식별 CO2 배출특성을 보면 흡수식 : 축냉식=100: 174, GHP: EHP=100: 155로 가스냉방이 CO2 배출 특성이 유리 하다. 전기냉방은 화력발전을 기준으로 CO2 배출계수 적용 한다.
에너지 소비효율 특성에서는 냉방전력과 같이 일시적인 부하를 대응하기 위해 중유 또는 LNG 발전을 고려할 경우 가스냉방이 전기냉방에 비해 1차 에너지원 소비효율이 약 30% 경제적이다.
가스냉방 보급여건 조성을 위해서는 요금제도를 개선해 설치 보급 목표 설정 및 지원규모를 확대할 것을 제안했다.
예를 들어 전력산업의 경우 부하관리, 효율관리 등 수요관리를 위해 매년 1400억원을 지원하는 것처럼 에너지원간 요금 차별을 통해 냉방요금, 운전차액지원금 등 운전비용의 경제성을 확보할 수 있는 방안 마련을 제시했다.
목표관리를 제도화해 장기적인 보급목표 수립 및 관리토록 하고 냉방에너지원간의 적정 mix 정책 도입도 필요하다고 주장했다.


“가스냉방 전력 경쟁재 아닌 보완재로 인식해야”
가스냉방 보급활성화 방안 및 설치 사례

삼천리 현운식 팀장

삼천리 현운식 팀장은 ‘가스냉방 보급활성화 방안 및 설치 사례‘발표 자료를 통해 가스냉방 제도개선을 위해 냉방방식 규제의 합리화가 필요하다고 지적했다.
현운식 팀장의 발표에 따르면 지금은 냉방 총 용량이나 건물의 규모와 관계없이 개별냉방은 가스(축냉식)냉방 의무 대상에서 제외된 상태다. 지역냉난방은 고시지역에서는 냉방방식과 상관없이 기준이상의 건물은 100% 의무화했다.
개별냉방방식을 포함한 냉방설비 규제와 고시 지역내에서 합리적으로 다(多)열원을 채택 할 수 있도록 주간 최대부하의 60% 이상은 지역 열원을 사용하도록 하고, 40% 미만은 가스냉방 및 빙축열의 부분 허가가 필요한 상태다. 이때 건축물 냉방설비 의무화 기준에 개별냉방방식을 의무화 대상에 포함하고, 집단에너지 고시지역에는 소비자 의무 기준을 60%로 한정하는 것이 좋다는 의견이다.
냉방방식 규제와 효과 평가에 대한 개선도 필요할 것으로 지적됐다.
현 팀장은 “냉방기기의 교체 또는 증설 때 기준 제정이 필요한데 건축허가 행위가 있는 건축물에서 냉방 열원 선정 기준은 있으나 설비노후화, 개축 등 기존 건물 등에서 냉방 열원선정은 제한이 없기 때문”이라며 “일부 대형 건물은 가스냉방 시설을 쓰다가 전기냉방으로 대체한 사례도 있다”고 소개했다.
현팀장의 설명에 따르면 VA(에너지다소비업체 자발적 협약)에서의 CO2 배출량 산정시 적용 배출계수에도 문제가 있다. 전력은 0.491tCO2/㎿h(사용단 평균 배출계수)인 반면 가스는 2.23kgCO2/㎥이다. 이는 온실가스 등록 사업에서 전력배출계수를 0.866tCO2/㎿h(화력발전단 평균 배출계수)적용했기에 나온 결과다.
현팀장은 가스냉방 지원제도 개선필요성을 언급하며 “가스냉방은 전력산업측면에서 경쟁재보다는 보완재 성격이 있다”며 “활성화시 예비전력 확보로 전력 수급의 안정화로 전력계통 신뢰도 확보와 계통운영비용이 절감된다” 고 말했다.
설명에 따르면 가스냉방은 복합 화력발전 500㎿ 1기 건설비용 7000억원(14억원/㎿)수준의 발전소 신설 회피효과와 1017억원(73.62원/㎾h×1,381,226㎿h)의 전력생산원가 인하효과도 발생한다.
따라서 전력산업 및 계통에 이바지하는 가스냉방시스템은 이제 전력수요관리 지원 사업에 포함돼야 하며 국가적 관점에서도 가스냉방 시스템은 전력수요관리시스템으로 분류돼야 옳다는 의견이다.
또 전력피크 삭감효과를 기초로 보조금 확대적용이(빙축열 지원금 계산방법)필요하며 산업용 냉방요금도 신설해야 한다는 지적이다.
현 팀장은 “냉방요금은 전력요금 대비 높은 요금 변동율로 경쟁력 저하(’04년 이후 산업용 가스공조 실적 저조, ’09년 이후 도입 불가)돼 있다”며 “업무용에서는 가스냉방이 전기냉방 대비 다소 경쟁우위에 있으나, 산업용은 상대적으로 열위가 심해 하절기(5~9월)냉방용 요금 적용이 필요하다”고 밝혔다.
아울러 에너지 수요관리형 시스템 발굴과 이에 대한 보급촉진도 필요하다는 지적이다.
현팀장은 새로운 시스템에는 가스냉방 하이브리드형 흡수식에 ‘지역냉방’ ‘태양열’ ‘빙축열’을 각각 결합하거나, 가스발전기 하이브리드에 ‘고효율 터보냉동기’를 접목하도록 하는 방법을 예로 들었다.
설명에 따르면 지역냉방을 결합 할 경우 효율향상(COP 0.7→1.0이상)은 물론 하이브리드 시스템에 따른 열원공급 중단 때 대체 열원 확보 및 지역난방배관 설계의 효율화에도 일조한다.
태양열 시스템에 결합하면 기존의 태양열과 흡수식냉동기를 결합한 방식보다 효율을 개선할 수 있는 시스템(COP 0.7→COP 1.3)으로 별도의 보조보일러가 필요 없어 효과적인 전력부하관리가 가능하다.
또 고효율터보냉동기와 가스발전 하이브리드를 결합하면 종합효율을 75~90%(화력발전 40% 이하)로 이끌어 송전손실이 거의 없어지는 효과를 준다.
이 방식은 전력수요관리 기여시스템 중 가장 효과적인 방안인 만큼 용도와 상관없이 하절기 냉방요금을 적용하고, 보조금 지급대상에 포함하는 게 좋다는 의견이다.