[에너지데일리 조남준 기자] 냉방전력은 하절기 최대전력의 약 20% 수준으로 발전설비용량을 확대시키는 요인으로 꼽히고 있다. 반면 냉방에너지 사용량은 전체 전력사용량의 2% 미만으로 발전설비 확충에 부담이 큰 수요다. 이는 곧 전력 공급비용을 증가시키는 수요다.
우리나라 냉방전력수요는 2014년 기준 1528만kW로 하절기 최대전력의 20.1%를 차지했다. 같은 기간 가스냉방 전력 대체량은 176만kW로서 500MW급 석탄발전소 3기 발전량의 최대전력을 대체하는 효과를 나타냈다.
이에 따라 전력에 편중돼 있는 냉방수요를 가스 냉방 등 타에너지원으로 적절하게 분산시킬 경우 전력사업자에게 집중된 부담을 경감시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다.
특히 안정적인 에너지 수요관리를 위해 냉방용 에너지원을 전력에서 가스로 대체함으로써 발전설비의 효과적 운영 및 국가 전체의 편익을 증진할 수 있도록 해야 한다는 게 중론이다. 가스냉방 보급 효과와 보급 확대 방안 등을 살펴본다.
가스냉방은 천연가스 수급 불균형 개선 및 전력수요 감소를 통해 발전소 및 송전선로 건설 투자비 절감을 유도할 수 있다.
특히 가스냉방 보급 확대는 국가에너지 이용합리화 차원에서 큰 역할이 기대되고 있다.
가스냉방의 2007~2013년 기간 중 전력대체 효과를 가스공사와 서강대가 각각 분석한 자료에 따르면 각각 1749~2112MW(가스공사), 2383~ 3046MW(서강대)로 500MW급 발전설비 4~6기에 해당하는 것으로 분석됐다.
또 한국에너지공단 자료에 따르면 가스 냉방이 냉방시장에서 차지하는 비중을 약 10%P 높일 경우(2014년 10.3% →2016년 20%) 연간 약 1500억 원의 수요관리 효과 등이 발생한다.
발전설비건설회피비용(10만6986원/kW)은 1884억 원(10.3%)에서 3408억 원(20%)으로 증가하는 효과가 있다.
2014년 기준 가스냉방의 전력대체효과(1761MW)는 송전선로 건설비용으로 1057억 원(송전회피비용: 6만원/kW)을 절감하는데 기여한 것으로 분석되고 있다.
또 에너지 수급에서 가스냉방의 전력 대체 효과를 분석한 결과 월별 최대전력 부하는 2008년까지는 냉방용 수요가 발생하는 하절기에 발생했으나, 2009년 이후에는 난방용 수요가 발생하는 동절기에 나타나고 있으며, 월별 최대전력이 가장 낮은 달은 봄철(4월 또는 5월)로 조사됐다.
최대전력이 연중 가장 높은 달과 가장 낮은 달의 최대전력 차이를 냉방(또는 난방) 부하로 볼 수 있으며, 그 규모는 최대전력의 약 20% 내외로 분석되고 있다.
따라서 최대전력을 발생시키는 냉방(또는 난방) 부하를 낮추기 위한 전력 수요관리가 필요할 것으로 제시되고 있다.
청정에너지인 천연가스 사용 확대는 기후변화협약 등 환경문제에 대한 대처 차원에서도 긍정적인 효과가 나타난다. 특히 온실가스 배출량 저감에 기여한다.
GHP 사용 시 동일용량(16RT)의 EHP(전기히트펌프)에 비해 온실가스 배출량을 약 25% 저감할 수 있다. GHP 사용 시 EHP를 사용할 경우보다 전력사용량이 33% 수준이기 때문에 발전소에서 나오는 온실가스를 저감 효과도 기대되고 있다.
냉방 수요는 생활수준의 향상에 따라 꾸준히 늘어날 것으로 전망되고 있다. 이 같은 냉방수요를 충족시키기 위해서는 추가적인 피크 부하설비를 필요로 하고 피크부하용 발전설비의 낮은 가동률은 전력 공급비용을 상승시키게 된다.
특히 전력 피크부하를 경감시키기 위해서는 전력부문 단독으로 해결하는데 한계가 있다.
또한 최근 전반적인 온난화 추세 속에서도 예측하기 어려운 급격한 이상 기온이 발생하는 빈도가 높아짐에 따른 급격한 냉난방 부하 증가도 문제다. 전력생산 시설은 이에 신속하게 대응하는데 어렵기 때문이다.
따라서 전력수요 급증을 완화하기 위해서는 에너지원간의 적절한 믹스를 통해 냉난방부하를 분담하는 것이 효과적이다.
하지만 국내 가스냉방 보급 현황을 보면 가스냉방 설치 용량은 2000년대 이후 꾸준히 증가하다가 이후 소폭증가에 그치고 있다.
특히 냉방부하 중 가스냉방 비율은 2004년에 15%로 최고치를 기록한 이후 전기냉방 대비 경쟁력 저하로 감소세를 보이고 있다.
반면 일본은 가스냉방 보급이 성숙단계에 이르러 최근에는 연평균 1.8%의 증가세를 유지하고 있다. 냉방부하 중 가스냉방비율은 2000년대 중반 이후 23% 대에서 안정적 수준을 유지하고 있다.
따라서 냉난방 부하의 상당 부분에 대한 부하 대응성이 우수한 가스 구동 시스템이 담당하도록 에너지 기본계획이 수립돼야 할 것으로 제시되고 있다.
특히 가스냉방 보급 확대는 냉방용 에너지원이 전력에서 가스로 대체함으로써 발전설비의 효과적 운영을 통한 국가 전체의 편익 증진에 기여하도록 해야 한다는 의견이다.
아울러 기후변화협약 등 환경문제에 대한 대처 차원에서도 청정에너지인 가스사용을 확대함과 동시에 전력공급 안정화에 기여하는 가스냉방을 확대해 장기적으로 전력 공급비용을 낮춰 전력요금의 안정화에도 역할을 할 수 있도록 하는 정책 마련이 필요하다는 게 중론이다.
가스냉방이 이처럼 전력수요관리 및 국가 에너지 이용합리화에 큰 역할을 하는 등 긍정적인 효과에도 불구하고 보급은 부진한 상황이다. 이는 전기냉방에 비해 설치비 및 운영비 면에서 열위에 있고 원가 이하의 낮은 전기요금 등에서 기인한다.
따라서 가스냉방 보급 확대에 따른 국가적 편익 증진효과를 제대로 평가해 그에 상응하는 적절한 지원책을 마련하고 중장기적인 보급 목표의 설정이 필요할 것으로 제시되고 있다.
특히 전력 외의 타에너지원에 의한 냉방방식(가스냉방 또는 지역냉방 등)을 적절하게 조합하는 정책적 접근이 필요하다.
또한 가스냉방의 효과와 역할에 대한 종합적인 평가를 바탕으로 보급 장애요인을 파악해 해결책을 강구하고, 보급 활성화를 위한 현실성 있고 합리적인 대책이 수립돼야 한다는 게 중론이다.
아울러 가스냉방 보급 확대를 가스사업자의 수요 확대 수단으로 생각하는 인식의 변화가 필요하며, 특히 국가 에너지 수급관리에 있어 가스냉방의 역할과 효과에 대한 적절한 평가가 이뤄져야 한다는 게 전문가들의 지적이다.
서강대 기계공학과 정시영 교수는 “최근 이상기온으로 전력 수요가 급증하거나 급감하는 경우가 빈번하게 발생하는데 전기를 생산하는 발전소 대부분이 대규모라 급격한 수요 증가에 대응하기 어렵다는 단점이 있다”고 밝혔다.
정 교수는 “여름철 전력피크에 따른 예비율 감소문제가 다소 완화됐으나 발전소의 고장이나 급격한 변화가 빈번한 최근 기상 패턴을 고려할 때 신속한 부하대응 특성을 갖는 가스냉방의 보급 확대가 계속적으로 필요하다”고 강조했다.
일본은 동일본 대지인 이후 피크 대책을 위한 주요 전력수급 지원책으로 고효율 가스공조 설비 도입 촉진을 위한 보조금 지원을 강화했다.
특히 일본은 2013년 5월 에너지 절약법을 개정해 여름(7~9월), 겨울(12~3월), 주간 (8~22시)을 전력 수요 평준화 시간대로 정하고 여름철과 겨울철 전기수요의 평준화에 맞춰 가스냉방 보조금을 지원했다.
또한 가스 냉방 도입에 사용할 수 있는 지원제도를 정비하고, 기설공장.사업장의 에너지 절약 및 전력 피크 대책 설비 등의 도입에 404억 엔의 예산을 지원했다.
산업용 보일러 등 보일러와 냉온수기 등의 연소설비 및 천연가스 이용설비의 갱신 또는 개조 비용으로 33억 엔을 지원하는 등 가스냉방 설비 도입을 촉진하기 위한 보조금 제도를 강화했다.
업무용 용도에서 전력 소비량의 절반 정도가 냉난방 부문으로 가스냉방을 통해 피크 전력 소비를 감소시킬 수 있을 것이란 기대에서다.
그 결과 업무용 건물에서 개별방식의 히트 펌프 에어컨(GHP), 중앙 방식의 흡수식 냉온수기 등 가스냉난방기기의 점유율은 21%로 추산되고 있다.
또한 2014년 말 기준 가스 에어컨 설치 용량은 11만 4000건, 1280만 RT로 추정되고 있으며, 최근에는 개별 공조인 GHP설치가 진행되고 있다.
주요 도입 시설은 회사 사무소 건물, 점포, 백화점, 하교 등으로 동일본 대지진이후 도입이 가속화되고 있다. GHP가 APF(기간 성적계수) 1.6 이상, 2000년 경 장비와 비교해 실제 사용조건에서 50%이상의 에너지 절약 성능을 발휘하기 때문이다.
또한 GHP의 소비전력은 전기에어컨(EHP)의 10분의 1수준이며, 발전기 있는 GHP의 경우 정전시의 자립운전이나 건물의 일부 부하에 전력공급이 가능해 정전 시나 재해시의 보안향상에도 도움이 되는 것도 보급 확대에 기인한 것으로 분석된다.
