세계 / Global

네덜란드, 지속가능한 에너지 공급 계획에 한 발 더 가까이

- 유럽 내 재생에너지 사용 비중이 낮은 네덜란드 -

- 물에서 열을 추출하는 열펌프 활용으로 화석 에너지 사용 감소에 중요한 계기 마련 -


 

 

네덜란드는 북해 전략적 요충지에 위치한 유럽의 에너지 허브로서 세계 주요 정유회사와 해양 엔지니어링 기업들이 많이 소재해 자원 개발에 앞장서 하고 있는 국가이다. 하지만 다른 유럽 이웃국들에 비해 재생에너지 활용이 활발하지 않은 상황으로 정부는 지속가능한 에너지원 개발과 재생에너지 사용을 촉진하는 정책적인 노력을 기울이고 있다.

 

유럽 재생 에너지 생산 현황

 

1990 이후 EU 28개국의 에너지 생산 추이를 살펴보면 천연가스와 고체 화석연료의 사용은 지속적으로 감소되어 반면, 재생에너지의 비중은 꾸준히 상승해 2017년에는 전체 에너지 사용량에서 가장 비중(29.9%) 차지하게 되었다. 이러한 재생에너지들은 바이오 연료, 풍력, 수력, 태양열 에너지 순으로 생산되고 있다.

 

EU 28개국 1차에너지 생산 (1990-2017)

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EU 28개국 1차에너지 생산 (2017년)

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: 석유환산톤 기준

자료: ec.europa.eu

 

유럽의 재생 에너지 소비 현황

 

재생에너지는 2018 EU에서 소비된 전체 에너지 18.9% 차지했다. 이러한 비중은 2004년에서 2018년까지 9.6%에서 18.9% 지속적으로 증가하고 있는데, 유럽은 2020년까지 비중을 20%, 2030년까지 32% 높이는 것을 목표로 하고 있다. 회원국 재생에너지 사용 비중이 가장 높은 곳은 스웨덴(54.6%)이고, 핀란드(41.2%), 라트비아(40.3%) 뒤를 이었다. 놀랍게도 네덜란드는 재생에너지 소비 비중이 7.4% 가장 낮은 국가로 꼽혔다. 이에 대해 네덜란드 정부는 네덜란드 대부분의 가정은 가스연결이 되어있어 상대적으로 바이오 연료인 나무 장작을 필요성이 적고, 스웨덴이나 핀란드와 달리 바이오 매스를 에너지원으로 활용하는 대형 제지산업이 없다는 점을 주요 원인으로 분석했다. 한편, 네덜란드는 재생에너지의 50% 이상을 난방, 40% 이상을 전기, 나머지는 운송 분야에 사용하고 있다.

  

유럽 회원국의 재생에너지 사용 비중(2017)

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자료: 네덜란드 통계청

 

네덜란드, 대규모 펌프(Heat Pump) 건설 예정

 

이러한 상황에서 네덜란드는 펌프를 사용해 물에서 에너지를 얻는 아쿠아테미(Aquathermy) 방식이 천연가스의 대안으로 화석 에너지 전환에 중요한 기여를 있을 것으로 기대하고 있다. 네덜란드는 2050년까지 에너지 전환을 통해 천연가스를 완전히 폐기하는 것을 목표로 하고 있다.

 

이에 발맞춰 에네코와(Eneco) 네덜란드 수자원 관리청(Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden) 2022년부터 1 가구에 공급을 위해 오버베흐트(Overvecht) 정수 처리장에 25mwh 펌프(Heat Pump) 개발을 계획하고 2020 건설공사를 착공할 예정이다. 에네코는 천연가스, 전기, 에너지를 생산 공급하는 기업으로 네덜란드 지방정부가 100% 소유하고 있다가 2020 3 미쓰비시(Mitsubishi) 주부전력(Chubu Electric Power Co.)으로 구성된 일본 컨소시엄에 지분 41 유로를 매각했다. 한편, 수자원 관리청은 위트레흐트 지역 17 정수처리장의 관리 담당이자 정수처리장이 들어설 부지의 소유주로 에네코와 2018 10월에 프로젝트 계약을 체결했다.

 

정수처리 플랫폼 프로젝트

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자료: warmtenetwerk, eneco

 

물에서 열을 추출하는 아쿠아테미 방식

 

아쿠아테미는 폐수, 식수, 지표수로부터 냉기와 열기를 추출, 저장, 분배하는 방식을 총칭하는 용어이다. 펌프는 냉장고가 한쪽 면에서 액체 증발을 통해 열을 흡수하고 반대쪽에서 응결하여 다시 열을 방출하는 것과 같은 원리로 작동된다. 펌프는 연간 40 GJ 열을 생산하는데 이는 도시 전체 사용 열량의 10% 해당하며 섭씨 75도에서 83도까지 끌어올려 네트워크로 돌려보낸다. 열의 3분의 2 하수, 3분의 1 전기로부터 생산할 계획이며, 이를 통해 1 가구가 가스를 사용하지 않을 있을 전망이다.

 

주로 물이 따뜻한 여름철에 열이 추출되며 수온이 7도에서 25 사이인 봄과 가을에도 추출이 이뤄지고 있다. 펌프는 열교환기를 통해 여름철에 따뜻한 지표수와 차가운 지하수를 접하게 하고, 지하수가 가열된 후에 가을까지 지하에 저장해 뒀다가 이후 가열된 지하수를 퍼내어 열교환기를 통해 발전소 다른 수류로 열을 전달한다. 뜨거운 수돗물을 안전하게 공급하기 위해 펌프 후에는 가열 수를 65도까지 올린다. 겨울에는 지표수에서 냉수를 추출하여 토양에 저장하고 여름이 되면 사무실과 집을 시원하게 하는 사용하기도 한다.

 

특히, 정수처리장이 오버베흐트에 건설된 것은 폐수에서 열을 추출하기에 이상적인 지역적 특성이 몫을 했다. 정수처리장으로는 매일 샤워기, 싱크대, 식기세척기, 세탁기 등으로부터 6,500 리터의 하수가 대량으로 들어온다. 정수시설이 거주지역 중앙에 위치해 하수가 수송소가 있는 기존 네트워크와 가까운 곳으로부터 나오고 지역 열을 이용하는 고객과도 가까운 곳에 위치해 있어 지리적으로 유리하다. 또한, 여름철 24, 겨울철 12도인 안에 사용 가능한 열이 많이 들어있는데 지역의 기온도 이에 적합하다.

  

아쿠아테미 시스템 작동방식

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자료: uvw.nl

 

아쿠아테미 확대에 대한 정부의 관심

 

네덜란드에 있는 250여개의 다른 하수처리장도 모두 오버베흐트 지역과 같이 지표수를 에너지로 전환할 있는 잠재력을 가지고 있는데, 중에서도 북부 프리슬란트(Friesland) 지역이 지표수에서 열을 추출할 잠재력이 가장 높은 곳이다. 곳은 네덜란드에서 호수와 수로가 가장 많은 지방으로 프리슬란트 히허미어(Heegermeer) 호수에 있는 수상 스포츠 마을 히흐(Heeg) 네덜란드 최대 열에너지 시범 마을 하나로 조성될 예정이다.

 

네덜란드 수자원 관리청은 인공 환경에서 수요가 350 PJ 정도일 50% 정도를 아쿠아테미 방식으로 제공할 있다고 보고 있다. 현재 네덜란드 내에서 50여개 이상의 아쿠아테미 방식을 활용한 프로젝트가 진행되고 있다. 아래 지도에 표기된 약자는 생산되는 열의 수원에 따라 다른데, TEO 지표수에서 나오는 열에너지, TEA 폐수에서 나오는 열에너지, TED 식수에서 나오는 열에너지를 의미한다.

  

네덜란드 주요 아쿠아테미 프로젝트

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자료: aquathermie.nl

 

아쿠아테미 방식이 네덜란드에서는 아직 생소한 기술이지만, 덴마크 칼룬보르(Kalundborg) 스웨덴 말뫼(Malmö) 에서는 이미 비슷한 생산 시설들을 활발히 활용하고 있다. 네덜란드 정부도 저탄소 사회로 나아가기 위한 과정에서 아쿠아테미 에너지원으로의 전환이 아주 중요한 역할을 것으로 보고 관련 인프라와 공동 프로젝트 확대를 위해 노력하고 있다. 그간 아쿠아테미 분야의 정책 도입과 지원을 위해 지정된 기관이 없었던 터라 2019 관련 부처와 협회들이 모여 그린 (Green Deal Aquathermie) 체결하며 계획을 구체화했다. 협약에는 수자원 관리부, 경제부, 인프라 관리부, 식수기업협회 베윈(Vewin), 네덜란드 12 협회(Association of Provinces of the Netherlands, IPO), 에너지 네트워크 사업 단체 넷버히얼NL(NetbeheerNL)등이 참여했다. 이들 협약 당사자들은 아쿠아테미에 대한 지식과 경험을 공유해 아쿠아테미 활용을 위한 사회 전반의 가치사슬 확대를 목표로 하고 있다. 네덜란드 수자원 관리기관 관계자는아쿠아테미 방식은 덴마크의 지역 난방 모델에서 영향을 받았으며, 네덜란드는 어디를 가든 수로가 가까이에 위치하고 있어 물에서 얻는 열과 냉기를 근거리에서 조달 받을 있는 장점이 있다 언급했다.

 

한국도 좀 더 지속가능하고 안전한 방식의 에너지를 생산 및 소비하는 사회로 옮겨가고 있는 과정에서 민관이 함께 노력하고 있는 네덜란드의 사례를 참고해 볼 수 있을 것이다.


 

자료: duurzaambedrijfsleven.nl, warmtenetwerk.nl, eur.nl, eneco.nl, waternet.nl, en24.news, businessinsider.nl, deingenieur.nl, vakbladwarmtepompen.nl, pompnl.nl, dutchnews.nl, uvw.nl, investinholland.com

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