김명원 (한국환경공단 전 상임감사/ 전 경기도의회 건설교통위원장)

기후변화의 위기를 극복하기 위해서는 탄소중립을 이루어야 하며, 탄소배출을 줄여야 한다. 탄소중립이란 우리의 일상에서 탄소의 배출량과 탄소의 흡수량이 같아야 하지만 지금은 탄소 배출량이 너무 많다는 것이다. 

▲ 김명원(한국환경공단 전 상임감사)

그리하여 지구 대기 중에 탄소 농도가 진해지면 온실효과가 높아져서 지구의 온도가 상승하고 이는 지구의 기후변화에 심대한 영향을 미치는 것이다. 우리나라에도 장기간의 장마와 집중호우 등은 지구온난화에 의한 재해이다. 탄소의 흡수량을 늘리려면 나무를 더 심어야 하는데 산림녹화에 성공한 우리로서는 나무를 심을 땅이 없을 정도이다. 그렇다면 탄소배출을 줄이는 방법 밖에 없다. 전기자동차를 늘리고 석탄화력발전소를 줄여야 하며, 신재생에너지를 늘리거나 버려지는 열을 재사용해야 한다. 

버려지는 열을 재사용하는 방법으로 가장 효과적인 것은 아파트 지역냉방을 도입하는 것이다. 결론적으로 말하면 부천대장신도시와 역곡지구 합 2만5천5백세대에 아파트 지역냉방 도입하면 여의도 면적 1.5배의 30년산 소나무 숲 지닌 것과 같다. 

그렇다면 지역냉방이란 무엇인가? 대형 건축물이나 아파트 등 사용자가 여름철에 지역난방용 온수(100℃)를 이용하여 흡수식냉동기 가동으로 냉수(8℃)를 생산하는 중앙냉방 방식으로 실외기가 필요 없고 전기와 프레온 가스를 사용하지 않아 경제적이며 안전하고 쾌적한 친환경 시스템이다. 지역냉방은 중앙냉방 방식이기에 개별세대의 실외기 대신 냉각탑이 필요하다. 

겨울철 지역난방은 열병합발전소 시설에서 전기를 생산할 때 열이 많이 나오는데 이 버려지는 열을 모아 열과 전기를 같이 생산하는 시설이며, 이 열로 100℃ 온수를 만들어 겨울철 중앙난방을 하는 한국지역난방공사 혹은 개별집단에너지 사업자인 GS파워 등이 있다. 

그런데 여름철에는 100℃의 난방 온수는 필요가 없다. 여름철에도 전기는 생산해야 하기 때문에 열이 발생하며 어쩔 수 없이 버려야한다. 이처럼 여름철에 버리는 열을 이용하여 냉방을 시킨다면 전기도 절감하고 동시에 CO₂도 절감하게 된다. 전기도 에너지이고 100℃의 온수도 에너지이기 때문이다. 지역냉방의 계통도는 아래와 같다. 

[지역냉방 계통도 : 냉방변환설비인 흡수식냉동기에서 8℃의 냉수가 나와 아파트 등을 냉방시키고 그 냉수는 13℃의 냉수로 흡수식냉동기에 들어오면 다시 8℃로 나가 냉방을 시키고 13℃로 되돌아오는 냉수사이클과 흡수식냉동기에서 ‘13℃에서 8℃’로 5℃를 떨어뜨린 열을 32℃의 냉각수가 37℃로 되어 냉각탑으로 들어간 뒤, 냉각수를 식혀 다시 32℃로 되돌아오는 냉각수사이클이 있다. 이러한 냉수사이클과 냉각수사이클을 돌리는 에너지가 바로 100℃온수이다.]

아파트 지역냉방을 도입하면 한 세대당 년간 0.180톤의 CO₂를 절감할 수 있다. 30년산 소나무 한그루는 연간 6.6Kg CO₂를 흡수한다. 따라서 한 세대당 연간 30년산 소나무 27그루 이상을 갖는 효과가 있다. 

현재 아파트 지역냉방을 도입하고 있는 부천 H아파트가 있다. 339세대로써 여름철 지역냉방으로 버려지는 열을 사용한 것이며, 이것이 얼마나 전기사용량을 줄였는가와 탄소절감 효과를 계산해 보면 알 수 있다. 

부천시 소재 H아파트 339세대의 지역냉방용 1년 열사용량을 계산하면 618.1Gcal이다. 월별 열사용량은 5월에는 4.90Gcal, 6월은 78.30Gcal, 7월은 242.00Gcal, 8월은 217.50Gcal, 9월은 70.60Gcal, 10월은 4.80Gcal이다. 열을 표시하는 단위를 보면 1Gcal는 1,000Kcal이며, 1usRT는 3,024Kcal/h이다. 년간 월별 사용량을 합하면 618.1Gcal이다.

계산을 위한 기본적인 현황을 보면, 
1) 1usRT(3,024Kcal/h)의 냉방효과를 위한 에어컨의 전기사용량은 1kw이다. 2) 냉방변환설비인 흡수식냉동기의 성능계수(COP)는 0.7로 한다. 3) 지역냉방(중앙냉방)의 경우도 냉수펌프, 냉각수펌프, 냉각탑용으로 전기를 사용하므로 이 전기사용량은 1usRT당 0.1kw로 한다. 4) 따라서 지역냉방(중앙냉방)인 흡수식냉동기를 사용할 경우 전력 절감량은 1usRT당 (1-0.1)=0.9(kw)이다. 5) 한국에너지공단이 제공한 전기 1kWh당 탄소절감량은 0.4747kg이다. 1MWh는 1000kWh이므로 1MWh당 0.4747톤의 CO₂가 절감된다. 

전기절감량과 CO₂ 감소분을 계산하면,
1) 흡수식냉동기의 성능계수(COP) 0.7을 적용하면 339세대의 H아파트 일년 열사용량 618.1Gcal가 생산한 냉각열량은 618.1 x 0.7 = 432.7(Gcal)이다. 
2) 432.7Gcal = 432,700,000kcal = 432,700,000/3,024 = 143,088 (usRT.h)
3) 143,088usRT가 절감한 전력량은,
143,088(usRT.h) x 0.9(kW/usRT) = 128,779(kWh) = 128.779(MWh)
4) CO₂ 절감량은 128.779(MWh) x 0.4747(ton/MWh) = 61.1(ton)
5) H아파트는 339세대이므로 61.1(ton)/339 = 0.18(ton)
즉, 아파트 지역냉방 1세대당 년간 CO₂ 0.18톤 절감.

30년 소나무 1그루는 년간 CO₂ 6.6kg 흡수하며 0.18톤은 180kg이므로 
180/6.6 = 27.27, 즉 아파트 1세대당 소나무 27그루 이상을 갖는 효과가 있다. 

3기 부천대장신도시 2만세대와 역곡지구 5천5백세대의 년간 CO₂ 절감은
0.18(ton CO₂/세대) x 25,500 세대 = 4,590 (ton CO₂) 이므로, 2만5천5백 세대의 지역냉방 년간 CO₂ 절감은 4,590톤 이다. 30년산 소나무 1그루당 년간 6.6kg CO₂를 흡수하므로, (4,590 x 1000)/6.6 = 695,454(그루) 즉, 2만5천5백세대의 아파트가 지역냉방을 도입하면 30년산 소나무 695,454그루를 갖는 효과이다. 

또한 30년산 소나무 숲 1ha 당 년간 CO₂ 10.77ton 흡수한다. 2만5천5백세대의 CO₂ 절감은 4,590톤이므로, 4,590톤/10.77톤/ha = 426.18ha
즉, 30년산 소나무 숲 426.18ha를 지닌 것과 같다. 여의도 면적은 2.9km₂ 즉 290ha 이므로, 426.18/290 = 1.469, 여의도 면적의 약 1.5배의 크기이다. 

결론적으로 2만5천5백세대의 지역냉방 도입으로 CO₂ 절감은 4,590톤이며, 이는 30년산 소나무 69만5천 그루 이상을 심어 CO₂를 흡수하는 것과 같다. 동시에 여의도 면적 1.5배의 30년산 소나무 숲을 이룬 효과를 갖는다.

여름철 지역냉방은 판교신도시, 송도신도시, 광교신도시, 동탄신도시, 마곡신도시, 인천공항 등 대형건축물에 의무 도입이 된 지 벌써 13년이 지났다. 열병합발전소가 있는 지역난방공사 혹은 개인 집단에너지 사업자가 있는 지역의 대형건축물에는 여름철 전력 피크를 완화시키기 위해 지역냉방 도입이 강제화 되어있기 때문이다. 부천에도 옥길 퀸즈파크나 스타필드 등에도 지역냉방이 도입되어 있다. 

그러나 아파트의 지역냉방 도입은 의무사항은 아니기에 이제 시작이다. 탄소중립의 이슈가 커지고 있는 이때 부천시가 탄소중립 선도도시로서 발돋움하기 위해 많은 노력이 필요하다. 마침 3~4년전 부천 효성헬링턴 아파트에서 재건축으로 여름철 지역냉방을 도입하여 가동 중에 있다. 

마지막으로, 여름철 아파트 지역냉방은 에어컨을 사용했을 경우 보다 냉방비용이 약 30% 정도 저렴하다. 물론 겨울철 지역난방이 다른 난방비용보다 저렴하다.