기온이 저하되는 겨울철에도 지하를 흐르는 하수는 일정 이상의 온도를 유지하고 있다. 시가현(滋賀県)에서는 이러한 하수가 가진 열을 공장 등의 상업용 시설에 에너지절약에 활용하는 연구가 개시되었다. 시가현, 칸사이전력, 시미즈화학공업, 닛스이콘이 공동으로 수행하는 것으로 산업용 시설을 대상으로 유역 하수도관로의 하수열 활용을 목표로 한 민관공동연구는 전국에서 최초의 사례이다.

하수가 가진 열에너지를 제조프로세스에 이용하여 에너지절약을 도모하려는 시도가 시가현에서 시작되었다. 시가현과 칸사이전력, 시미즈화학공업, 닛스이콘이 공동으로 현 내 유역 하수도관로의 하수열을 공장 등의 산업용 시설에 열공급하는 연구를 시작하였다. 이 시도는 시가현이 유역 하수도에 관한 신기술 개발을 위해 현과 공동연구를 수행하는 민간기업을 모집한 것이다. 그리고 칸사이전력, 시미즈화학공업, 닛스이콘 등 3사가 “유역 하수도관로의 하수열 이용에 관한 연구 실시”라는 테마로 시가현에 신청하여 승낙을 얻었다.

종래의 하수도사업은 법률 상의 규제에 의해 민간사업자에 의한 사업지역이 제한되어 있다는 것과 관로 내의 열회수 기술이 확립되어 있지 않아 주로 지자체가 하수처리장과 펌프장 주변에서 실시해 왔다. 또한 열공급도 이러한 시설의 주변에 있는 지자체 관련의 업무용 시설에만 이용하였다.

이번 공동연구는 법개정에 의한 규제완화와 열회수 기술의 발전을 토대로, 지금까지 이용하지 않았던 유역하수도 관로 내의 하수를 열원으로 활용하여, 다량의 열을 사용하는 민간 공장 등 산업용 시설로의 열공급을 수행하는 사업의 가능성 검증을 목표로 한다.

구체적 연구내용은 다음과 같이 4가지이다.
(1) 유역하수도사업의 특성의 정리
(2) 제조 프로세스분야의 하수열의 수요가(실제 시험장치의 수납처) 모색
(3) 열이용처를 생각한 사업가능성 검토와 평가 (환경성, 경제성)
(4) 사업 스킴 및 요금 설정에 관한 검토
실시기간은 2015년 9월 3일~2016년 3월 31일이다. 2015년도 검토를 하고, 실제 설치는 동년도의 연구결과를 토대로 하며, 다음 연도 이후에 실시를 검토한다.

하수는 겨울에 따뜻하고 여름에 차갑다는 특징을 가지고 있다(하수도 속의 온도는 연간을 통하여 15~25도). 특히 이번 연구대상이 된 유역하수도 관로는 대규모 관로가 설치되어 있으며, 유량도 많으므로 이용 가능한 열의 비중도 크다.

이들 도시에 존재하는 하수도와 기온과의 온도차 에너지를 히트펌프시스템에 활용함으로써 에너지절약과 이산화탄소 삭감효과를 기대할 수 있다. 또한 하수열의 특성으로서 도시역의 열수요가가 필요한 열량과 유역하수도관의 하수열에서 공급할 수 있는 열량이 일치할 가능성이 높으며, 채열에 의한 환경으로의 영향이 적다는 것 등 하천수와 지하수를 열원으로 이용하는 방법으로 장점이 많다. 특히 공장의 제조프로세스에는 연간 장시간에 걸쳐 온수와 증기를 이용하는 공정이 있다. 이 공정에 고효율의 하수열 히트펌프시스템을 이용하여 예를 들면 급수를 60도까지 예열하면 보일러 가열분의 연료가 삼감되는 등 대폭적 에너지절약이 예상된다.

간사이전력은 이 연구성과가 실용화되면 미이용에너지 자원의 활용과 하수열 이용대상의 확대로 이어져, 산업용 고객의 온실가스 삭감, 광열비의 저감을 기대할 수 있다고 본다. 또한 산업용 시설을 대상으로 유역하수도 관로의 하수열의 활용을 목표로 하는 관민공동연구는 전국 최초의 사례가 된다.

(그림 1) 하수의 온도는 연간 15~25도로. 이 열을 이용한다.

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 9월 9일]