표제지
제출문
목차
요약 12
제1장 서론 18
1.1. 연구의 배경 18
1.2. 연구의 범위 및 방법 20
제2장 수열산업 일반현황 24
2.1. 수열산업 정의 24
2.1.1. 수열에너지(Hydrothemal Energy) 개념 24
2.1.2. 수열산업의 정의 및 범위 30
2.2. 수열산업 관련 법·제도 현황 30
2.2.1. 물산업 관련 법률 30
2.2.2. 신재생에너지산업 관련 법률 32
2.2.3. 수열원별 적용법를 34
2.3. 국내외 수열 활용사례 36
2.3.1. 국내 수열 활용사례 36
2.3.2. 국외 수열 활용사례 39
제3장 수열산업 실태조사 48
3.1. 수열원 잠재량 조사 48
3.1.1. 국내 수열원의 자연적 잠재량 48
3.1.2. 전국 단위 기술적 잠재량 예측 58
3.2. 국내 수열 연관산업 실태조사 63
3.2.1. 산업 전망 및 시장규모 63
3.2.2. 수열 연관산업 기업 현황 64
3.3. 수열 산업화의 필요성 및 시사점 75
제4장 수열산업 효과분석 78
4.1. 환경적 기대효과 78
4.1.1. 에너지 절감효과 78
4.1.2. 이산화탄소 배출량 저감효과 88
4.1.3. 미세먼지 저감효과 90
4.2. 산업·경제적 기대효과 93
4.2.1. 산업연관분석 93
4.2.2. 경제적 파급효과 분석결과 98
제5장 수열산업 육성방안 104
5.1. 국내외 산업육성 사례분석 104
5.1.1. 주요 국가 수열산업 육성사례 104
5.1.2. 국내 유사산업의 육성정책 분석 110
5.1.3. 주요 시사점 114
5.2. 수열산업 육성전략 115
5.2.1. 수열산업 육성을 위한 정책 방향 115
5.2.2. 세부 추진과제 118
5.3. 기타 수열산업 이슈 및 대응방안 135
5.3.1. 환경적 가이드라인 135
5.3.2. 경제적 가이드라인 140
5.3.3. 수열 히트펌프 LCC(Life Cycle Cost) 분석 143
제6장 결론 및 제언 154
6.1. 본 연구의 한계 154
6.2. 향후 과제 155
참고 문헌 156
부록 160
〈부록 1〉 주요 광역시 수열원 잠재량 산정 세부현황 162
〈부록 2〉 수열원 히트펌프 냉매현황 176
〈부록 3〉 수열연관 기업조사 세부내용 180
〈부록 4〉 설문조사표 218
[표 1] 국내 수열원 자연적 잠재량 총량 13
[표 2] 수열산업의 경제적 파급효과 비교 14
[표 2-1] IEA 재생에너지 분류 및 범위 26
[표 2-2] 신재생에너지법 개정 관련 입법 발의 경위 33
[표 2-3] 건축물 및 정비사업(재개발·재건축)의 환경영향평가항목 및 심의기준 34
[표 2-4] 수열원 이용 관련 법령 35
[표 2-5] K-water 수열에너지 이용 현황 36
[표 2-6] 롯데월드타워 냉난방부하 전체 현황 36
[표 2-7] 롯데월드타워 수열 냉난방사업 개요 37
[표 2-8] 강원도 수열에너지 융복합클러스터 개요 37
[표 2-9] 부산 에코델타스마트시티 수열공급사업 개요 38
[표 2-10] 탄천 물재생센터 하수열 사업개요 38
[표 2-11] 서남 물재생센터 하수열 사업개요 39
[표 2-12] 하코자키 지구 지역냉난방 공급조건 42
[표 2-13] 하코자키 지구 수열설비 설치용량 43
[표 2-14] 코넬대학교 시설물 현황 세부내용 45
[표 3-1] 국내 수열원 자연적 잠재량 총량 48
[표 3-2] 14개 주요 하천 유량 현황(2017년 기준) 49
[표 3-3] 수문조사연보 데이터를 위한 기관별 측정 개소수 50
[표 3-4] 주요 14개 하천의 잠재량(2017년 기준) 51
[표 3-5] 전국 다목적댐 및 발전댐의 연간 총 방류량 및 평균 저수량(2017년 기준) 52
[표 3-6] 전국 용수댐의 1년간 총 방류량 및 평균 저수량(2017년 기준) 53
[표 3-7] 전국 다목적댐 및 발전댐의 방수량 및 저수량 기준 수열 잠재량(2017년 기준) 54
[표 3-8] 전국 용수댐의 방수량 및 저수량 기준 수열 잠재량(2017년 기준) 55
[표 3-9] 전국 다목적댐·발전댐·용수댐의 방수량 및 저수량 기준 수열 잠재량 합(2017년 기준) 55
[표 3-10] 전국 원수의 수열 잠재량 (2016년 기준) 56
[표 3-11] 전국 하수의 수열 잠재량 57
[표 3-12] 기술적 잠재량 산출을 위한 국가 하천의 위치와 기상 조건 59
[표 3-13] 전국 지역의 기술적 잠재량 및 평균 COP(2017년 기준) 60
[표 3-14] IEA 시나리오별 재생에너지 소비전망 63
[표 3-15] 한국표준산업분류(10차)의 대분류 항목 66
[표 3-16] 수열 연관 산업 분류체계표 67
[표 3-17] 각 조사기관별 기업정보 비교 69
[표 3-18] 수열 연관 산업 성숙 시 확대 가능한 잠재적 산업군 70
[표 3-19] 가치사슬 분야별 수열 연관 기업 현황 72
[표 3-20] 대·중견·중소기업의 구분 기준 73
[표 3-21] 기업규모별 수열 연관 기업 현황(2018년 기준) 73
[표 3-22] 기업유형별 수열 연관 기업 현황(2018년 기준) 73
[표 3-23] 가치사슬 분야별 종사자수 현황 74
[표 3-24] 기업규모별 종사자수 현황 74
[표 3-25] 기업규모별 최근 3개년 수열 연관 산업 매출액 75
[표 3-26] 가치사슬 분야별 최근 3개년 수열 연관 산업 매출액 75
[표 4-1] 기존 냉난방시스템과 수열 히트펌프 시스템 구성도 비교 79
[표 4-2] 해석에 사용된 TRNSYS 컴포넌트 모델의 설계 제원 81
[표 4-3] 기존 냉난방 시스템과 수열 히트펌프 시스템의 LCCP 평가 기준 88
[표 4-4] 수열 히트펌프 시스템의 수온변화에 따른 이산화탄소(CO₂) 배출량 비교 88
[표 4-5] 미세먼지 배출원별 기여도 90
[표 4-6] 에너지 당 오염물질 배출량 계수 91
[표 4-7] 에너지 절감량에 따른 미세먼지 저감량 산정 91
[표 4-8] 수열 관련 산업육성에 따른 경제적 파급효과 99
[표 4-9] 경제적 파급효과 비교 100
[표 5-1] 토론토시 심층호소수를 활용한 냉방사업 추진경위 105
[표 5-2] 신재생에너지법 개정에 따른 FIT 지원금 107
[표 5-3] 독일 신재생열에너지공급의무화의 적용기준 108
[표 5-4] 영국 RHI 제도의 지원 대상 및 요율(주거용 건물) 109
[표 5-5] 프랑스 열 자금 제도 열원별 적용기준 109
[표 5-6] 지열산업 육성과 관련한 신재생에너지 보조금 지원제도 현황 111
[표 5-7] 연도별 신재생에너지 공급의무비율 112
[표 5-8] 신재생에너지 보급 보조사업에 의한 지열분야 보조금 지급현황 112
[표 5-9] 지열인력양성센터의 주요업무 및 실적 113
[표 5-10] 수열산업 현황에 대한 SWOT 분석 및 전략방향 도출 117
[표 5-11] 신재생에너지 육성 관련 협회 현황 121
[표 5-12] 사업모델별 특징 123
[표 5-13] 세계은행그룹 구성기관들의 특성 124
[표 5-14] 영국의 지역별/용도별 취수 부과금(사용량 요금) 128
[표 5-15] 독일의 취수부담금 체계 129
[표 5-16] 수열산업 관련 필요한 인력양성 분야 134
[표 5-17] 하천수 방류거리에 따른 온도변화 시뮬레이션 결과 138
[표 5-18] 경제성 분석을 위한 비용 구성 항목 142
[표 5-19] 냉난방 시스템 경제성 평가 기준 144
[표 5-20] 지열원 히트펌프 용량 및 부하 산정기준 147
[표 5-21] 지열원 히트펌프시스템의 초기 투자 비용 148
[표 5-22] 지열원 히트펌프시스템의 연간 운전비용 148
[그림 1-1] BONN2011 Nexus Conference 'WEF 프레임워크' 18
[그림 2-1] 수열에너지 원리 개념도 24
[그림 2-2] 지열냉난방시스템 개요도 25
[그림 2-3] 지열원 히트펌프의 종류 26
[그림 2-4] 강원도 수열융복합클러스터 조성사업 개요도 및 수열에너지 공급체계 37
[그림 2-5] Deep Lake Water Cooling 시스템 40
[그림 2-6] 캐나다 DLWC 냉방열 공급시스템 개념도 40
[그림 2-7] Deep Lake Water Cooling 시스템 열교환기 구조 41
[그림 2-8] 밴쿠버 사우스이스트 폴스크라크지역 하수처리시스템 모식도 41
[그림 2-9] 하코자키지구 냉난방시스템 체계도 42
[그림 2-10] 2018년 코라크지구 판매량 43
[그림 2-11] 코라크지구 수열설비 현황 44
[그림 2-12] 코넬대학교 냉방시스템 44
[그림 2-13] 취수구 세목 스크린 및 배수시설 형상 45
[그림 3-1] 홍수통제소 관할구역도 및 전국 주요 강, 하천의 위치 49
[그림 3-2] 수열원 히트펌프 시스템 TRNSYS 모델링 59
[그림 3-3] 시나리오별 건물난방 기기 비중의 변화 64
[그림 3-4] 물산업의 범위 확장에 따른 수열 등 물에너지 산업 포함여부 65
[그림 3-5] 수열 연관 산업 종사자 수 현황 74
[그림 4-1] 기존 냉난방 시스템과 수열 히트펌프를 적용한 냉난방 시스템의 개략도 79
[그림 4-2] 수열 히트펌프 컴포넌트 모델 검증 결과 80
[그림 4-3] 원수, 취수 온도에 따른 수열 히트펌프 성능 데이터 82
[그림 4-4] 수열 히트펌프 컴포넌트 모델 검증결과 82
[그림 4-5] TRNSYS 기반 기존 냉난방시스템 83
[그림 4-6] TRNSYS 기반 수열원 히트펌프 활용 냉난방시스템 84
[그림 4-7] 시뮬레이션 연간 기온 및 한강 수온 데이터 84
[그림 4-8] 연간 축열조 내부 온도 구배 85
[그림 4-9] 기존 냉난방 시스템과 개방형 수열 히트펌프 시스템의 개략도 86
[그림 4-10] 기존 냉난방 시스템과 수열 히트펌프 적용 시스템의 연간 에너지 소비량 비교 87
[그림 4-11] 수열 히트펌프 시스템의 수온변화에 따른 이산화탄소(CO₂) 배출량 비교 89
[그림 5-1] 판매열량 및 열요금의 추이(2009~2018) 105
[그림 5-2] 코라크 한가지구 시설물 관리주체 현황 106
[그림 5-3] 지열관련 주요 지원제도 및 누적보급량 확대현황 112
[그림 5-4] 지열인력양성센터 조직도 113
[그림 5-5] 수열산업 육성 전략방향 도출을 위한 프레임워크 115
[그림 5-6] 독일의 100% 재생에너지 지역 네트워크 확대 현황 119
[그림 5-7] 하천수사용 단계별 처리사항 125
[그림 5-8] 하천의 가용유량 개념도 126
[그림 5-9] 히트펌프 구성도 130
[그림 5-10] 에너지산업 전반 산업기술수준조사 131
[그림 5-11] CE-QUAL-W2 수역 설정 화면(서울특별시) 136
[그림 5-12] 모사한 한강 수체 및 광진교 하상 단면 137
[그림 5-13] 지류와 취수 및 방류 지점 설정 137
[그림 5-14] 하절기 하천수 열원 사용유무에 따른 하천수 온도 139
[그림 5-15] 동절기 하천수 열원 사용유무에 따른 하천수 온도 140
[그림 5-16] 냉난방 시스템의 초기투자비용 비교 145
[그림 5-17] 냉난방 시스템의 월별 에너지 사용요금 비교 145
[그림 5-18] 수열 히트펌프 시스템의 경제성 평가 결과: NPV, IRR, PBP 146
[그림 5-19] 지열원 히트펌프 용량 및 부하 산정기준 147
[그림 5-20] 초기 투자 비용 분석 149
[그림 5-21] 운전 비용 분석 149
[그림 5-22] 20년간 LCC 분석결과 150