▲인천국제공항 제2여객터미널

 

 

-4단계 사업 추진중...설계단계에서 지열 3,000~7,000RT 검토

인천국제공항 제2여객터미널에 설치된 지열냉난방 시스템의 가동률이 설계조건대비 113.5% 높게 나왔다. 냉동기 가동 없이 지열히트펌프만 운전한 결과로 월평균 COP도 설계조건와 비슷한 3.82를 기록해 다시 한 번 친환경, 고효율 신재생에너지설비라는 점을 입증하게 됐다.

코텍엔지니어링은 최근 인천국제공항 제2여객터미널에 설치된 지열냉난방 시스템(1,500RT)의 6월 한 달 운전상황을 분석한 결과, 설계조건(8h/일)대비 1.1h/일 많은 113.5%의 가동률을 기록한 것으로 분석됐다고 밝혔다.

인천국제공항 제2여객터미널에 적용된 지열냉난방시스템은 여객터미널 양쪽 윙 구역에 냉난방 공급 신재생에너지 설비로 구축됐다.

올 1월 제2여객터미널 오픈 후 지열냉난방시스템은 처음으로 지난 5월 냉방운전을 위한 준비기간을 거친 후 6월 하루 24시간 30일 동안 시운전했다.

시운전 결과, 한여름에도 주간(8시간)에 지열, 야간에 냉동기로 운전하면 안정적인 냉방 공급이 가능할 것으로 예상됐다.

운전상황을 분석한 데이터를 보면 부하측 총 냉수공급열량은 1,400MWh로 설계(1,234MWh)대비 166MWh 더 많은 냉수를 공급한 것으로 나타났다. 또한 열원측 지중온도(EST=23.5℃)는 설계온도(EST=30℃)보다 6.5℃ 낮게 나와 한여름 냉방운전(단, 운전시간 준수 8h/day)이 충분히 가능할 것으로 조사됐다.

냉동기 가동 없이 지열히트펌프만 운전한 결과로 월평균 COP도 설계조건와 비슷한 3.82를 기록했다. 이는 냉동기 평균 COPsys를 3으로 가정했을 때 한 달 동안 에너지사용량 22.774toe, 이산화탄소배출량(CO₂) 45.585tCO₂를 절감한 효과다.

냉방운전 평균온도를 분석 결과, 동측이 서측보다 가동시간이 길고 공급열량은 많고 COP는 높았다. 열원측 온도조건은 설계보다 동측은 5.6℃, 서측은 7.4도 낮아 하절기 안정적인 열원 공급이 가능(운전시간 준수)한 것으로 조사됐다. 또 운전시간이 긴 동측의 EST(24.4℃)가 서측의 EST(22.6℃)보다 1.8℃ 높게 나타나 운전시간이 증가하면 지중온도 상승에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

한 달 동안 EST(Entering Load Temperature)변화는 동측은 4.8℃, 서측은 3.5℃ 상승하며 지중열 축적현상을 보여 간절기(10월) 휴식 및 난방운전을 통해 복원이 필요한 것으로 분석됐다.

일일 운전데이터 분석결과를 보면 냉수환수온도(ELT)와 공급온도(LLT)의 상승에 따른 전력량 증가로 지열히트펌프의 용량 제어가 정상적으로 이루어지고 있었다.

또 데이터분석 결과, 일일 운전데이터의 전력량과 지중온도 그래프가 유사한 패턴을 보이고 있는데 이는 지열히트펌프 가동용량이 지중온도 변화에 큰 영향을 준다는 것을 알 수 있다.

연간에너지생산량(GLD)을 시뮬레이션으로 분석 결과, 설계조건(1일 8시간)으로 운전을 하면 20년 후 지중온도는 0.8℃ 상승한 17.1℃(초기 지중온도 16.3℃)로 연간 0.04℃/yr 의 낮은 상승폭을 보였다.

또한 냉방운전 시간을 설계조건보다 늘릴 경우 지중온도도 동반 상승하는 것으로 나타났다. 냉방운전을 1일 12시간 운전 시 20년 후 2.7℃ 상승(0.135℃/yr)하고 16시간 운전 시 20년 후 4.5℃ 상승(0.225℃/yr)하는 것으로 나타났다.

회사측 관계자는 “지중온도 상승은 히트펌프의 성능을 저하시키는 원인이 된다”며 “지열냉난방시스템의 에너지 절감 및 안정적인 운전성능 확보를 위해서는 설계 운전시간에 부합되는 시스템 가동으로 반드시 안정적인 지중온도 유지가 필요하다”고 강조했다.

현재 인천공항 제2여객터미널 반대편에 연면적 31만5,986m²의 4단계 사업을 추진 중이다. 총 예상에너지사용량은 1억1,477만7,459kWh/yr로 2020년 신재생에너지 비율 30% 적용 시 약 3,443만3,237kWh/yr를 신재생에너지로 공급해야 된다.

설계단계에서 신재생에너지원 중 지열은 3,000~7,000RT가 검토됐다(공모 당선작의 지열용량 7,569RT). 최소 3,000RT가 적용될 경우 기존 3단계 사업에 기 적용된 지열 1,500RT를 포함하면 4,500RT로 현재 국내 지열 대표 건축물인 롯데월드타워(3,000RT)를 넘어 국내 지열냉난방시스템 적용 대표 건축물 자리에 올라서게 된다.

현재 지열과 태양광의 적용 비중을 놓고 각계 전문가들의 의견 수렴이 한창 진행 중인 것으로 알려져 있다. 일부에서는 정부 정책에 맞춰 태양광 적용 비중이 높을 것이라는 의견도 있다. ​

하지만 태양광으로 설치 시 1만6,245kW 용량으로 설치면적만 10만8,303m²(모듈 출력 150W/m2)로 축구장(7,140m²) 15.1개 규모이며 입사각과 음영 등을 고려하면 더 많은 면적이 필요하다. 또 최근 태양광판이 미관상도 좋지 않고 또 향후 공항 증개축 시에도 걸림돌로 작용할 가능성도 지적됐다.