에너지 효율은 ‘제1의 에너지 자원’
에너지 효율은 ‘제1의 에너지 자원’
  • 구춘서
  • 승인 2018.09.12
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구춘서 (주)네오피스 대표이사

인류는 지금 에너지 대변혁의 시대를 맞이하고 있다. 온난화의 우려가 커지는 상황에서 온실가스 감축을 위한 움직임인 것이다. 빠른 대책으로는 화석연료의 소비를 억제하고 재생에너지의 사용을 확대하는 에너지전환을 들 수 있겠는데 이는 신재생발전설비 건설이 최근 전 세계적으로 가속화 되고 있는 이유이다. 우리나라도  2030년까지 BAU 대비  37% 감축 목표를 수립하고 에너지전환을 추진하고 있다.
온실가스의 감축수단으로 신재생에너지로의 에너지전환만이 유일한 대책일까? 에너지전환과 더불어 또 하나의 대안으로 에너지 효율이 있다. 국제에너지기구(IEA)는 파리기후협약의 목표달성을 위한 온실가스 감축 수단으로 신재생에너지 보급과 에너지 효율 향상이 각각  40% 정도 기여할 것으로 전망한 바가 있다.
에너지 효율향상의 첫 번째 대상은 전체 사용 전력량의  54%를 차지하고 있는 전동기가 될 것이다. 전동기 부하는 방대한 양의 에너지를 낭비하는 특징이 있는데 평균 효율이  43%에 불과함에 따라 나머지 57%의 에너지는 버려지고 있다. 그 이유는 부하율이 매우 낮은 상태로 운전을 하기 때문이다. 즉, 전동기는 부하율이  60 ~ 90%에서 최대 효율로 운전되도록 설계되어 있으나 전력사용의 현장에서는 평균 적으로 부하율이  12%인 것으로 조사됐다. 전동기의 부하율이  12% 일 때 효율은  50%로 급격히 떨어진다. 전동기 부하의 구성을 살펴보면  55%는 산업용 가변속도 부하,  15%는 산업용 정속도 부하, 나머지 30 %는 일반용 부하이다. 평균 부하율  12%에 대한 전동기의  50% 효율과 가변속도 부하에서 사용되는 인버터의  86% 효율을 조합하면 전동기의 총 효율은  43%로 산출된다. 나머지  57%의 에너지는 낭비되는 손실이다. 에너지 효율향상을 통해  57%의 낭비되는 에너지를 저감하는 것은 가장 경제적이고 깨끗한 에너지 자원을 발굴해 활용하는 것이다.
지난  5 월 ‘에너지 효율향상을 위한 전동기 산업정책 세미나’가 더불어민주당 이훈 의원 주최, 한국전기산업진흥회 주관으로 개최됐다. 오는  10 월 시행 예정인 프리미엄급 고효율(IE 3 )전동기의 의무사용을 제도화해 에너지 절감을 달성하자는 것이 핵심 논제이다. 정책을 통해 에너지 효율을 달성하려는 노력의 일환이며 규제와 보조를 통하여 정부가 개입하도록 하는 IEA의 권고와 같은 맥락이기도 하다. 다만, 정책은 선진국형으로 앞서가고 있지만 현장의 여건과 는 다소 괴리감이 있다. 산업현장에서 운전 중인 전동기의 대부분은 IE 1 급으로, 현 시점에서 IE 3 급으로 교체하는 것은 극히 제한적 일 수밖에 없다. 그 이유는 국산화가 아직 미흡한 상태이며 교체를 위한 생산의 중단, 재측정 등 동반되는 난제가 있기 때문이다. 그리고 개발 및 보급은 상당한 시간과 많은 비용이 요구되므로 단기간 내에 가시적으로 실행되기는 어렵다.
이와 같은 문제점에 대해 기술적 대안으로 ‘InverterPlus™’를 소개하고자 한다. 전동기의 효율은  77%, 인버터의 효율은  97%까지 개선시켜 주는 제어기술로  43 %에 불과하던 전동기의 효율을  75%로 향상시킴으로써  32%의 에너지 절감을 실현하는 성능을 보여준다. 속도와 토크를 실시간으로 감시하며 전동기가 최대 효율로 운전되도록 속도와 전압을 제어하는 원리로 이미 공인기관에서 성능인증을 획득했다.
또한, 국내외 특허로 등록되어 있으며 제어기 형태로 만들어져 현장 적용이 가능한 단계에 와 있다. ‘InverterPlus™’는 전동기의 최대 효율 제어장치로서 적용되며 IE 1 급 전동기를 고가의 IE 3 급으로 교체하지 않고도 효율을  32 % 향상시킬 수 있다. 전체 전동기를 IE 3 급으로 교체해 효율을  5 % 높이면 원전  6기를 대체할 수 있는 효과가 있다고 한다. 같은 계산법으로 하면 전동기 최대 효율 제어장치는 현재 우리나라 원전 발전량  224 TWh의  50%에 달하는 전력을 절감하는 효과이며 전동기 부하가 차지하는 비중이 국내 전력소비량의  54%인 점을 감안하면 전체 사용 전력량의 약 7 %에 해당한다. 최대 효율 제어장치를 전체 전동기의  25%에만 적용한다고 해도 우리나라 전체 전동기를 IE 3 급으로 체하는 만큼의 절감효과를 기대할 수 있다. 특히, 부하율   10% 내외인 전동기에 적용한다면 극대화된 효과를 확인할 수 있을 것이다.
온실가스 감축을 위한 대책으로 신재생에너지 확대와 함께 과적인 면에서 견줄 수 있는 에너지 효율향상은 가장 경제적인 전력수급 자원이자 ' 1의 에너지 자원'다. 에너지 효율로써 발전을 곧 개시할 것으로 예상되는 시점이다. 에너지 효율에 관심 있는 여러 기관의 협력을 기대해 본다.


 


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