1. 소개 (Introduction) - 7p, 왼쪽 1째줄~10째줄

□ 에너지 안보(energy security), 기후변화 및 지속가능한 개발(sustainable develop -ment)과 같은 세계적인 문제를 해결하기 위하여 선진 청정에너지 기술의 개발과 확산을 가속화할 필요성은 가중되고 있다.

 

□ 이러한 문제는 G8국가와 중국, 인도 및 한국의 장관들이 2008년 일본의 아오모리 회의에서 사실로 인정하였으며 그곳에서 그들은 혁신적인 에너지 기술 발전을 위해 국제에너지기구(IEA)가 로드맵을 준비해야 한다고 선언했다.

 

1-1 태양열 냉난방을 위한 타당성(Rationale for solar heating and cooling)

- 7p, 왼쪽 중간 1째줄~끝줄

□ 태양열 냉난방(SHC - Solar Heating and Cooling) 기술은 에너지 안보와 경제개발 및 기후변화 완화에 중요한 역할을 할 수 있으며, 태양열 냉난방기술은 특별한 장점이 있다.

 

□ 이 기술은 온수, 냉방 및 난방을 전달하는 능력으로 인해 세계 어디서나 이용이 가능하며 거의 모든 열원과 호환이 될 수 있다. 또한 SHC 기술은 투자 시 발생되는 비용 만큼 에너지가격 상승에 대한 가격회복력도 증가될 수 있으며, 운영비도 최소한이며 석유, 가스 또는 전기값의 변동에도 거의 영향을 받지 않는다.

 

1-2 정의와 기회분석(Definitions ad opportunity analysis) - 7p, 오른쪽 하단 1줄~6줄

□ 태양 에너지의 변환은 사용 범위가 광범위하고, 아주 다양한 기술로 구성이 되어 있다.

□ 태양광 기술이 열, 냉방, 자연채광, 전기 및 연료를 제공할 수 있는 반면에 이 로드맵은 태양광 에너지의 냉난방 사용에 초점을 맞추고 있다.

 

1-3 본 로드맵 목적, 절차 및 구조(Purpose, process and structure of this roadmap)

- 9p, 하단 1째줄~10째줄

□ 본 로드맵은 세계적으로 태양열 냉난방 개발과 확산을 가속화하기 위해 해결되어야만 할 주요 조치 및 임무를 식별해내는 것을 목표로 하고 있다.

 

□ 일부 시장들이 이러한 내용을 이미 경험하고 있으나 많은 국가들은 태양열 냉난방기술을 그들의 미래 에너지에 가능한 하나의 기여자로서 생각하기 시작했을 뿐이다.

 

□ 따라서 주요 목표 일정들은 절대적인 것이라기보다는 차라리 상대적으로 긴급을 나타내는 것으로 생각해야 한다.

 

 

2. 태양열 냉난방 현황

2-1 태양열 냉난방의 개발(Development of solar heating and cooling)

<태양열 난방(Solar heating)> - 10p, 1줄~17줄

□ 태양열 난방은 다양한 기술이 있고, 여러 곳에 이용할 수 있다.

□ 가장 성숙한 기술인 가정용 태양열 온수시스템은 역사가 오래되었으나 1960년대에 호주, 일본 및 이스라엘과 같은 나라들에서 대규모로 처음 확산되었다.

 

□ 그 후 일부 시장에서 장기적인 보조금 제도 및 태양열 설치 의무화(호주 및 독일에서 보조금, 이스라엘에서 태양열 설치 의무화)의 도입 결과로 또는 키프러스의 경우 태양열 온수 시스템이 대안 기술로 경쟁력이 있어서 아주 빠르게 확산이 되었다.

 

□ 지난 15년 동안 중국의 경제 개발은 시스템 구성품 제조 및 소비자 수요 양 측면에서 태양열 온수 시장의 원동력이 되었다.

 

<태양열 냉방(Solar cooling)> - 11p, 왼쪽 중간 1줄~11줄

□ 2011년 20kW 미만의 소규모 장치를 포함하여 세계적으로 약 750개의 태양열 냉방장치가 설치되었다.

□ 최근에는 대규모로 많은 곳에서 설치가 완료되었거나 설치 중에 있다.

□ 예를 들어, 포르투갈 리스본의 CGD 은행 본부의 냉방용량은 400kW이며 집전장치 면적은 1,560m2이며, 싱가포르의 대학 건물은 냉방용량 1,470kW이며 집전장치 면적은 3,900m2이다.

 

2-2 태양열 자원(Solar resources) - 11p, 오른쪽 중간 1줄~5줄/ 12p, 왼쪽 1줄~11줄

□ 세계 많은 지역들은 태양열 냉난방 기술을 활용할 수 있는 충분한 태양열 자원을 가지고 있다 : 심지어 구름이 많이 끼는 지역에 적합한 태양열 기술도 있다.

□ 예를 들어, 대부분의 태양열 온수 시스템을 포함한 평판 및 유리가 없는 집전기 기반의 시스템은 직접 및 확산된 태양광 복사열을 사용할 수 있어서 구름이 낀 상황에서도 열로 전환할 수 있는 일부 열원이 존재한다.

 

□ 집중형 집전기는 온도가 높을수록 효율이 높으므로, 태양에서 직접 방사된 태양열원만 유용하다.

□ 이런 경우에 가장 좋은 열원을 제공하는 지역은 사막과 아열대지역과 같은 구름이 별로 없는 지역들이다.

2-3 현재의 기술(Current technologies)

<비집중 태양열 기술(Non-concentrating solar thermal technologies)>

- 12p, 오른쪽 중간, 1줄~6줄

□ 비집중 태양열 집전기의 폭넓은 다양한 기술이 이용가능하다.

□ 두가지 종류의 유형이 있는데 평판형으로 유리가 있는 것과 없는 것이 있으며, 진공관형의 튜브(evacuated tubes) 형태가 있다.

□ 태양열 집전기의 설계는 아주 다양하나 보통 그 구성 부품수는 아주 많다.

 

<집중형 태양열 기술(Concentrating solar thermal technologies)>

- 14p, 왼쪽 윗줄, 1줄~16줄

□ 집중형 태양열 기술은 넓은 면적에 내리쬐는 햇빛을 렌즈 또는 거울을 이용하여 좁은 면적에 집중시킨다.

□ 집중된 빛이 열로 변환될 때 아주 높은 온도가 만들어진다 : 집중률이 높으면 높을수록 최대 온도는 더 높다.

□ 지금까지 높은 집중, 태양 추적, 태양열 기술은 주로 스팀 터빈을 돌리고 전기를 생산하기 위한 높은 온도의 열을 생산하는 데 사용되어 왔다.

□ 그러나 낭비되거나 남는 열은 열병합발전장치에 이용될 수 있다.

□ 태양열 집전기에 집중하려면 태양을 추적할 필요가 있다.

□ 집중률이 낮은 장치는 고정식으로 설치하거나, 계절별로 태양을 추적하게 할 수도 있다.

 

 

3. 태양열 냉난방 추진 비전

3-1 2050년까지의 태양열 냉난방 추진(Deployment of solar heating and cooling to 2050)

- 22P, 왼쪽 상단 1줄~8줄

□ 이 로드맵은 2050년까지 저온 난방 총 최종 에너지 사용의 16% 이상인 연간 태양열 난방을 16.5EJ 생산, 그리고 그때까지 냉방용 총에너지 사용의 거의 17%인 태양열 냉방 1.5EJ을 생산하는 태양열 냉난방의 발전과 확산을 예상하는 것이다.

□ 이에 대한 자세한 내용은 아래 그림 10을 참조하기 바란다.

<그림 10 : 태양열 냉난방에 대한 로드맵 비전 (Exajoule/년)>

 

3-2 건물부문 : 태양열 온수 및 공간 난방 (Building sector : solar hot water and space heating) - 22P, 왼쪽하단 1줄~5줄, 우측하단 1줄~8줄 23P, 왼쪽 8줄까지

□ 건물부문의 태양열 냉난방과 산업부문의 태양광 처리열에 대한 로드맵 비전은 ETP 2012 2DS 시나리오(국제에너지 기구 2012)에 근거한다.

□ ETP 2012 2DS 시나리오는 에너지 경제가 2009년 수준의 절반으로 연간 이산화탄소 배출을 감소시키는 세계의 목표를 달성하고자 어떻게 2050년까지 변화해야 하는지를 설명하고 있다.

 

□ 건물부문 ETP 2012 2DS 시나리오의 태양열 온수 및 공간 난방을 위한 확산목표는 설치되는 태양열 기능이 거의 2050년까지 연간 태양열 생산이 8.9EJ에 달하며 3,500GWth에 달하는 오늘날 수준의 25배 이상으로 증가시키는 것이다.

□ 이것은 2050년까지 설치용량 기준으로 연간 평균 8%의 성장을 의미하는 것이다.

□ 그것은 또한 2020년과 2025년 사이에 초기 확산으로 저렴한 소형 열저장 장치가 이용가능하며 2030년부터는 대규모로 확산이 된다는 것을 가정한 것이다.

 

 

4. 기술개발을 위한 조치 및 일정

4-1 태양열(Solar heat)

<평판 및 진공관형 튜브시스템> - 29p, 왼쪽 상단 1줄~13줄

□ 성숙한 태양열 기술은 건물부문에서 상업적으로 이용가능하나, 시스템 비용을 줄이고 시장을 확산시키기 위해서는 새로운 상품과 활용법을 추가로 개발해야 한다.

□ 2030년까지 이것은 경제적으로 태양열을 가지고 그들의 작은 주거용 열 수요를 만족할 수 있는 새로운 저에너지 주택을 짓는 것이 실행 가능할 수도 있을 것이다.

 

□ 많은 연구개발과 기술개발과제들이 이것이 가능하게 되도록 해결되어야 한다.

 

4-2 태양열 냉방(Solar heat for cooling) - 31p, 왼쪽 상단 1줄~7ENG

□ 향상된 태양열 냉방시스템은 양호한 태양광 자원을 가지고 있는 많은 지역에서 냉방수요의 예상되는 상승을 해결할 가능성을 제공하고 있다.

□ 태양열로 구동되는 냉방은 아직 개발 초기단계이므로, 많은 연구개발과 시제품 생산(RD&D) 과제들을 시행해서 확산시켜야 한다.

 

4-3 열 저장(Thermal storage) - 32p, 왼쪽 중간 1줄~

□ 물을 사용하는 감지식 열 저장의 경우에는 대규모 저장은 계절별 용도에 맞는 충분한 에너지를 저장할 필요가 있다.

□ 비록 대규모 감지식 열 저장이 이미 확산될 수 있지만, 공간이 부족한 주거용 건물에서 필요한 양이 여름의 열을 겨울에 사용하기 위해 저장하기에는 어려움이 있다.

 

□ 그러므로 새롭고, 비용 효율적이며, 소형의 열 저장 기술은 태양열 시스템을 상용화하는 데 아주 중요하다.

□ 이러한 필요 요건에 부합하기 위해서 새로운 재료와 기술을 개발해야 한다.

 

4-4 하이브리드 응용 및 첨단 기술(Hybrid applications and advanced technologies)

- 33p, 왼쪽 상단 1줄~10줄

□ 태양열 냉난방 기술은 다른 (재생 가능한) 에너지 기술과 복합시키기에 아주 적합하다.

□ 복합 또는 통합 솔루션에 태양열 냉난방 기술을 적용하는 것은 결과를 최대로 내게 함으로써 태양열 난방 기술의 경제성이 있으며, 제한된 지붕 면적의 사용을 최적화하여 이용이 된다.

 

□ PV-T 집전기와 열 펌프 또는 바이오매스 보일러와 복합된 SHC 기술이 좋은 예이다.

 

 

5. 정책 수립을 위한 조치 및 일정

5-1 규제 골격 및 인센티브 지원 - p.34 왼쪽 위에서 3째줄~아래에서 11째줄

□ 여러 시장에서 태양열 냉난방의 장점은 이산화탄소의 배출 감소뿐만 아니라 전기 첨두 사용률로 인한 비용 걱정을 덜게 하는 것일 것이다.

□ 국가는 자국의 태양열 냉난방의 잠재력을 고려할 때 폭넓은 관점에서 생각해야 한다. 그런 다음 성숙한 기술에 대해서는 중기 목표를, 태양열 냉난방에 대한 잠재력을 이용할 수 있는 고급 기술에 대해서는 장기 목표를 수립해야 한다.

 

□ 규제와 지원 인센티브제 도입을 고려할 때 분명하고 야심찬 목표가 요구된다.

□ 거시적 접근방법(holistic approach)의 모든 경제, 비경제 및 기술적 장벽을 해결하면 지원 제도의 성공을 보장할 가능성이 더 높다.

 

□ 태양열 냉난방(SHC - Solar Heating and Cooling) 기술이 아직 기존의 화석연료 대안으로 경쟁력이 없는 곳에서는 효과적이고 예측 가능한 경제적 인센티브 제도가 필요하다.

□ 이들은 재생열의 장점을 최종 소비자의 다양한 유형의 특성뿐만 아니라 대체 기술(예를 들어, 화석연료 사용을 줄이거나 전기 사용량의 감소)로 고려해야 한다.

□ 더욱이 SHC 기술들은 인센티브, 시장 지원 및 거래제도에 참여할 자격을 동등하게 누릴 수 있으므로 기타 재생 및 비재생 기술을 여러모로 활용할 수 있는 수준에서 경쟁할 수 있어야만 한다.

 

5-2 고심해야 할 비경제적 장벽(Addressing non-economic barriers)

- (35p. 왼쪽 중간 1줄~12줄)

□ 수요 측면에서 태양열 냉난방 활용을 방해하는 장벽은 태양열 냉난방 기술 및 잠재력에 관한 정보 부족을 일반적으로 포함하고 있다는 것이다.

□ 일부 국가들은 인지도 높이기 운동, 이해 및 기술의 신뢰 증진을 수행하는 것을 선택했다.

 

□ 중요한 이해 당사자들은 특정한 조치(즉, 개인 또는 회사에 대한 기타 비용과 비교할 때 건물 부문의 에너지 이슈 사항에 주어진 낮은 우선순위를 예방하는 등)를 다룰 수도 있다.

 

5-3 연구, 개발 및 입증 지원

□ 태양열 냉난방 기술은 성숙도 수준이 다른 여러 수준의 기술이 존재한다.

 

□ 가정용 태양열 온수 기술은 비교적 성숙한 반면에 태양열 냉방은 현재 시범단계 및 산업화 이전 단계에 머물러 있으므로 개선될 큰 가능성은 가지고 있는 상태이다.

□ 계절 상품인 소형 열저장장치는 여전히 초기 개발 단계에 머물러 있다

 

□ 하이브리드 태양광 지원 시스템과 PV-T 시스템은 유망한 잠재력을 제공하고 있으나 여전히 시범단계에 머물러 있다.

 

5-4 신흥 개발도상국의 국제 협력 및 전개(International collaboration and deployment in emerging and developing economics) - 39p, 왼쪽 중간 1열~9열

□ 국가의 전문분야를 전반적으로 활용하고 기존 RD&D(research, development and demonstration-연구 개발 및 시제품 생산) 활동들과 인프라를 기회로 활용되도록 중요한 이슈 사항들에 대한 국제협력이 있어야 할 것이다.

□ 태양열 냉난방분야 협력의 예로 에너지 기술개발의 전체 42개 추진계획 중의 하나인 국제에너지기구 태양열 냉난방 실행협약이 있다.

 

 

6. 결론 및 이해당사자(정부, 업계, 학계)의 조치 권고사항

□ 본 로드맵은 주요 재생에너지 자원인 태양열 냉난방에 대한 성장 진로의 보다 깊은 분석을 위한 요청에 부응해 왔다.

□ 2050년까지 저온열에 대한 총 최종 에너지 사용의 16% 이상이며, 연간 태양열 난방을 16.5EJ 생산, 그리고 그때까지 냉방용 총 에너지 사용의 거의 17%인 태양열 냉방 1.5EJ을 생산하는 태양열 냉난방의 발전과 확산을 미리 예상하여 본다.

□ 태양열 냉난방의 성공적인 시행을 지원함에 있어 정책 입안자, 업계 및 전력 시스템 이해 당사자, 연구기관 및 다자개발은행(multilateral development banks)을 돕기 위한 이해 당사자별 본 로드맵의 세부 작업 및 이정표는 다음과 같다.

 

6.1 정부관계자

□ (거의) 성숙한 태양열 냉난방 기술(태양광 저온열)을 위한 중기 목표와 고급 기술(고온 열과 태양열 냉방)을 위한 장기 목표를 설정한다.

 

□ 그들 각각의 경쟁력 격차를 해소할 수 있는 투명하고 예측 가능한 체계의 도움에 의해서 최종 실수요자 기술을 위한 세금 인센티브제 또는 상업용 열 및 보조금을 위한 발전 차액지원제도(feed-in tariffs) 또는 신재생에너지 의무할당제(renewable portfolio standards)와 같은 차별화된 경제 인센티브제를 도입한다.

 

□ 확신을 가지고 산업을 계획하고 개발하기 위해 허용된 시기에 일관된 경제 인센티브 계획을 수립한다. 연간 국가 예산에서 지원계획에 대한 자금 제공을 분리함으로써 “스톱 앤드 고 정책(stop-and-go policy)"을 피한다.

 

6.2 태양열 냉난방 업계

□ 건물 표면에 태양열 집열판을 더 크게 통합하도록 노력한다.

□ 시스템 비용을 줄이고 성능을 개선하도록 재료, 기술 및 생산기술의 대안을 개발한다.

□ 표준화 키트와 플러그 앤 기능 시스템에 의한 시스템 설계에 내재된 과제들을 심사숙고한다.

 

6.3 연구기관 및 학계

□ 건물 표면의 태양열 집열판을 통합하는 것을 개발한다.

□ 시스템 비용을 줄이고 성능을 개선하는 재료, 기술 및 제조기술의 대안을 연구한다.

□ 100°C와 250°C 온도 사이를 커버하는 집열판을 확대 개발한다.

□ 태양열 기술을 다른 부문의 열 사용의 용도에 응용시켜 집중적으로 맞추어 본다.

□ 산업 공정에서 태양열을 위한 시스템 통합을 개발하고 표준화한다.

 

6.4 다자/ 양자 개발은행 (Multilateral/bilateral development banks)

□ 개발도상국에서 태양열 냉난방 활용에 경제적 및 비경제적 장벽을 다루는 메커니즘을 개발한다.

 

<그림 6 : 덴마크의 태양열 난방 - 집전기 능력 4.9MW(7,000m2)>