2 ℃의 해양심층수로 냉난방을 한다

해양심층수란 수심 200m 이상의 깊은 곳의 바닷물로, 그 온도는 약 2 ℃의 매우 차가운 물입니다.

이렇게 차가워진 물은 그 위쪽 수면 가까이의 더 따뜻한 물과 활발히 섞이지 못하고 마치 물과 기름처럼 서로 경계를 유지하하며 존재하게 됩니다.

해양심층수 역시 바닷물의 흐름에 따라 지구 전체를 순환하게 되는데, 그 순환 속도가 매우 느려, 보통 지구 한 바퀴를 도는데 2000년 정도가 소요됩니다.

해양심층수에는 질소, 인, 규소와 같은 무기 영양 염류를 풍부하게 함유하게 돼 있어 수산과 식품, 음료, 화장품, 의학 등 다양한 분야에서 활용도와 중요성이 부각되고 있는데요.

2 ℃라는 낮은 온도의 해양심층수를 이용해 냉난방을 하는 법도 연구되고 있습니다.

방법은 해양심층수를 직접 또는 다른 매체로 전달시켜 이용하거나 히트펌프로 열을 집적시켜 이용하는 방법이 적용되고 있는데요.

냉방은 열교환을 통해 차가워진 냉매(담수)를 건물의 냉방열로 이용하는 것이고,  난방은 열펌프로 열을 올려 열매(담수)를 건물의 난방열과 온수로 이용하는 것입니다.

한국해양연구원은 지난 11일 강원도 고성에 위치한 해양심층수연구센터에서 해양심층수를 냉난방에 이용하는 '해양심층수 냉난방시스템'의 실증 시연회를 가졌습니다.

한국해양연구원 연구진은 1단계 사업으로 냉난방 이용시스템을 조기 실용화하고, 2단계에서는 온도차 발전시스템 기술 확보를 목표로 하고 있습니다.

해양심층수를 이용한 탠덤형 히트펌프

1단계 사업에서는 녹색도시 시범적용 및 임해도시의 대용량 냉난방 시스템(냉방 1000RT, 난방 3.5MW 및 냉방 2000RT, 난방 7.0MW)을 설계하고 있으며, 이를 축소한 60RT 파일럿 플랜트를 해양심층수연구센터에 설치하여 시험 가동 중입니다.

미국, 일본 등의 선진국들은 이미 해양심층수의 저온성을 이용한 냉난방 시스템과 해양온도차 발전 기술을 개발하여 일부 활용 중에 있는데요.

일본은 오키나와와 코우치 등의 해양심층수 취수시설 실험실에서 냉난방에 활용해 77% 절전효과를 제시한 바 있습니다.

미국은 괌 상업지구에서 수심 690m의 해양심층수를 인근호텔 냉방에 활용하여 매년 8.4MW의 전기를 절약하고 있으며, 이산화탄소 4만 5000t의 저감효과를 거두고 있다.

해양연은 해양심층수를 포함한 해수 냉난방시스템의 시험가동 및 해석결과, 기존 시스템에 비해 냉난방 에너지 비용은 약 86% 절감되고 이산화탄소 배출량은 67%가 저감될 것으로 보고 있습니다.

강릉녹색도시 해양심층수 복합이용 방안