LNG냉열의 산업적 활용가능성을 검토하며 지역과 상생하며 지역경제 성장모델을 발굴하기 위한 공론의 장이 열렸다.
당진시개발위원회는 11월12일 당진상공회의소 대강당에서 ‘제2회 당진시 LNG냉열 활용과 지역경제 활성화전략 정책포럼’을 개최했다고 밝혔다.
이번 포럼 석문국가산업단지에 건설 중인 제5 LNG기지 건설과 관련해 확산되고 있는 주민 불안감을 해소하며 향후 당진LNG기지에서 발생하는 초저온에너지인 냉열을 지역의 새로운 성장동력으로 활용하기 위한 논의를 위해 기획됐다. 당진시민 및 의정 관계자 및 LNG냉열산업 관계자 등 100여명이 참석했다.
포럼은 5개의 주제발표와 청중토론으로 구성됐다. △LNG냉열 기술현황과 정책 발전방향(이동건 지이엘 대표/공학박사) △LNG냉열 사업모델과 추진방안(송재형 테라플랫폼 사업본부장/공학박사) △LNG냉열 사업추진과 재원마련 대책(박현규 HKL파트너스 대표) △LNG냉열 안전 규제현황 및 법제도 개선방안(방효중 한국가스안전공사 안전연구실장/공학박사) △LNG냉열 활용 신개념 에너지생산·저장시스템 개발 및 다양한 활용방안(황지현 한국에너지공과대학교 교수) 등의 주제발표가 진행됐다.
“LNG냉열활용 E도시 ‘당진’되길”
신완순 당진시개발위원장은 개회사를 통해 “제5 LNG기지 건설은 단순한 에너지공급 인프라를 넘어 당진시에 활력을 불어넣으며 새로운 성장동력이 될 잠재력을 지니고 있다”라며 “LNG냉열이 이 잠재력을 현실화시킬 핵심 열쇠이며 효율적 에너지운용과 탄소중립이 중요한 시대 속 LNG 기화과정에서 발생하는 에너지의 고부가가치를 주목해야한다”고 강조했다.
이어 “LNG냉열은 데이터센터 냉각, 스마트팜, 콜드체인물류센터 등에서 활용될 수 있으며 이 가운데 당진만의 지리적·산업적 특성을 반영한 전략적 산업모델 개발이 시급하다”라며 “스마트팜·첨단양식업에 적합한 간척지나 해양자원 및 서해안 요충지라는 지리적 장점을 바탕으로 실질적 사업화전략을 도출해야 한다”고 덧붙였다.
황침현 당진시 부시장은 축사를 통해 “기후위기 대응과 에너지 패러다임전환이 국가와 지방정부 모두가 직면한 핵심과제”라며 “제5 LNG기지에서 발생하는 냉열을 기반으로 순환형 에너지시스템을 구축한다면 탄소배출을 최소화하며 산업 경쟁력 강화에도 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
이어 “이번 포럼이 대한민국 에너지산업의 새로운 가능성을 여는 핵심 출발점이 되길 기대한다”라며 “바쁘신 가운데 당진시에 꼭 필요한 자리를 만들어준 신완순 위원장에게 특별히 감사인사를 전한다”고 밝혔다.
서영훈 당진시의회 의장은 “LNG냉열 자원의 효율적 활용은 미래산업 지형을 다시 설계할 핵심 열쇠이며 당진은 에너지 중심도시로 성장해온 만큼 지속가능한 미래산업 전략을 모색해야 하는 분기점에 서 있다”라며 “포럼논의 결과가 지역경쟁력 확보와 경제활력 창출의 실질적 계기가 되기를 바란다”고 말했다.
LNG냉열 ‘폐기’에서 회수·재활용 전환 필요이동건 지이엘 대표는 ‘LNG냉열 기술현황과 정책 발전방향’을 주제로 발표했다. 버려지고 있는 LNG냉열의 열량을 강조하며 당진 제5 LNG기지 건설과 함께 확보가능한 초저온 냉열자원에 대한 기술적·산업적 활용모델을 제시했다.
이 대표 “국내 LNG수입량 기준으로 활용되지 못한 냉열은 ‘원자력발전소 1.23기’ 수준에 해당한다”라며 “LNG냉열은 단순히 남는 열에너지가 아니라 ‘산업과 경쟁력을 재편할 수 있는 에너지 자산’으로 접근해야 한다”고 강조했다.
이어 “LNG 1kg이 변화할 수 있는 잠열은 약 200kcal에 이르며 CO₂ 감축가능성은 15만톤 이상으로 추산된다”라며 “냉열은 단순 냉방자원이 아니라 데이터센터·스마트팜·해양양식·콜드체인산업 전체를 설계할 수 있는 엔지니어링 파라미터”라고 정의했다.
냉열을 적용할 수 있는 산업군으로는 AI·빅데이터·클라우드 등 첨단 IT서비스 등에 최적화된 초대형 데이터센터 열관리시스템이나 유리온실기반 스마트팜·도시형 농업 및 냉동·물류·저온유통 산업허브 등이 있을 수 있다.
일본의 경우 버려지는 냉열을 효율적으로 활용하고 있다. 한국은 LNG냉열을 100% 폐기하고 있지만 일본은 냉열을 50~60%수준 회수 후 해수로 배출하고 있다. 도쿄가스의 경우 이를 냉동·냉장물류센터 등에서 활용해 전력비용을 60~78%까지 절감하고 있다. 이외에도 초저온 급속냉동을 통해 보관품의 신선도를 최적으로 유지할 수 있으며 장기 저장을 가능케 한다. 또한 전기를 최소한으로 사용하기 때문에 탄소배출권 획득 대상이 된다.
이 대표는 “현재 베트남 티바이지역에서 -80℃~ -70℃급 SF(Super Freezing)시스템과 히트펌프를 결합한 100% 냉열활용시스템 실증설계를 진행 중”이라며 “일본이나 베트남 사례처럼 한국 또한 폐기중심 구조에서 회수·재활용경로 구축으로의 전환을 고민해야 한다”고 강조 했다.
냉열을 산업적으로 활용하기 위해서는 냉매선택도 핵심변수가 된다. LNG와 열교환 시 적합한 냉매를 찾기위해서는 △응고점 △GWP △잠열용량 △팽창비 등 4대 열역학 기준요소를 살펴봐야 한다. 특정 냉매는 응고점이 적합해도 GWP가 크며 어떤 냉매는 자연냉매지만 잠열이 충분하지 않아 최적 조합설계가 중요하다.
이 대표는 “냉매 사용온도에 따라 가능여부가 결정될 가능성이 다수이며 최적은 R23이지만 GWP가 1만4,800에 달해 차선책으로 R32가 LNG열교환 시 적합한 냉매로 볼 수 있다”라며 “냉열설계는 시설 개별 설계가 아니라 ‘낮은 온도대에 맞춘 산업용 열역학플랫폼 구축작업’”이라고 강조했다.
현재 당진 LNG기지에 적용될 해수식 기화장치(ORV: Open Rack Vaporizer) 변화 필요성도 언급됐다. ORV는 운전과정에서 대량의 냉열이 해수와의 열교환 후 폐기되는 구조적 문제를 안고 있어서 냉열활용을 위해서는 ‘냉열 회수·분배 중심체계’로 재설계가 필요하다.
이 대표는 “LNG냉열은 당진의 미래산업 구조를 바꿀 수 있는 국가급 전략 요소로 정책·기술·산업이 결합된 ‘냉열경제 모델’을 구축해야 한다”라며 “특히 기존의 기화중심 ORV설비만으로는 냉열활용이 불가능하기 때문에 정책 의사결정단계에서 설계기준이 변경될 필요가 있다”고 강조했다.
‘LNG냉열’ 당진 산업재편 핵심인프라 송재형 테라플랫폼 사업본부장은 ‘LNG냉열 사업모델과 추진방안’을 주제로 발표했다. 앞선 이 대표의 발표가 LNG냉열이 지니고 있는 잠재력을 확인했다면 송 본부장은 LNG냉열을 활용해 당진에 맞춘 산업·고용·전환 모델 필요성을 제언했다.
송 본부장은 “당진은 현재 석탄 화력발전 37년체제의 종료와 일자리·세수기반 붕괴의 위험에 직면해 있다”라며 “석탄화력 1·2호기 폐쇄가 2029년에 시작되며 남은 발전자원도 4~5년 내 종료될 수 있기 때문에 지역이 의존해온 기존 탄소기반 경제모델의 변화를 꾀할 시점”이라고 강조했다.
당진과 비슷한 과정을 겪은 독일의 사례가 소개됐다. 독일에서는 400억유로를 투입해 폐탄광지역을 ‘신재생·디지털융합 산업지대’로 바꾼 사례가 있다. 정책의 핵심은 ‘선 재원확보 후 사업설계’였다. 또한 탄광·화력 종사자의 고용·기술전환을 포함한 장기형 패키지제도도 전환의 동력이 될 수 있었다.
송 본부장은 “당진 역시 석탄기반의 산업도시이자 피해 도시라는 이중 지위를 갖고 있다”라며 “당진은 이를 기반으로 지역산업 전환의 정당성과 우선순위를 확보해야 한다”고 강조했다.
냉열활용 산업모델 핵심타깃으로는 ‘AI·데이터센터기반 에너지 수요시장’이 제안됐다. AI대전환 시대속 가장 많은 전력을 사용하는 산업은 데이터센터이며 실제 데이터센터 전력수요는 기존 산업대비 기하급수적 수준으로 확대될 것으로 예측된다. 데이터센터 한 기 단위의 에너지 소비는 기존 산업공장대비 배로 증가할 것이며 냉각부담은 에너지비용·탄소배출증가로 직결된다.
송 본부장은 “앞으로의 산업경쟁력은 단지 전력을 얼마나 확보하느냐가 아니라 냉각·열관리 비용을 얼마나 줄일 수 있느냐에 달려 있다”라며 “LNG냉열 활용은 데이터센터 및 디지털인프라시장의 ‘최소 요구조건’이 될 것”이라고 분석했다.
이어 “현재 데이터센터 입지경쟁은 전력보다 냉각솔루션 확보 능력에서 승부가 나고 있다”라며 “전북도 새만금이나 전남도 해남 등은 대규모 데이터센터 투자가 이미 진행 중이며 당진은 이를 넘어설 수 있는 냉각경쟁 우위도시가 될 수 있다”고 강조했다.
냉열산업은 지역내부에서 순환가능한 산업 생태계 모델이 될 수도 있다. 기화과정에서 기존 해수 열교환 방식(ORV)대신 냉열 재활용형 설비를 적용할 경우 COP(성적계수)효율이 기존 대비 5~10배 향상될 수 있다. 이 때문에 냉열활용은 △신재생에너지 대체효과 △온실가스 감축 △산업단지 운영비절감 등의 효과를 불러일으킨다.
송 본부장은 “LNG냉열은 당진이 석탄이후 산업구성을 다시 설계할 수 있는 핵심인프라”라며 “냉열활용 테스트배드이자 정책실증 도시로서 국가지원을 확보한다면 당진은 단순 에너지도시가 아닌 ‘에너지기반 첨단 융복합 산업허브’로 재도약할 수 있다”고 말했다.
LNG냉열활용 현실적 비즈니스모델 구축 필요박현규 HKL파트너스 대표는 ‘LNG냉열 사업추진과 재원마련 대책’이라는 주제로 냉열사업 추진을 위한 현실적인 비즈니스모델을 검토하며 시장성에 대해 제언했다.
박 대표는 “LNG냉열은 기술적으로 이미 증명된 에너지자원이지만 비즈니스모델과 시장성에 대한 검토가 필요하다”라며 “재원·입지·수요·수익성이 증명되지 않는다면 기술적 장점이 있다해도 시장에서는 실패할 수 있다”고 지적했다.
이어 “평택에 위치한 한국 초저온 사례를 살펴보고 싶은데 평택사례의 경우 기술적으로 정상 가동됐으며 설비 투자비도 기존대비 5~10% 저렴했음에도 불구하고 손실이 발생한 것으로 알려져 있다”라며 “이를 통해 냉열품질이 좋아도 ‘고객이 오지 않으면’ 사업은 실패할 수 있으며 냉장·냉동창고 시장은 이미 포화이기에 냉열자체가 임차인 확보를 보장하지 않는다”고 주장했다.
LNG 냉열사업의 최대 리스크는 지역적 제약으로 언급되곤 한다. LNG터미널과 멀어지면 경제성이 붕괴될 수 있다. 박 대표는 평택 한국 초저온 사례역시 기화·냉열회수·활용 등의 구조가 직결형 배관이 아닌 ‘운송기반’ 모델로 설계돼 수익성이 저하될 수 밖에 없었다고 짚었다.
박 대표는 “당진에 냉동창고만 짓는다면 평택보다도 상업적 성공가능성이 낮다고 본다”라며 “냉열기반시설은 단일시설이 아니라 생산·가공·보관·물류·판매 등을 아우르며 장기 구매자까지 포함된 구조 ‘수요가 연결된 산업 클러스터’로 구축돼야 한다”고 강조했다.
당진의 지형·산업·시장접근성을 고려했을 때 육상양식이 최우선 모델로 제언됐다. 육상양식은 본질적으로 에너지산업이며 냉열이 접목될 시 에너지비용 구조가 크게 절감될 수 있다.
박 대표는 “데이터센터분야는 기대가능성은 존재하나 초기 대규모 추진은 위험할 수 있다”라며 “데이터센터 운영비용 구조를 분석해보면 전력사용량 중 약 40%는 냉각·설비운영비용인데 만약 냉열을 활용한다면 이 중 70~80%가 절감 가능할 것이나 데이터센터는 확실하지 않으면 진입하지 않는다”고 말했다.
이어 “대형 데이터센터는 실증되지 않은 냉각인프라에 쉽게 들어오지 않는다”라며 “투자금 확보 이전에 운영성 검증 1,000kw급 모델을 먼저 구축해야 할 것”이라고 강조했다.
당진시, LNG냉열활용 실증 도시 가능성 높아방효중 한국가스안전공사 안전연구실장은 ‘LNG냉열 안전 규제현황 및 법제도 개선방안’을 주제로 LNG냉열 활용 활성화를 위한 법적 가능성에 대해 설명했다.
방 실장은 “우리나라는 법에 근거하지 않는 사업은 추진할 수 없는 체계이며 미국은 ‘하지 말라는 것만 금지’하는 네거티브 방식이지만 한국은 ‘허용된 것만 가능’한 포지티브 시스템을 갖고 있다”라며 “기술이 있어도 제도가 없으면 사업은 불가능하며 LNG냉열사업 역시 기술부족의 문제가 아닌 ‘사업수행의 법적 근거 부족’이 핵심 장애 요소”라고 지적했다.
LNG냉열은 이미 산업적 가치가 명확히 제시됐다. 에너지절감 및 탄소중립 달성이 가능하며 신산업 창출측면에서 기회요인과 리스크요인이 동시에 존재하는 특수 에너지자원으로 정의될 수 있다.
방 실장은 “현재 정부는 냉열활용 정책방향을 제14차 장기 천연가스 수급계획에 반영했다”라며 “해당 계획에는 냉열을 액화수소, ASU(Air Separation Unit) 시설, 냉장·냉동 산업에 활용하는 정책로드맵이 포함돼 있다”고 설명했다.
이어 “도시가스사업법 개정을 통해 ‘LNG 냉열이용자’ 개념이 법적으로 신설됐으며 냉열을 도시가스 소매사업자 및 일반 공급자 판매가 가능한 법적체계가 마련됐다”라며 “이제는 법체계가 없어서 못 하는 단계가 아니라, 세부 기준 확정을 앞두고 있는 상태로 전체적인 준비도는 80~90% 수준”이라고 설명했다.
현행 법체계에서는 LNG 인수기지 외부에 냉열배관 설치가 허용되지 않는 구조다. 이 때문에 결과적으로 탱크로리 운반 및 현장 재기화 방식이 불가피하다. 이는 평택 한국초저온사례에서 확인됐듯 운송비·추가 설비비·운영 안정성 저하라는 한계를 갖게 된다. 탱크로리 기반 운송이 지속될 경우 사업성은 떨어질 수 밖에 없다는 설명이다.
또한 실증을 위해 필요한 설계기준으로 △단열재 규격 △배관등급 △내진설계 △신축흡수 조치 △모니터링 체계 등이 필요하다. 해당 세부 기술 기준은 공사 내부에서 이미 초안이 마련되고 있다.
방 실장은 “법이 완성되기까지 기다리면 늦으며 규제 샌드박스를 활용해 사업의 가능성을 확인하길 바란다”라며 “ 당진이 지리적으로 LNG 인수기지 접근성이 확보돼 실증 도시 후보지로 최적의 소전을 확보하고 있기 때문에 당진이 먼저 실행하면 기준이 따라올 수 있다”고 강조했다.
LNG냉열 다양한 산업확정성 고려 필요황지현 에너지공과대학교 교수는 ‘LNG냉열 활용 신개념 에너지생산·저장시스템 개발 및 다양한 활용방안’을 주제로 냉열의 학술적·산업적 가치에 대해 발표했다.
황 교수는 “냉열은 단순 냉각자원이 아니라 열역학적 플랫폼으로 바라봐야 하며 LNG냉열의 활용범위를 기존 냉동·저온물류산업을 넘어 수소·공기액화·탄소저감·에너지저장(ESS)분야로 확장해 나갈 수 있다”라며 “LNG냉열이 활용될 수 있는 가장 고부가가치 영역은 그린수소 전 단계인 블루수소 생산 및 CO₂ 액화, 데이터센터 열관리, 냉동창고 시스템 고도화 등”이라고 제시했다.
LNG냉열은 블루수소 생산에 큰 핵심 변수가 될 수 있다. ATR(Autothermal Reforming)은 메탄(C₁H₄)의 △고온분해(1,000℃급) △자연발화 △부분산화(POX) △흡열반응 △발열반응 등이 동시 작동하는 특수 공정으로 정의된다. 이 과정에서 중요한 기술요소는 산소 공급(ASU: Air Separation Unit)이다. 산소는 공기액화분리(ASU)시스템을 통해 생산되며 이때 LNG냉열을 사용할 시 에너지 효율이 극적으로 향상될 수 있다.
LNG냉열은 ‘미래형 에너지 저장기술(ESS)’로도 확장될 수 있다. 공기액화는 남는 전기를 활용해 공기를 액화해 필요 시 재기화하며 전력을 재생산하는 방식이이다. 현재 이는 수소나 리튬배터리 대체형 장기저장 기술로 연구되고 있다.
황 교수는 “풍력과 태양광의 가장 큰 문제는 간헐성인 상황인데 액체공기 ESS는 이를 해결할 수 있는 대안이 될 수 있다”라며 “LNG냉열 사용 시 필요한 냉각공정의 20℃ 구간만 추가 냉각하면 되므로 시스템 효율이 비약적으로 증가할 수 있을 것”이라고 설명했다.
LNG냉열의 산업분야 확장은 △냉동창고 △데이터센터 냉각 △블루수소 생산 △CO₂ 액화·저장 △공기 액화 ESS △전력-열-수소 복합형 에너지 허브 등으로 전개될 수 있다.
황 교수는 “LNG냉열은 기술선택이 아니라 설계방향의 문제”라며 “냉열은 ‘저온’이 아니라 ‘산업 확장성’으로 바라봐야 하며 당진은 테스트베드가 아니라 에너지 전환형 도시 모델을 설계할 수 있어야 할 것”이라고 강조했다.
