분석 대상 열원은 온도차에너지 중 하수처리수, 하천수 및 농업용저수지를 대상으로 하였으며, 지역적으로는 ｢농어업･농어촌 및 식품산업기본법｣에 정의된 전국 읍･면지역을 대상으로 하였다.

먼저 하수처리수는 동절기에는 수온이 약 12℃ 정도로 외기보다 약 9℃ 정도 높으며 하수 유입량이 거의 일정하며, 수온 또한 외기온도에 비해 변동의 폭이 적은 안정된 열원이라 할 수 있다. 본 논문에서 하수처리수의 열원은 “2012년 공공하수처리시설 운영관리”자료를 기준으로 전국 528개 하수처리장을 대상으로 하였으며, 온도차(Δt)는 5℃²⁾를 적용하여 부존량을 산출하였다. 또한 하수처리수는 각 처리장별 처리방식, 운영패턴, 재이용현황, 기상, 계절 등 다양한 요소에 의하여 변하며, 처리조의 수위와 연동하여 방류하는데 하수처리수 이용가능량은 지역난방시설의 하수처리수 이용량의 평균비율인 30%(용인 32%, 탄천 27.5%, 마곡 30%)를 적용하였다.

하천수를 열원으로 사용하기 위해서는 계절별 하천의 수온, 유량 등의 자료로 부존량을 산정한다. 윤형기(2005)를 참고하여 하천수 부존량 산정 시 유량은 신뢰도 높은 지점을 선별하고 그 지점의 유량자료를 이용하여 다른 지점의 유량을 유추하는 비유량법으로 산출하였으며, 사용된 하천수의 수온이 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 전체 유량의 1%를 이용가능량으로 산정하였고 이용 온도차는 5℃³⁾를 적용하였다.

농업용저수지 열원은 “2013년 농업생산기반정비 통계연보”자료를 기준으로 전국 17,477개소를 대상으로 하였으며, 동절기 최소 온도차인 3℃를 기준으로 부존량을 산출하였다. 이용가능량은 사용된 저수지수의 수온이 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 유효저수량의 1%(미국 코넬대학교 내 Cayuga호수 이용 냉난방시스템 적용 시 0.68%이용을 참고)를 적용하였다.

부존량은 열에너지 기본 공식인 유량, 비열, 출입 온도차의 곱으로 계산하였다.

이용가능량은 물리적 조건, 기술적 조건 등의 제약을 고려하고 현시점 혹은 장래에 개발이 기대되는 에너지량을 말한다. 즉, 냉동기 또는 열펌프를 사용하는 것을 가정하고 온도변화에 따른 성적계수 변화를 고려하여 정의한다. 여기서는 신･재생에너지 설비심사(GT101)의 물 대 물 열펌프유닛 최소 성능기준인 냉방 COP 4.3, 난방 COP 3.6을 적용하여 산출하였다.

전국 528개 하수처리장 중 도시지역에 위치한 하수처리장을 배제한 농어촌 지역의 부존량은 6,555Tcal/y로 산출되었으며, 이용 가능 열량은 4,318Tcal/y였다.

농어촌지역의 하천수 부존량(우리나라 하천수이용에 기준이 되는 전체 수자원총량은 남한의 연평균 강수량 × 국토면적으로 산정)은 전체 하천수 부존량(192,000Tcal/y) 및 냉난방 이용 가능량(1,633Tcal/y)에 전 국토면적 중 도시지역을 제외한 농어촌지역 면적의 비율인 85.2%를 곱하여 산출하였다.

산출 결과, 부존량은 163,776Tcal/y, 이용가능량은 냉방으로 1,036Tcal/y, 난방으로 617Tcal/y 이용 가능한 것으로 추정되었다.

Fig. 1. 
Reserves & available capacity of treated sewage

Fig. 2. 
Reserves & available capacity of river water

농어촌지역에 위치한 저수지 16,422개소를 대상으로 유효저수량은 2,664,668,000m³이고, 부존량은 7,994Tcal/y이다. 그리고 이용가능량은 냉방 52Tcal/y, 난방 89Tcal/y로 분석되었다.

Fig. 3. 
Reserves & available capacity of agricultural reservoir

Fig. 4. 
Available capacity by heat sources

(1) 하수처리수

｢물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률｣에서 하수처리수 재이용의 경우 사업시행자가 공공하수도관리청¹⁾과 공공하수관리청 외의 자로 나누어지며, 공공하수관리청이 하수처리수를 재이용하거나 이를 필요로 하는 자에게 공급하기 위하여 재이용시설을 설치하려면 환경부장관의 설치 승인을 받아야 한다. 하･폐수처리수 재이용시설을 설치 승인하는 경우에는 국토교통부장관과 미리 협의하여야 한다. 하･폐수처리수 재이용사업자는 하･폐수처리수 재이용시설이 완공된 후 하･폐수 재처리수의 수질검사를 하고 그 결과를 환경부장관에게 보고하여야 한다.하･폐수 재처리수를 공급하는 공공하수도관리청 및 하･폐수처리수 재이용사업자는 하･폐수 재처리수를 공급받는 자에게 환경부령으로 정하는 바에 따라 요금을 받을 수 있다.

(2) 하천수

｢하천법｣에서 하천수는 타인의 권리와 공공의 이익을 침해하지 아니하고 물 관리에 지장이 없는 범위 안에서 사용되어야 하며, 모든 국민이 그 혜택을 고류 향유할 수 있도록 배분되어야 한다. 생활･공업･농업･환경개선･발전･주운(舟運) 등의 용도로 하천수를 사용하려는 자는 국토교통부 장관의 허가를 받아야 한다. 국토교통부장관은 허가를 한 때에는 관할 시･도지사에게 통보하여야 한다.

하천의 인근에서 지하수를 채취할 경우 ｢지하수법｣ 제7조에 따른 지하수영향조사 결과 하천의 수량에 영향을 미치는 것으로 인정되는 때에는 하천관리청은 그 지하수를 채취하는 자로부터 하천수 사용료를 징수할 수 있다.

(3) 농업용저수지

｢농어촌정비법｣에서 농어촌용수는 농어촌지역에 필요한 생활용수, 농업용수, 공업용수, 수산용수와 환경오염을 방지하기 위한 용수를 말한다. 용수의 성격을 광의의 농업용수로 해석하여 두가지 방법으로 검토하였다. 첫 번째는 농업생산기반정비사업 중 농어촌용수개발사업, 또는 그 밖의 농지를 개발하거나 이용하는 데에 필요한 사업으로 시행 가능하다. 그러나 농업생산기반정비사업이 주로 농지의 규모화, 저수지, 양배수장, 방조제 등 시설물 및 농수산물의 생산･가공･저장･유통 시설 등 영농시설의 기반시설정비에 포커스를 맞춘 사업으로 저수지 용수 이용에 관한 사업으로 시행하기에는 성격이 상이하다. 둘째로 농어촌 용수 이용 합리화 계획으로 농어촌정비법 제15조에 의거 농림축산 식품부장관은 농어촌용수의 효율적인 개발･이용 및 보전 등을 위하여 농어촌용수 이용 합리화 계획을 세우고 추진하여야 한다. 이 부분에서는 농어촌용수 이용 합리화 계획은 있으나 사업의 절차가 명시되어 있지 않다. 향후 저수지 용수를 이용한 에너지 공급 사업을 하기 위해서는 농어촌 정비법의 일부 개정이 필요할 것이다.

(1) 집단에너지 사업법

집단에너지란 많은 수의 사용자를 대상으로 공급되는 열 또는 열과 전기를 말하며, 집단에너지사업이란 난방용, 급탕용, 냉방용의 열 또는 열과 전기를 공급하는 사업을 말한다.

집단에너지사업을 하려는 자는 공급구역별로 사업계획서, 신청인 이력서, 구비서류 등을 제출하여 산업통상자원부장관의 허가를 받아야 한다. 허가를 득한 후 사업자는 산업통상자원부장관이 정하는 기간 내에 공급시설을 설치하고 사업을 개시하여야 한다. 또한 사업자는 사용시설이 기술기준에 맞는지 산업통상자원부령이 정하는 바에 따라 점검하여야 하며, 사업자와 사용자는 집단에너지시설을 기술기준에 맞도록 유지하여야 하며, 안전관리규정을 정하여 사업을 개시하기 전에 산업통상자원부장관에게 신고하여야 한다.

(2) 신에너지 및 재생에너지 개발이용보급촉진법률

2014년 7월 21일 신재생에너지공급의무화제도(RPS)의 이행여건 개선 및 FTA 체결에 따른 농가지원대책의 일환으로 화력발전소에서 발생하는 온배수를 신재생에너지로 지정할 예정으로 관련 설비의 지원 근거 마련을 위해 온배수 활용설비를 신재생에너지 설비로 지정하였다. 제2조 11항에 발전소 온배수를 이용한 에너지설비를 추가하였다. 이후 2015년 3월 30일 시행령을 개정하였는데 해수가 가진 열에너지를 활용하여 농가의 난방열원 등으로 재활용하는 에너지 순환형 모델 보급 활성화를 위해 수열에너지의 기준 및 범위를 설정하여 신재생에너지로 지정하였다. 하천수 등 담수를 활용한 온도차에너지는 해당되지 않았지만 행후 온도차에너지 이용 확대에 초석이 될 것으로 보인다.