공장은 에너지를 쓰기만 하는 곳이 아니라, 엄청난 양의 에너지를 버리는 곳이기도 합니다. 연료를 태우고 전기를 돌려 무언가를 데우고 녹이고 말리는 동안, 투입한 에너지의 상당 부분이 제품이 아니라 열의 형태로 빠져나가기 때문입니다. 이렇게 쓰이지 못하고 버려지는 열을 산업 폐열이라고 부릅니다.
산업 폐열이 나오는 곳
산업 폐열은 공정이 할 일을 하고 남은 열, 또는 애초에 쓰이지 못하고 새어 나간 열입니다. 주로 세 가지 경로로 공장 밖으로 나갑니다.
버려지는 폐열의 규모
미국 에너지부는 산업에 투입되는 에너지의 약 20~50%가 폐열로 빠져나간다고 봅니다. 국내에서는 에너지경제연구원이 2023년에 처음으로 그 규모를 추정했는데, 산업단지 제조업에서만 한 해 640만 toe가 나와 국내 지역난방이 한 해 쓰는 열의 약 두 배에 이릅니다. 특히 100°C 안팎의 저온 폐열은 공정에 다시 쓰기 어려워 대부분 그대로 버려지고 있습니다.
폐열 회수가 어려운 이유
폐열이 이렇게 많은데도 대부분 버려진 데에는 세 가지 벽이 있습니다. 온도가 공정이 원하는 수준보다 낮거나, 열이 나오는 시간에 쓸 곳이 없거나, 쓸 곳이 멀리 있어 옮기는 사이에 식어 버리는 것입니다. 벽마다 해법도 있어서, 온도는 히트펌프로 끌어올리고, 시간은 저장으로 메우고, 거리는 열을 담아서 옮기면 됩니다.
결론
폐열은 이미 만들어진 에너지라, 다시 쓸 수 있다면 그만큼 연료를 덜 태워도 됩니다. 관건은 열이 있느냐가 아니라 필요한 온도로, 필요한 때에 쓸 수 있게 만드느냐입니다.
IsoTES®는 GIGAette가 개발하는 정온 열에너지 저장 시스템으로, 폐열을 담아 두었다가 필요한 때에 같은 온도로 내보내는 것을 목표로 합니다.
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참고 자료
- 박상규·오세신, 「산업단지 열 소비 특성 분석 및 폐열 잠재량 산정 연구」, 에너지경제연구원 기본연구보고서 23-11 (요약: 이슈페이퍼 24-11) — 국내 산업단지 폐열 발생량 연간 640만 toe, 최종에너지 소비 대비 평균 13.7%, 집단에너지 지역난방 소비량(280만 toe)의 약 두 배
- U.S. Department of Energy, “Waste Heat Recovery Basics” — 산업 투입 에너지의 20~50%가 배기가스·냉각수·설비 및 제품 표면을 통해 폐열로 손실