본문내용
1. 지역난방의 정의와 특성
1.1. 지역난방의 정의
지역난방은 "아파트, 업무, 상업용 건물들에 개별 열생산시설을 설치하지 않고, 열병합발전소 등 첨단 오염방지설비가 완비된 대규모 열생산시설에서 경제적으로 생산된 열(온수)을 대단지 지역에 일괄적으로 공급하는 도시기반시설로서, 기존의 난방방식에 비하여 에너지 절약과 대기오염 물질 감소 효과가 우수한 난방시스템"이다. 즉, 열병합발전소나 소각장 등의 대규모 열생산시설에서 열과 전기를 생산하고, 이 열을 지역난방 배관을 통해 아파트, 상업용 건물 등에 공급하는 방식이라고 할 수 있다.
1.2. 지역난방의 장단점
지역난방의 장점은 다음과 같다. 첫째, 고효율의 열원설비와 폐열, 배열을 이용하므로 에너지가 절감된다. 즉 발전전용 설비에 비해 지역난방은 전기와 열을 동시에 생산하는 열병합발전설비로 에너지이용 효율을 두배로 높일 수 있다. 둘째, 설비의 집중화로 경제적인 운영관리가 용이하고 건축공사비가 절약된다. 특정 지역에 대규모 보일러가 설치되므로 개별적인 보일러 및 굴뚝 등이 필요하지 않아 건물의 유효 면적이 증대된다. 셋째, 고효율의 운전으로 대기 오염이 방지된다. 지역난방은 황산화물, 먼지, 질소산화물, 이산화탄소 등 대기오염 물질을 크게 감소시킬 수 있다. 넷째, 재해, 화재 등의 위험도가 낮아 안전성이 확보된다.
반면 단점은 다음과 같다. 첫째, 설비의 대형화로 초기투자비가 높다. 둘째, 대형 플랜트의 저부하인 경우 조절이 곤란하다. 셋째, 플랜트와 먼 곳에 떨어진 건물은 난방 효과가 낮다. 넷째, 배관에 의한 열손실이 크다.""
1.3. 지역난방의 역사
지역난방의 역사는 1877년 미국 뉴욕시 로크포트 지역에서 최초로 실시되었으며, 우리나라에서는 1985년 서울 목동아파트 단지가 처음 도입되었다"".
지역난방은 그동안의 난방방식과 달리 아파트, 상가, 빌딩 등의 개별 난방시설을 따로 갖추지 않고 대규모의 열생산시설에서 경제적으로 생산된 열을 일정 지역 전체에 일괄 공급하는 도시 기반시설의 난방방식으로, 에너지 절감 효과와 공해감소 효과가 뛰어나 세계적으로 빠르게 확산되고 있다"".
현재 국내에서는 분당, 산본 등의 수도권 외곽도시와 대구지역을 포함해 부산 해운대 신도시까지 지역난방이 공급되고 있으며, 전국 총 가구수의 5%에 공급되고 있어 세계 14위를 차지하고 있다"".
2. 지역난방 방식
2.1. 열전용 방식
열전용 방식은 주로 저압 보일러를 사용하여 열원을 공급하는 방식이다. 다른 방식에 비하여 초기투자비가 적게 들며 열수요와 연계하여 다수의 증기 보일러를 단계적으로 단기간에 설치할 수 있어 투자에 탄력성이 있다. 그러나 단일 열만을 생산하므로 경제성이 떨어지며 설치부지가 많이 필요하다는 단점이 있다.
열전용 방식은 주로 저압 보일러를 활용하여 열을 생산하는 시스템이다. 다른 방식에 비해 초기 투자비가 적게 들며 열 수요에 맞추어 단계적으로 보일러를 설치할 수 있어 유연성이 높다. 그러나 전기와 열을 동시에 생산하지 않기 때문에 경제성이 상대적으로 낮고 보일러 설치를 위한 부지가 많이 필요하다는 단점이 있다.
따라서 열전용 방식은 초기 투자비가 적고 유연성이 높아 단기간에 열 공급 체계를 구축할 수 있지만, 에너지 효율이 상대적으로 낮고 부지 확보에 어려움이 있는 것으로 볼 수 있다.
2.2. 열병용 방식
2.2.1. 열병합 발전방식
열병합 발전방식은 종합 에너지 시스템에 의한 에너지의 효율적인 이용 방식으로서 보일러에서 생산된 증기를 터빈 발전기에 통과시켜 전력을 생산하고, 배출되는 저압증기를 다시 지역난방에 이용함으로써 에너지의 효율을 높이는 방식이다.
열병합발전 시스템은 산업체, 건물 등에 필요한 전기?열에너지를 보일러 가동 및 외부 전력회사의 수전에 의존하지 않고 자체 발전시설을 이용하여 일차적으로 전력을 생산한 후 배출되는 열을 회수하여 이용하므로 기존 방식보다 30~40%의 에너지 절약효과를 거둘 수 있는 고효율에너지 이용기술이다. 원동기 종류방식에 따라 증기터빈 방식, 가스터빈 방식, 디젤엔진 방식, 가스엔진 방식으로 분류되며, 적용형태에 따라 자가발전 방식, 집단에너지 공급방식으로 분류된다.
열병합발전 시스템의 장점으로는 전력과 열에너지를 동시에 생산하며, 배열을 효과적으로 이용함으로써 종합에너지 이용효율을 향상시킬 수 있고, 전력 자체생산으로 계약전력 감소에 의한 전력요금 저감 및 전력회사에 역판매 시 전력판매 수입이 가능하며, 청정연료인 도시가스 이용 시 이산화탄소 억제 및 환경공해 문제에 기여할 수 있다.
단점으로는 투자비가 비교적 크고, 시설단위가 작으며, 화석연료를 주로 사용함으로써 향후 연료비의 불확실성, 규모의 비경제에 따른 사업참여 위험성이 있으며, 열 및 전력수요의 비율이 적절치 않거나, 수요 변동의 불확실성이 클 경우 에너지 이용효율에 의한 이득이 투자비의 자본회수 소요를 초과할 가능성이 있다.
2.2.2. 쓰레기 소각로 방식
쓰레기 소각로 방식은 도시에서 발생되는 쓰레기를 소각 처리함으로써 발생되는 열을 이용하여 증기 또는 온수를 생산하여 이를 난방 또는 전력생산에 이용하는 방식이다. 쓰레기의 발열량은 계절에 따라 변동요인이 크지만 발열량이 낮을 때는 연소시 보조연료를 공급함으로써 조절할 수 있다. 쓰레기의 소각 처리시에 발생하는 폐열의 이용 기술은 특히 서구에서 발달하였고, 미국·일본 등지에서도 그 이용이 확대되고 있으며, 우리나라의 경우 목동 및 수도권 시도시에서 현실화 되고 있다."
2.2.3. 산업폐열 회수방식
산업폐열 회수방식은 시멘트 공장, 제철소, 제지공장, 석유화학공장이나 공업단지 내에서 발생되는...
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