<그림. 바이너리 발전의 구조
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

일본, 미이용 에너지를 유효 활용하는 바이너리 발전 동향

- 배열·배온수를 재이용-시스템 수주 본격화 / 지열·온천에서 적용

버려지는 온수나 공장 폐열 등에서 새로운 에너지를 생산하는 바이너리 발전이 주목을 받고 있다. 초기 투자비가 낮고 재생 가능 에너지 고정가격 매입 제도(Feed-in tariff , FIT)나 전기 사업법 성령 개정에 의한 규제완화 등에서 도입이 활발하게 되어 장치 메이커 각사의 기술 개발도 가속되고 있다. 지열발전의 저변을 활용하는 온천 바이너리 발전 등의 확대가 기대되고 있다고 한다.

바이너리 발전이란 100도 미만의 공장배수나 온천 등의 열에너지를 이용하여 비점이 낮은 매체를 증발시켜 터빈 발전기를 작동시킨다. 열원 계통과 작동 매체 계통이라는 두 가지 열 사이클을 가지고 있기 때문에 바이너리(binary)라 명명되었다고 한다.

규제완화에 의해 일정 조건을 만족시키면 보일러 터빈 주임 기술자의 선임이나 신고, 정기 검사 등이 불필요하게 되는 등 발전 사업으로서의 길이 크게 열었다. 이것에 따라 일본 IHI 주식회사나 고베(Kobe, 神?) 제강소 등 메이커 각사가 수주 활동을 본격화하고 있다.

종합 마케팅 비즈니스의 후지(Fuji, 富士) 경제에 따르면 수요처는 산업시설, 지열발전소, 온천지라고 한다. 산업시설의 주된 도입처는 쓰레기 소각장, 제철소, 대형 로를 소유하고 있는 공장으로 잠재수요가 많다고 한다. 발전기기의 일본 국내 시장 규모는 2013년 약 4억 엔(약 40억 원)에서 2020년에는 46억 엔(약 460억 원)으로 확대될 전망이다.

2013년도에 신규 참여한 IHI는 터보차저(turbo charger)나 산업용 압축기 등 고도의 회전 기계 기술을 응용한 바이너리 발전 장치 `히트 리커버리(최대 송전단 발전 출력 20킬로와트)`를 투입하여 불과 2년 동안 수주는 증가하였고 상업용 전원에 접속할 수 있는 계통 연계 기능을 표준 장비한 기기 외에 여름철에도 안정 발전할 수 있는 강점 등이 호응을 받아 40대 이상의 수주 실적이 있으며 절반가량이 온천 전용이라고 한다.

제1호기는 후쿠시마(Fukushima, 福島) 현이 일본 임야청으로부터 수탁한 `20135년도 목질 바이오매스 에너지를 활용한 모델 지역 만들기 추진 사업`에서 목질 바이오매스 보일러와 소형 바이너리 발전 장치를 조합한 지역 열전공급 프로젝트로서 채용이 결정되어 안정 가동을 계속하고 있다. 온천 발전용으로서의 제1호기로는 시치미(Shichimi, 七味) 온천 호텔 수주로 현재도 가동 중이라고 한다.

산키(Sanki, 三機) 공업 주식회사는 쓰레기 소각 시설의 건설·운영 사업의 보완으로서 바이너리 발전 설비의 납입·설치를 개시하여 소각로 폐열을 유효 이용하기 위하여 기존 폐열 회수 노하우를 살린 고효율 발전을 제안하였다.

Asahi Glass 공장에서는 미국 기업 제품인 125킬로와트의 발전 설비를 납입하여 2015년 가을 이후 제2호 고객인 오이타(Oita, 大分) 현 유후인(Yufuin, 湯布院)의 온천 여관에 납입한 설비가 가동한다. 향후에도 쓰레기 소각 시설이나 지열발전 전용으로 제안한다.

다이이치(Daiichi, 第一) 실업 주식회사는 2014년 4월에 미국 Access Energy로부터 소형 바이너리 발전 장치의 일본 국내에서의 독점적 제조권과 동남아시아 지역에 있어서의 장치 판매권을 취득하였다. 자기 축수(磁氣軸受)를 채용한 고효율인 열 회수 시스템이 특징으로 2015년도에 일본 국내 생산을 시작할 계획이라고 한다.

다이이치 실업에는 규슈(Kyushu, 九州) 지구를 중심으로 지열, 온천 발전 안건으로 많은 거래 문의가 있어 오이타(Oita, 大分) 현 벳푸(Beppu, 別府)시에서는 500킬로와트 바이너리 발전소가 가동 중이다. 2015년 4월 시점 소각 플랜트 전용으로 합계 7대(가동 대수 6대), 지열·온천 전용으로 16대(가동 대수 5대)를 수주하고 있다.

고베(Kobe, 神?) 제강소는 세계 최초인 반밀폐형 추진기 터빈 방식을 채용한 간이형 바이너리 발전 장치 `마이크로 바이너리`를 상품화하여 작동 매체나 윤활유가 새지 않는 구조에 의해 장기적인 안정 운전이 가능하다. 발매 이후 온천 등 재생 가능 에너지의 활용이나 공장 배온수 재이용 등의 용도 전용으로 수주, 거래 문의가 많다고 한다.

또한 기존에 대부분 이용되고 있지 않았던 선박 엔진으로부터 배출되는 열을 열원으로서 바이너리 발전기로 발전하여 그 전력을 선박 동력의 보조 전원 등에 활용하는 기술 개발을 진행시키고 있는 것 외에 도시바(Toshiba, 東芝)와 공동으로 일본 환경성의 보조 사업으로서 건설을 진행시키고 있던 풍력·태양열·바이오매스를 열원으로 하는 바이너리 발전 시스템 `태양열 바이너리 발전 시험소`에서의 실증 시험을 실시하고 있다.

일본은 세계 3위의 지열 자원량을 가지고 있어 날씨에 좌우되지 않고 24시간 안정적으로 발전할 수 있는 지열발전은 베이스 로드 전원으로서 유력하다. 퍼텐셜은 크기는 하지만 대규모 지열발전소의 건설에는 조사, 개발로 10년 이상을 필요로 하여 지역과의 타협 등 해결해야 할 과제는 많다.

일본 경제산업성은 지열 개발 이해 촉진 관련 사업 지원 보조금을 지원하여 지역과의 공생을 도모해 열자원의 개발 촉진에 의욕을 보이고 있다.

일본에서 기존의 온천 등을 활용한 중·소규모의 지열 바이너리 발전은 보급기로 엔지니어링력이나 서비스 체제, 안전?안정성 등이 메이커의 차별화 요소가 될 것으로 전망되고 있다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr