도시건물의 물-에너지 넥서스 활성화

원문 : <KEI 포커스> 도시 건물에 대한 물 순환이용 정책과 물-에너지 넥서스

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  물의 공급·분배 및 수거·처리를 위해 대규모 중앙 집중화된 도시의 물이용 시스템은 복합적 위기로부터 지속가능성이 위협받고 있는 중

  
  
  
  
  • 기후변화
  
  
  • 물 인프라 노후화
  
  
  • 감염병 확산
  
  
  
  

  2050 탄소중립 달성을 위한 경제·사회 모든 영역에서의 노력이 시작된 가운데, 도시 건물에서의 에너지 효율 향상과 온실가스 감축을 위한 혁신적 방안으로 물(Water)-에너지(Energy) 넥서스(Nexus)를 반영한 분산형 물 순환이용의 활성화를 위한 정책적 노력 필요

  
  


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  '분산형 물 순환이용'이란 기존의 중앙집중형인 상하수도 시스템을 대신하여 건전한 물 순환과 수생태 환경의 보전을 위해, 단일 건물단위 또는 지역단위(다중 건물 규모)에서 화장실, 세척, 조경 등의 비음용 용수를 생산하고자 빗물, 냉방응축수, 유출지하수, 오수 및 하폐수처리수, 온배수 등 다양한 형태의 원수를 수집？처리하여 용도에 맞게 효율적으로 이용하는 것을 말함.

  
  

  건물 내 물 순환이용 개념도 - 빗물이 건물에 떨어지면 수처리 열교환을 거쳐서 음축수, 잡배수로 사용함 / 자료: Morelli and Cashman(2019) 표지를 활용하여 저자 재작성

  
  


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    건물 내에서 발생하는 물의 순환이용

    
    

    수자원의 과도한 사용과 배출 부담을 낮출 수 있음은 물론 오·폐수의 열을 이용한 에너지원으로 사용 가능

    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

    구분, 온실가스 배출 [백만톤CO2eq / 비중%], 물-에너지 넥서스 옵션

    구분		온실가스 배출		물-에너지 넥서스 옵션
    		백만톤CO2eq	비중%
    에너지	냉방	19.5	36.3	냉방 응축수 이용
    	난방	20.9	38.9
    	급탕	6.5	12.1	오수(水) 열 이용
    	전기 등 기타	5.1	9.5
    물	용수공급	0.64	1.2	빗물, 유출지하수 이용
    	하수처리	1.07	2.0	중수도 재이용
    전체합계		53.71	100

    
    

    자료: 국가에너지통게종합정보시스템(KESIS), "2019년 에너지총조사 마이크로데이터", 검색일: 2023. 3. 24; 국가물관리위원회(2022); 환경부2019a, 2019b)를 활용하여 저자 재작성.

    
    
  
  
  • 건물 내 화장실 세정용수로서의 활용 타당성
    
    
    
    • 빗물은 겨울철을 제외하고 봄·가을철 에는 15-40%, 여름철에는 50-70% 까지 물 수요 충당가능
    
    
    • 냉방 응축수는 계절적 편차가 뚜렷하여 7-8월에는 80-90%까지 물 수요 충당 가능
    
    
    
    
    
    
    • 빗물과 응축수 이용에 따른 상수도 에너지의 대체효과는 지역별 기존 상수도의 생산·공급 에너지 차이에 크게 영향을 끼침
    
    
    • 건물 유형 중에는 백화점, 임대점포 및 상가, 병원, 호텔 등에서 물-에너지 넥서스에 따른 에너지절감 효과가 높은 것으로 나타남
    
    
    • 온실가스 넷제로 달성을 위해서는 일정 규모 이상의 물 순환이용이 요구되나, 국내 설치된 빗물이용시설과 중수도의 과반 이상이 적정규모에 못 미쳐 보다 면밀한 검토 필요
    
    
    
    
  
  
  
  


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    서울시 건물 용도별 빗물 및 냉방 응축수의 화장실 세정용수 수급율 비교

    
    

    ※주: '19년 기상자료 적용한 서울시 조사 대상 234개 건물에 대해 모의한 중간값임.

    
    
  
  
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    빗물 및 냉방 응축수 활용을 통한 상수도 대체 에너지 절감 효과 비교

    
    

    ※주: '19년 기상자료 적용한 전국 조사 대상 764개 건물에 대해 모의한 중간값임.

    
    
  
  
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    건물 용도별 연간 연면적당 냉방 및 급탕 에너지 사용현황 비교

    
    

    ※주: 전국 조사 대상 764개 건물에 대한 중간값임.

    
    
  
  
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    건물 내 물순환이용량에 따른 온실가스 배출 특성 비교

    
    

    ※주: 물 순환이용량에 따른 GWP 변화는 범례에 표시된 기존 문헌자료를 재구성하였으며, 특광역시 생공용수 공급과 하수처리 GWP 값은 각각 2019년 상.하수도 통계자료의 평균값 적용함. 빗물이용, 중수도 시설의 설치누적분포는 2019년 하수도 통계자료임.

    
    

    자료: 환경부(2019a): 환경부(2019b).

    
    
  
  
  
  


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  원활한 물(Water)-에너지(Energy) 넥서스(Nexus)를 위해서는,

  
  
  
  
  • 현행 「물재이용법」 법률체계를 건전한 '분산형 물 순환 이용' 개념으로 전환 및 도시 하수도시스템과의 연계 정책 마련
  
  
  • 신축건물의 제로에너지화 및 기존 건물의 그린리모델링 등 에너지효율 강화 부문에 물―에너지 넥서스를 고려한 건물단위 물 순환이용 활성화 방안 마련
  
  
  • 지역 환경특성에 맞게 건물단위 물 순환이용 유형별 환경적·경제적 비용 및 효율을 평가할 수 있는 활성화 지원 플랫폼 구축·운영
  
  
  • 물 순환이용에 대한 인식개선을 통한 수용도 향상과 수질 안전성 교육 실시에 따른 신뢰도 제고 및 기업의 지속가능성. ESG 경영 확대를 통한 탄소배출 정보 공개와 연계된 물 순환이용의 정책추진