앱튼 반기보고서 (2021.06)
2. 주요 제품 및 서비스

가. 주요 제품( 공사 )

[지열 냉난방 시스템 ]

당사는 친환경 자연 에너지인 지중 열을 이용하여 건물 및 시설물의 냉·난방 시스템설치 시공을 주력 사업으로 영위하고 있습니다. 이는 정부의 신재생에너지원 중 가장에너지 절감효과가 큰 시스템으로 재생 에너지원 중 건축물 냉·난방에 직접 이용이 가능한 유일한 방식입니다. 이외에도 지열 히트펌프 외에 공기열 전기식 히트펌프(E.H.P), 가스엔진식 히트펌프 (G.H.P)등 다양한 히트펌프 방식을 이용한 냉난방시스템 영업 활동을 영위하고 있습니다.

2017년 포항지역 지진발생의 원인으로 우려하는 지열 발전과는 작동방식을 달리하고있으며, 수직형 지중 열교환기의 지중 천공 및 그라우트 타설로 인한 지진의 발생 우려는 전혀 보고된 바 없는 안전한 방식의 지중 열 이용 기술입니다. 지열발전의 경우 일본, 아이슬란드처럼 발달된 화산지층의 고온의 열을 이용하는 방식으로 국내기술수준은 아직 미미한 단계입니다.

[지열냉난방과 지열발전 적용비교]

구분	지열냉난방	지열발전

개념도	08사업의내용_지열냉난방.jpg 08사업의내용_지열냉난방	09사업의내용_지열발전.jpg 09사업의내용_지열발전

방식개요	수직으로 150~200m의 지중열교환기를설치하고 PE파이프 내의 순환 유체에 의한 지중 열의 흡열 및 방열에 의한 냉난방용 신재생설비	지하 4000~5000m 깊이를 수직천공 하고 지중에 물을 투입하여 지층을 파쇄하고 고온의 증기를 얻어내 지상의 발전소 터빈을 가동함으로 전기 생산

천공깊이	150~200m	4,000~5,000m

설비용도	건물냉난방용(냉온수 5~45℃)	발전용(증기 100~200℃)

포항지열발전은 총규모 6.2MW로 약 4000가구가 동시에 전기를 사용할 수 있을 정도의 용량으로 국내 최초이자 아시아에서 처음으로 화산지대가 아닌 곳에서 지하 5km 내외의 지열을 이용하는 기술로 지하 4km 내외의 심부 시추하여 발전에 필요한 약 160℃의 고온의 열을 이용해 터빈을 돌림으로써 전력을 생산하는 설비로 24시간 지속적인 발전이 가능하며 연료공급이 필요 없다는 큰 장점을 가지고 있으나 지하 약 4,300m 지점의 피압대수층에 고압의 물을 분사하여 생산정을 통해 고온의 물과 증기를 생산하는 과정을 거치면서 지층을 교란하는 문제가 발생 하게 된 것입니다.

이와 달리 지열 냉난방 시스템은 지중의 열에너지를 이용하는 원리는 같지만 에너지 추출방식에서 큰 차이가 있습니다. 근본적으로 지중으로부터 대량의 증기나 온수를 강제로 추출하는 방식이 아니라 지중열교환기가 단순히 땅속의 연중 일정한 온도(15℃)와 온도차를 통한 열교환만 발생시켜 이를 건물에 공급하는 기술입니다.

[지열냉난방과 지열발전 적용비교]

구분	지열냉난방	지열발전

특성	연중 일정한 온도(평균 15℃)인 땅속과 열교환만 하는 간접 이용방식	지중 심부의 고온(100℃ 이상)을 추출하는 직접 이용방식

적용범위	한국 지질지형 어디나 적용 가능
(강원도 탄광지역, 제주도 현무암 지대, 온천 집중분포지역 제외)	지질조건에 대한 상세한 조사와 암반경도, 고온취득 조건 등을 종합, 정밀조사가 선행되어야 하는 제한 기술

국내사례	연간 200건 이상	포항 1개소

해외동향	연간 100,000건 이상
점차 확대 진행 중	미국 서부 캘리포니아 및 북유럽 화산지대에서 주로 적용하고 있으며, 지진 및 환경파괴 문제로 감소 추세임

당사가 본격적으로 지열 사업을 확장한 것은 법규 제정으로 지열의 시공 기준 및 절차를 강제화하던 초기 정착단계 시기입니다. 이때 미국의 히트펌프 제조사 (플로리다히트펌프, 클라이밋 마스터, 워터퍼니스 등)의 국내 진출이 이루어졌으며, 당사는 워터퍼니스사와 기술협약 체결로 선진 기법을 습득하여 본격적으로 지열냉난방시스템 사업을 안정적으로 확장할 수 있었습니다. 이후 아브니르(프랑스)사의 주택용 히트펌프, 비스만사의 대형 히트펌프 등을 설치 보급 하면서 가정용에서 초대형에 이르기까지 다양한 형태의 지열 보급이 이루어졌습니다.

또한, K-WATER의 하천수(광역수포함)를 이용한 수열원히트펌프방식이 지열의 분야로 포함됨으로써 초대형 지열 적용을 계획하고도 부지조건상 사용이 제한되었던 대형 건축물의 지열 적용에 새로운 활로가 개척되었습니다. 당사는 2009년 K-WATER 와 롯데(잠실제2롯데월드)의 광역수를 이용한 수열원히트펌프 방식의 사업을 양사에제안하여 사업을 성사 시킨 바 있습니다. 당사는 이를 토대로 직접 설계를 수행함으로써 쌓은 기술력과 노하우를 바탕으로 수열 사업의 새로운 지평을 열 수 있는 최적의 사업 주체가 되고 있습니다.

정부에서는 지속적으로 지열 분야에 대한 투자가 이루어지고 있으며, 최근 LH 공사에서 공동주택의 지중열 히트펌프 적용을 준비하고 있습니다. 특히 공동주택 세대내 지열 적용에 있어서는 당사가 제안하고 있는 세대내 물-공기 지열 히트펌프 방식이 재개발 시장의 기준으로 제시되고 있습니다. 이는 청량리 4구역 재개발, 거여2구역 재개발 등 공동주택 세대내 지열 적용의 모델에 제시되어 시공중에 있습니다.

이처럼 당사는 히트펌프 기반의 재생에너지와 관련된 다양한 기술력을 보유하고, 대한민국 지열을 선도하고 있습니다. 국내 최초 건축물 하부 지중열교환기 설치, 고효율 그라우트의 보급, 500RT급 대형 히트펌프 설치, 공공기관 최초의 하이브리드 지열시공 등 다양하고 획기적인 기술 선도로 타 경쟁사에 비해 기술적 우위뿐 아니라 많은 시공 know-how를 바탕으로 가격 경쟁력까지 갖추고 있습니다.

잠실 제2 롯데월드, F.E.D 미군 기지, 세종시 정부청사 등 대형 건축물에서 지중열을 이용한 히트펌프 방식이 건물의 주 열원으로 손색이 없음을 증명 하였고, 부산대 양산병원을 통해 건축물 냉난방 시스템에 있어서 가장 민감한 건축물인 병원 건물의 주열원으로 지열이 시스템의 안정성과 에너지 절감의 모범사례로 제시 되었습니다.

당사에서는 미래의 수익 창출을 위해 조달 우수제품, 연료전지사업, 가스엔진히트펌프 리뉴얼 시장 등에도 관심을 기울이고 있으며 정부의 재생에너지 확대정책 (2030정책)에 따라 선제적 대응을 위해 수열에너지, SOFC(Solid Oxide Fuel Cell, 고체산화물 연료전지) 방식의 연료전지를 이용한 발전 사업까지 회사의 성장을 기대하고 있습니다.

[연료전지]

당사는 2015년부터 확대추세인 연료전지 시장을 대응하기 위하여 연료전지 제조사들과 MOU를 체결하였으며, 건물용 연료전지를 바탕으로 설계부터 시공까지 진행하는 연료전지 사업을 영위하고 있습니다.

연료전지는 수전해의 역반응으로 수소와 산소로부터 전기를 생산하는 전기화학적 발전장치로서 부생물로 물과 열이 발생됩니다. 수전해 장치는 물에 직류전기를 인하하여 수소와 산소를 제조하는 장치입니다.

H2 + 1/2O2 → H2O + 전기, 열

연료전지의 기본 구성은 연료극 / 전해질층 / 공기극으로 접합되어 있는 셀(cell)이며,다수의 셀을 적층하여 스택을 구성함으로써 원하는 전압 및 전류를 얻을 수 있습니다. 일반적으로 연료전지 기본 셀에서 전기를 발생시키기 위하여 연료인 수소가스를 연료극 쪽으로 공급하면, 수소는 연료극의 촉매층에서 수소이온(H+)과 전자(e-)로 산화되며, 공기극 에서는 공급된 산소와 전해질을 통해 이동한 수소이온과 외부 도선을 통해 이동한 전자가 결합하여 물을 생성시키는 산소 환원 반응이 일어납니다. 이 과정에서 전자의 외부 흐름이 전류를 형성하여 전기를 발생시킵니다.

[연료전지 기본 원리]

연료전지의 특징은 크게 세가지로 분류할 수 있습니다.

- 고효율 발전기

종래의 발전 방식은 연료로부터 전기를 얻기까지의 과정에서 열 및 운동에너지를 포함하고 있어서 여러 곳에서 에너지 손실이 발생합니다. 연료전지의 발전 효율은, 운전 장치 사용 전력 또는 열 손실 등을 감안하더라도 35~60% 이상이며, 열병합 발전까지 고려하면 전체 시스템 효율은 80% 이상입니다. 디젤 엔진, 가솔린 엔진, 가스터빈의 경우 출력 규모가 클수록 발전효율이 높아지는 경향이 있으나 연료전지의 경우 출력 크기에 상관없이 일정한 높은 효율을 얻는 것도 큰 이점이라고 할 수 있습니다.

- 환경친화적 발전기

연료전지는 기본적으로 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 발생하는 발전 장치이기 때문에 화력 발전이나 디젤 발전기에서와 같이 연소과정이 없으며, 발생하는 것은 전기와 물, 그리고 열 뿐입니다. 현재는 천연가스, 석탄 등의 화석연료로부터 수소를 얻고 있으나 궁극적으로 풍력, 태양광 등의 재생에너지를 사용하여 물을 전기분해하여 수소를 얻게 되면 연료전지는 이산화탄소와 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 배출이 전혀 없는 무공해 에너지 시스템으로 자리매김 할 것입니다. 천연가스를 사용하는 연료전지와 기존 화력 발전소와 비교하여도 NOx, SOx 배출이 거의 없으며 소음이 절반 수준으로 친환경 발전기임을 알 수 있습니다.

- 확장성

연료전지는 모듈 형태로 제작이 가능하기 때문에 발전규모 조절이 용이하고, 설치 장소의 제약이 적다는 것도 최근 부각되는 연료전지의 장점입니다. 일반적으로 연료전지는 규모에 따른 에너지 전환 효율의 변화가 크지 않습니다. 다시 말해 소형에서도 높은 에너지 전환 효율을 기대할 수 있다는 것입니다. 이 때문에 연료전지는 수W급에서 수십 MW급까지 다양한 용도로 사용하는 것이 가능합니다. 또한, 연료전지는 소음, 유해가스 배출을 획기적으로 낮출 수 있어 도심 어디에도 설치가 가능합니다.

국내 가정,건물용 연료전지는 2018년 기준 7MW 가 보급되었고, 2022년 50MW, 2040년 2.1GW 를 보급목표로 시장이 확대되고 있습니다.

당사는 2016년 주택지원사업(그린홈 사업) 16kW 연료전지 설치를 시작으로 학교 기숙사, 업무시설, 상업시설 등 다양한 현장에 건물용 연료전지 120kW 이상의 설치실적을 보유하고 있으며, 천호1구역(230kW), 청량리4구역(120kW), 현대차신사옥(1,550kW), 성남시 의료시설(120kW)등 다양한 프로젝트에 설계를 반영하여 지속적인 수주프로젝트를 발굴함으로써 사업영역을 점차 넓혀가고 있습니다.

나. 제품(공사) 설명1) 제품 라인업

분야	용처별 분류	사업 진행 상태	비 고

지열 냉·난방	주거용 지열원 히트펌프	- 한국토지주택공사(LH) 와 연계 공동주택 지열 냉·난방시 스템 도입 기술협의	-

- 서울시 환경영향 평가 대상 건축물의 공동주택 세대내 지열 냉난방 시스템 설계 기준 마련	청량리 4구역 거여 2-1 등

- 공동주택 적용 가능 히트펌프 시스템의 관리 및 최적 운전 시스템 도입.	삼성전자 제어 시스템 도입

공공기관, 업무용 건축물 지열히트펌프	- 공공기관 지방 이전사업 이후 공공기관 신·재생 설치 용량 증가로 시장 성장세	세종시 정부청사, 경북도청사 등

- 녹색건축물 설계기준 강화와 지자체의 신·재생 에너지 적극 도입에 따른 수요 증가	-

- 중소기업 조달 우수제품을 통한 조달청 수주기회 확대
- 산업환경 설비 면허 취득으로 대형지열공사 조달발주 입찰	-

스마트팜 혁신밸리	- 농업 선진화 및 해외수출사업 개발 계획
- 상주, 밀양, 김제, 고흥 설계 진행중 임	농어촌공사/농림부

수열원 히트펌프	- K-WATER 의 광역 원수관로 이용
- 하천수 직접이용방식 적용
- 해수를 이용한 열원시스템 개발	-

발전사업	수소 연료전지
건물용	- 가정용 600W ~ 1,000W 급 주택보급사업
- 건물용 5kW ~ 10kW 급 설치 의무화 및 환경 영향 평가, 녹색 건축물 설계기준 강화에 따라 수요 증가
- 고분자 전해질 방식(PEMFC)의 연료전지 방식은 국내 양대 제조사 독점	-

- 고체산화물 방식(SOFC)연료전지 시범 보급사업진행
- 10kW 이상의 개발시 국내 PEMFC 시장과 경쟁 예상	-

2) 주요 제품의 기능, 용도, 특징 [지열 냉난방 시스템]

지열(수직밀폐형)냉난방 방식은 지표면으로부터 약 200m 깊이까지의 구간에서 열교환하는 것을 원칙으로 하고, 지중 천공후 열교환용 배관을 삽입한 다음 뒷채움재인 그라우트를 충분히 주입하여 원지층, 지중열교환기, 그라우트를 일체화 함으로써 천공지반과 원지반 지층의 구조 변화가 발생하지 않아 지진발생의 우려가 전혀 없는 안정적인 에너지 추출 방식으로, 미국 에너지성(DOE)은 지열히트펌프를 '인류가 사용하고 있는 냉난방시스템 중 가장 에너지효율적인 시스템' 으로 공인하고 있으며, 국내 지열 냉난방 기술또한 획기적인 발전을 거듭하며 안정적인 기술확보를 넘어 해외시장 지열 냉난방 진출을 모색하고 있는 추세입니다.

지열 냉난방 방식은 현재 '신·재생 에너지 개발, 이용, 보급 촉진법' 에 따라 지중 열취득 방식을 규정하고 있습니다.

구분	수직밀폐형	우물 관정형(개방형 S.C.W)

개념도	15사업의내용_우물관정형.jpg 15사업의내용_우물관정형

개요	수직으로 지중열교환기를 설치하고 밀폐된 열교환기내의 순환유체에 의해 지중의 열을 흡열/방열하는 방식
대부분의 건축물에 적용	지하수를 직접 이용하여 히트펌프의 열원으로사용하는 방식으로 한번 사용된 지하수를 버리는 방식으로 순환 체계를 이루고 있음

장점	안정된 열교환 가능
사용수명 50년 이상	열교환기 소요면적 적음

단점	열교환기 소요면적 많음	수량변동 문제
지하수 오염 우려유지관리비 증가

* 이 외에도 수평형과 에너지파일형 등이 있으나 전체 실적의 1% 이하로 생략

지열 냉난방 시스템은 신·재생 에너지 설비의 지원 등에 관한 지침에서 물-물 히트펌프, 물-공기 히트펌프, 물-공기(냉매 멀티형)의 인증기준이 마련되어 있으며 인증기준에 없는 대형 히트펌프가 있습니다.

[연료 전지]

당사가 설치 시공에 활용하는 연료전지 제품은 발전용량에 따라 가정용 1kW, 건물용 5kW, 10kW까지 3개 모델로 나눌 수 있습니다. 당사는 해당 제품을 사용하여 설계부터 시공까지 진행하고 있습니다.

다. 신규 사업1) 사업의 내용

당사는 지열을 중심으로 신재생에너지를 이용한 건물냉난방시스템 설계 및 시공에 탁월한 능력을 보유하고 있습니다. 2002년 설립 후 히트펌프 시스템을 지속적으로 발전시켜 초기의 가스엔진식 히트펌프 시스템과 전기식 히트펌프 중심의 사업구조를 신재생에너지 지열시스템으로 발전시켜 왔습니다. 이를 통해 현재 국내 지열분야 시장점유율 1위를 유지하고 있습니다.

이와 같은 지열시스템 설계, 개발 및 시공 역량을 바탕으로 신재생에너지 영역의 새로운 시장으로 진입을 준비 중에 있습니다. 대표적으로 하천수, 광역상수, 해수 등의 공급이 가능한 지역 및 지구에 적용할 수 있는 고효율 수열에너지 시스템이 있으며 이에 대한 설계기술을 이미 10년전 확보하고 기술적 완성도를 높여가며 이를 통해 사업 포트폴리오를 확대할 것입니다.

하천수 기반 수열에너지는 2019년 10월 '신재생에너지 개발, 이용, 보급 촉진법 시행령' 의 개정을 통해 신재생에너지로 편입되었으며, 당사는 이를 대비하여 다양한 분야에 수열+지열 복합 신재생에너지 시스템을 공급하기 위한 인력, 자원, 기술의 준비를 갖추었습니다.

이러한 신기술을 기존 건물의 확대적용과 함께 신규 대형사업에 기술접목을 통해 단순한 에너지 설계 시공사가 아닌 '에너지 공급자'로서 도약할 장기 비전을 가지고 있습니다.

[수열에너지 냉난방 원리]

[광역상수 수열냉난방 시스템]

ㆍ 대도시 인근의 광역상수도·공업용수시설은 1일 1,771만톤 공급(K-Water)

ㆍ 온도차 5℃로 이용 시 신고리2호기의 연간 발전량의 31% 에너지 절감

ㆍ 100만톤의 CO₂ 절감효과

ㆍ 제2롯데월드 수열시스템 설계 노하우를 바탕으로 관계기관 연계된 사업 진행

[재개발 아파트 및 대형빌딩 : 수열+지열 복합에너지 시스템]

ㆍ 서울시 재개발 재건축 현장은 653개 (2021년 기준)

ㆍ 서울시 환평 조례에 따라 연면적 10만㎡ 이상의 경우 신재생에너지 의무적용

구분	면적	비고

건축물	10만㎡

재개발	9~30만 ㎡

공공기관	1,000 ㎡

경기도	10,000㎡	500세대 이상

ㆍ 한강주변 주요 대형빌딩과 재개발 단지에 적용시 최적의 비용효율 도출

그림. 한강수계 대형빌딩 및 대단지 공동주택 분포도

[인터넷 데이터센터(IDC) 수열냉방시스템]

ㆍ 전국 대형(500m2 ↑) 데이터센터 155개 준공, 신규 건설규모 120개소 진행 (KDCC, 2019)

ㆍ 냉각을 위한 냉열원을 하천수 이용시 국가 총 전력량의 약 3% 절감 가능

ㆍ 강원도-춘천시-LH공사는 이미 3000억원 규모의 IDC클러스터 도입 및 하천수 냉각시스템 추진

2015년 파리기후협정 체결 이후 전세계의 탄소 배출량 감소 노력과 에너지 절감정책의 적극 적용, 국내의 탈 원전 정책기조 등을 바탕으로 신재생에너지 확대가 절실한 상황에서 수열에너지 분야의 신규진출은 당사에 획기적 사업확대의 기회가 될 것입니다.

[파리기후협정에 따른 온실가스 감축목표]

(단위 : 퍼센트)

2) 사업의 전망

당사는 기존의 지열관련 주요사업 기술인 지중열교환기를 이용한 냉난방 설비시스템에서 나아가 새로운 시장인 수열에너지 시장 개척 예정에 있습니다. 수도권 인구집중과 건물의 냉난방 에너지 사용규모 증가 추세에 따라 국내 신축, 재건축 대형 건물 및공동주택단지의 신재생에너지 열수요도 지속적으로 증가하고 있습니다. 당사는 세계적 흐름과 국내 에너지 공급의 신재생에너지 전환이라는 사회적인 흐름에 발맞춰 2015년 이후 한국수자원공사 등과 수열에너지 기술 개발을 진행중에 있습니다. 현재 개발한 수열시스템은 기존의 지열설비의 단점을 보완하여 저비용, 고효율, 초대형 신재생에너지 열분야 확대가 가능하여 공공 및 민간분야에 모두 적용 가능합니다.

라. 주요 공사 등의 현황(단위: 백만원)

품 목	생산(판매)
개시일	2021년 2분기	세 부 설 명

매출액	비율

지열 냉난방 시스템	수직형	2006.01.01	8,692	62.71%	수직으로 지중열교환기를 설치하고 밀폐된 열교환기내의 순환유체에 의해 지중의 열을 흡열/방열하는 방식
대부분 건축물에 적용

우물 관정형	2006.01.01	-	-	지하수를 직접 이용하여 히트펌프의 열원으로 사용하는 방식

연료전지	2015.10.01	477	3.44%	연료전지는 수소와 산소의 화학 반응으로 전기에너지로 변환시키는 기술이며, 발전효율이 30~40%, 열효율이 40% 이상으로 총 70~80%의 효율을 갖는 신에너지임

기타	-	4,692	33.85%

매출합계	-	13,861	100.00%

마. 주요 공사 등의 가격변동추이

당사의 공사는 수주한 계약별로 개별 가격 협상이 이루어지므로 가격변동추이룰 산출하는 것이 부적합하여 생략하였습니다.