녹색에너지전략연구소(소장 권필석)는 4월23일 노원에코센터에서 ‘주거용 난방방식 탈탄소화 시민포럼’을 개최했다.
이날 포럼에는 정광호 잡자재 대표, 신범석 디엔에이건축사사무소 소장 등을 비롯한 일반 시민 등 약 30여명이 참석한 가운데 진행됐다.
해외 주요국 히트펌프 동향 소개권필석 녹색에너지전략연구소 소장은 ‘해외 히트펌프 사례 및 운영비용’을 주제로 발표를 시작했다.
유럽과 미국, 중국 등 해외 선진국들은 2022년을 기점으로 히트펌프 보급을 늘려갔다.
유럽은 2022년 기준 300만대 보급목표를 설정하며 전년대비 39% 증가한 수치를 보이는 한편 연간 52.5Mt의 온실가스 배출을 방지하도록 했다. 유럽은 2030년까지 4,500만개의 가정용 히트펌프를 설치하는 것을 계획하고 있으며 2032년 세계 시장규모 1,652억달러 중 780억달러 규모가 예상된다.
유럽연합은 건물에너지성능지침(EPBD)를 통해 2040년까지 화석연료를 사용하는 보일러를 금지하는 한편 2025년까지 보일러에 투입되던 보조금을 중단한다. EU 역내 지어지는 새 건축물은 2030년까지 화석연료 배출이 없어야 하며 건물에 태양광을 설치하는 것이 의무다.
미국은 같은 해 430만대 이상의 히트펌프가 판매된 반면 천연가스는 약 390만대에 그친 것으로 나타났다. 미국의 히트펌프 시장 규모는 2022년 120억달러 수준으로 2032년까지 9% 이상 CAGR 성장이 예상된다.
미국의 경우 중앙정부 차원의 노력이 이뤄지고 있다. 연방 건물성능 기준과 인플레이션감축법(IRA) 등에 따라 2030년까지 연방정부가 소유한 건물공간의 30%를 100% 전기화함으로써 온실가스 배출량을 제로로 만드는 것이 목표다.
IRA는 건물성능 기준을 만족하는 건물 소유주와 개발자, 계약자 들에게 세금을 공제해주는 것을 포함하고 있다. 미국 주정부 역시 지난해 10월 히트펌프에 대한 협약을 체결함에 따라 25개 주지사 그룹은 2030년까지 미국 가정 내 히트펌프 보급대수를 470만대에서 2,000만대로 4배 가량 늘리는데 합의했다.
중국은 2022년 전 세게 신규설비 비중이 15.1%로 빠르게 성장했으며 설치 노동인력 또한 전 세계 45% 수준으로 가장 높았다. 중국 히트펌프 시장규모는 지열 히트펌프가 폭발적으로 증가해 2026년까지 30% 이상 성장할 것으로 전망된다.
권필석 소장은 “국내 세대별 에너지사용량과 에너지 요금을 분석한 결과 도시가스로 난방하는 경우와 비교할 때 히트펌프 사용비 에너지요금이 더 높다”라며 “다만 누진요금제 대신 EV경부하 요금제를 적용할 경우 에너지요금에서 가스난방에 비해 저렴하다”고 말했다.
국외사례 기반 히트펌프 도입 활성화 강조 고배원 인테그라디앤씨 대표는 ‘건축기술 및 미국의 히트펌프 사례’를 주제로 발표를 이어갔다.
히트펌프를 도입하게 된 배경은 건물부문의 국가 온실가스 감축목표 달성을 위한 노후 건축물 에너지소비 고효율화를 개선할 필요가 있기 때문이다. 기축 건물에 전기히트펌프 보급해 에너지효과를 분석할 필요성이 제기된다.
국내에서 히트펌프 기술개발 및 기술현황은 지구온난화지수가 낮은 냉매, 자연냉매, 고효율기기 개발 등에 초점이 맞춰져 있으며 공동주택에 적용하는 자연냉매는 프로판이나 CO₂ 등을 적용하며 냉난방, 급탕 일체 히트펌프를 개발하고 있다.
중앙-분산 열네트워크 시스템 개발을 위해 자연냉매를 적용한 중앙 CO₂ 히트펌프를 개발하는 한편 제조사들은 온실가스 감축을 위해 친환경 냉매를 적극 활용한 히트펌프 개발 및 효율 향상에 초점을 맞추고 있다. LG, 삼성전자 등은 R290을 적용한 히트펌프를 개발하고 있다.
우리나라에 적용 가능한 바닥난방 및 급탕 일체형 히트펌프 보일러는 현재 LG, 삼성전자 등이 개발을 진행하고 있으며 기존 보일러를 대체하는 공조시스템으로 냉난방은 물론 온수공급까지 가능하다. 주거 및 상업시설의 바닥난방 및 급탕에 적용 가능하며 일반 보일러대비 경제성이 뛰어나다. 공기열과 전기를 이용해 간편하게 온수를 만들 수 있다.
동시냉난방형 히트펌프시스템은 삼성 EHS 제품 중 처음으로 환경친화적인 자연냉매인 R290을 적용했다. 기존 제품대비 에너지효율이 대폭 향상됐으며 난방을 위한 최대 75℃의 고온수 공급이 가능하다. 저소음 기술적용을 통해 최저 35dB 수준으로 콰이어트 마크 인증을 획득했다. 영하 25℃의 극한환경에서도 100%의 난방성능을 구현한다.
전 세게 히트펌프시장이 성장세를 유지하고 있으며 유럽에서의 판매율은 2~3배 이상 두각을 보이고 있다. 한랭지역 국가를 중심으로 히트펌프 보급이 가장 활발하게 이뤄지고 있으며 100가구당 히트펌프 보급률은 노르웨이, 스웨덴, 핀란드 등이 가장 높다.
글로벌 히트펌프시장은 지난해부터 오는 2028년까지 연평균 9.4% 성장이 전망되며 유럽시장 성장률이 가장 높게 나타날 것으로 분석된다.
러시아-우크라이나 전쟁으로 인한 에너지위기, 탄소중립 이슈 등 국제정세 변화에 따라 히트펌프 기술이 주목받고 있다. 세계 각국의 에너지정책과 결합된 히트펌프 시장의 지속적인 성장이 예상된다. 정부차원의 히트펌프 시장 성장 막는 요인을 제거해 시장성장을 가속화하는 것이 필요한 시점이다.
고배원 대표는 “히트펌프가 신재생에너지로 지정되지 않아 각종 지원에서 제외돼 있다”라며 “현재 고효율 설비 확산에 초점을 맞추는 한편 전기히트펌프 활성화 관련제도 개선사항 마련이 시급하다”고 밝혔다.
히트펌프 실사용 시 전제조건 필요 일반 건축주의 히트펌프 경험에 대한 발표도 이어졌다. 경남 거제에 위치한 패시브하우스에 살고 있는 권오선 건축주는 히트펌프 사용에 대한 경험담을 위주로 강연을 시작했다.
권오선 건축주는 패시브하우스 3.2L에 살고 있으며 시간당 0.18회의 기밀성능을 갖추고 있다. 히트펌프를 이용해 냉난방을 하고 있으며 열회수환기장치를 설치했다.
외부에서 들어온 급기를 냉각해 제습하고 있다. 냉각된 공기는 바닥 순환수와 열교환해 재가열하고 있다.
콘크리트를 통한 복사열로 표면온도가 안정화되고 있어 쾌적감이 극대화되고 있다.
권오선 건축주는 “히트펌프가 큰 온도차의 냉난방에 부적절한데 실외기측, 실내기측 온도 차이에 따라 효율변화가 크다”라며 “실내기측 온도, 바닥순환수 온도를 낮춰야 하며 이에 따라 미온수가 흐르는 바닥이 된다”고 설명했다.
또한 “차가운 벽에서 느껴지는 복사 및 대류냉각이 느껴지지 않을만큼 단열을 강화해 실내측 표면온도를 높이고 외기 유입이 없도록 집의 기밀성능도 높여야 한다”라며 “환기에 의한 대류가 없도록 열회수환기장치즐 통해 기온을 유지해야 한다”고 강조했다.
히트펌프 난방의 장점은 COP가 높을수록 전력량대비 몇 배의 발열량을 얻을 수 있다는 것이다. 전력을 이용하기에 가정 내 발전으로 난방비를 절감할 수 있다.
권오선 건축주는 히트펌프 난방이 극복해야 할 점도 지적했다. 크게 △전기난방 △온도차가 큰 난방에 부적합 △외부 압축기 소음 등을 주로 극복할 점으로 꼽았다.
권오선 건축주는 “아무리 좋은 집이라고 해도 단열, 기밀 등 패시브요소가 잘 갖춰진 집이 아니라면 히트펌프 등과 같은 좋은 기기를 사용하더라도 한계가 커질 것”이라며 “이러한 요소가 갖춰져 있지 않은 상황에서 좋은 기기만을 고집한다면 밑 빠진 독에 물을 붓는 결과를 맞을 것”이라고 밝혔다.
ZEB 주택 생활 소개 ZEB 시범주택인 노원 에너지제로주택에 거주하고 있는 신문수 노원행정사사무소 행정사는 현재 사용하고 있는 지열히트펌프에 대한 소회를 통해 느낀 점을 말했다.
노원 에너지제로주택은 친환경정책에 많은 노력을 기울이고 있는 노원구청이 2012년부터 구 단위로 제로에너지하우스 건립을 추진하다가 당시 국토교통부 공모사업에 노원구 컨소시엄을 구성해 2013년 사업수행기관으로 선정돼 건설한 주택이다. 기후변화시대에 탄소배출 제로라는 기치를 내걸고 태양광과 지열을 이용한 신재생에너지 연료를 기반으로 하는 주거단지다.
노원 에너지제로주택에서 활용되는 지열 히트펌프는 사계절 내내 적정온도를 유지하는 한편 여름과 겨울 등 온도변화가 급격한 시기에 능 일정하게 유지되는 지열을 공급하고 있다.
방과 거실 천장에 있는 급기구와 컨트롤러 등을 통해 냉방을 공급하며 겨울에는 온도조절기를 통해 22~23℃를 일정하게 설정한 후 HEMS(가정에너지관리시스템)로 전기에너지 사용량을 실시간으로 확인할 수 있다.
태양광 등을 추가로 활용한 양만큼 전기요금이 차감되며 사중창, 전동블라인드, 열회수형 환기장치 등으로 에너지효율을 극대화할 수 있다. 신문수 행정사가 생활하고 있는 집은 59m²ekd 난방비, 전기세, 관리비 등 모두 합해 28~30만원 수준인 것으로 나타났다.
신문수 행정사는 “비효율적이고 무분별한 에너지낭비를 줄이고 자발적으로 약간만 불편해지는 친환경 라이프스타일을 만드는 것에 기꺼이 동의한다면 친환경주택은 최고의 선택”이라고 강조했다.
