투입대비 산출을 올려 고효율을 끌어내는 기기 개발은 파리협약으로 신기후체제에 돌입한 세계 여러 국가들의 공통된 관심사다. 우리나라도 2030년까지 온실가스 배출 전망치의 37%를 감축하기 위해 산업 다방면에서 투자와 지원을 아끼지 않고 있다.
히트펌프는 구동 시 전력을 소모하기 때문에 한때 전력대란의 주범이라는 오해를 얻은 만큼 투입대비 산출 지표인 성능계수(COP)에 민감하다. 하지만 전기에너지 1을 소모해 10의 열에너지를 만들 수 있다면 어떨까? 전 세계적으로도 COP 10을 가진 히트펌프는 찾기 힘들다. 이러한 고효율을 가능케하는 핵심 기술인 열교환기를 순수 국내기술로 개발한 토종기업이 있다.
탁월한 히트밸런스 유지기술로 냉난방, 급탕을 동시에 생산할 수 있는 울트라히트펌프를 개발한 국제에너지의 이완호 대표를 만나봤다.
국제에너지는
국제에너지는 제조, 기계설비공사, 신재생에너지공사, 에너지종합컨설팅부문에서 두각을 드러내고 있으며 주요 생산품목으로는 △울트라히트펌프 △울트라냉동기 △진공동결건조기 △공기조화기 △항온항습기 등이 있다.
독자기술로 개발한 하이브리드 방식의 울트라 히트펌프는 세계 최초로 냉난방을 동시에 생산하고 세계 최고수준의 효율(COP 10)을 보유했다. 또한 에너지리사이클 기술로 공정상 버려지고 있는 폐수열, 해수열, 발전소 온배수열 등 미활용에너지를 복합적으로 회수해 적은 비용으로 냉·온수를 동시에 공급할 수 있다. 에너지사용을 최소화함으로써 새로운 기후변화협약인 파리협정에도 대응할 수 있는 탄소배출권 거래와 온실가스 의무감축에 보다 능동적으로 대처할 수 있는 최적 솔루션을 제공한다.
특히 기존 단방향 에너지생산의 문제점을 해결한 울트라히트펌프는 발전소온배수열을 이용해 양식장, 수족관, 바다목장산업, 염전길 시설 등 수산부문에 치중했지만 점차 비닐하우스, 유리온실 등 농업부문으로 사업확대를 꾀하고 있다.
온배수열 시장형성자로서 역할은
발전소온배수열은 최근 정부기관의 예산 투입으로 보급사업이 시작됐다. 발전소온배수열을 최대한 회수해 해양생태계 보호와 복원, 어민보호가 가능하다. 연간 550억톤의 온배수를 발전소 주변 평균 수온을 반영해 열량을 환산할 경우 9억Gcal로 온배수열 전체를 활용할 경우 연간 무려 64조원에 달하는 에너지비용 절감효과와 동시에 연간 약 1억8,400만톤의 이산화탄소를 저감할 수 있다.
이런 엄청난 양의 자원을 최고의 효율로 냉수, 온수생산 공급할 수 있는 울트라히트펌프를 사용해 농수산물의 생산, 대규모 테마·워터파크 조성에 따른 관광자원 유치 및 농업관광산업단지로 발전이 가능하다.
이러한 신농업도시 발전으로 진정한 균형경제발전과 경기부양 정책을 뒷받침하기 위해 온배수열산업에 울트라히트펌프의 안정성, 우수성, 친환경성 및 고효율성을 인정받아 국가 산업발전에 기여하는 것이 국제에너지의 역할이다.
온배수열시장 전망은
최근 산업부와 농식품부는 농가를 중심으로 영농법인(SPC)을 설립, 발전소 인근 유휴부지에 대규모 복합영농단지 조성을 계획하고 발전소온배수열을 신재생에너지로 인정해 REC(신재생에너지 공급인증서)를 발급, 발전사들의 참여를 유도한다는 방침도 나오고 있는 상황이다.
또한 산업부는 온배수 활용사업의 조속한 추진을 위해 관계기관과 협의, 신재생법 시행령 개정, 홍보 등을 지속적으로 이행하고 있다. 온배수 공급자인 발전사를 비롯해 농어촌공사, 지자체 등과 사업 구체화, 온배수 활용세미나 등을 실행, 온배수열 활용에 대한 인지도가 높아져 시장규모가 점차 확대되고 있는 추세다.
정부 시범사업으로 보령화력발전소 인근에 8.6ha의 부지를 확보해 온배수열을 활용하는 사업공모가 연내 추진될 것으로 보인다.
발전소 주변 수산자원 증식을 위한 온배수 활용으로 수산종묘배양장, 농업분야 시험용 시설인 에코팜, 친환경 첨단빌딩양식, 열 집약형 산업단지 조성, 레저단지, 에코시티 등 점차 에너지신산업이 확장되고 기존 양식업은 물론 바이오플락, 미세조류 배양 등 새로운 양식분야에도 온배수가 활용될 것이다.
향후 시장은 온배수열이 양식업, 농업뿐 아니라 관광업이나 제약, 바이오, 화장품, 건강보조식품 등의 대규모 생산공장 같은 곳에도 활용 가능한 에너지원임을 적극 알려야 한다. 활발한 활용사업 추진, 자원이 활용될 수 있는 환경을 구축할 정부지원이 있다면 국내는 물론 세계로 시장을 넓힐 수 있는 가능성이 열려있다.
‘울트라히트펌프’를 소개한다면
울트라히트펌프는 버려지는 모든 열에너지를 복합적으로 회수할 수 있는 에너지리사이클 기술을 토대로 COP 10(냉방 6.5+난방 3.5)의 효율을 발휘해 적은 전력으로 냉온수를 동시에 생산할 수 있다.
냉난방과 냉장 및 냉동 수요를 감당하며 24시간 운영할 수 있고 기기 자체의 높은 내구성 및 LCC(Life Cycle Cost)측면에서의 경제적, 기술적, 친환경성 혁신을 요구하는 시장에 대응할 수 있는 고효율 수열원 스크류 히트펌프다.
울트라히트펌프는 온배수열, 폐수열, 기계열 등을 복합적으로 회수해 재활용함으로써 히트펌프 효율지표인 냉난방 성적계수(COP) 합을 세계 최고 수준인 10 이상으로 끌어올린 점을 인정받았다.
응축기 미활용 에너지를 이용해 증발기 냉매가스 온도를 상승시킴으로써 압축기 소비전력이 감소, 효율을 올리고 기존 유분리기, 수액기 기능을 과열방지 열교환기, 증발기, 응축기에서 수행해 고장요인 없이 안정적으로 냉수, 온수를 동시 생산할 수 있다.
전격소비전력도 기존 히트펌프는 1RT당 약 1.2~3kW지만 울트라히트펌프는 냉난방 사용 시 1RT당 약 0.64kW밖에 들지 않는 최고수준의 고효율 제품이다. 또한 기존 폐수열기반 히트펌프류와 달리 5℃의 냉수에서부터 중온수(30~45℃), 고온수(50~80℃) 등을 동시 다발적으로 생산할 수 있다는 것이 가장 큰 특장점이다.
현재 유한화학(신축플랜트), 녹십자, 휴온스제약, 중앙백신연구소, 동작구민센터 등 1년 내내 항온항습과 일정한 온도와 습도를 유지해야 하는 현장에 적용해 최소 30%~최대 72%까지 에너지가 절약되는 실제성능를 검증했다. 또한 동작구민체육센터의 경우 산업부 에너지절약 국가유공자 단체상을 수상하는 등 실제 설치현장 및 국가로부터 안정적인 고효율 제품임을 인정받고 있다.
“단기간에 획기적으로 신재생에너지 보급률을 높이기 위해서는 발전소온배수열, 지열히트펌프뿐 아니라 자연에너지를 열원으로 하는 모든 히트펌프를 신재생에너지기기로 인정해야 한다”
히트펌프산업 발전을 위해 개선돼야 할 점은
신재생에너지는 우리에게 필요한 에너지를 공급하기 위해 태양열, 공기열, 지열과 같은 에너지원을 이용하지만 현재 신재생에너지로 구분되는 건 발전소 온배수열, 지열밖에 없어 개선이 시급하다.
기술적으로 따라가지 못하는 규제도 문제가 있다.
기존 건축물의 냉난방설비 교체 시 에너지절감제품 설치 확대가 예상되고 리모델링시장의 고효율제품 교체수요대비 제조사도 시장상황에 발맞춰 고효율에너지제품 출시경쟁이 가속화될 전망이다. 최근 에너지절약계획서 제출대상 건물기준이 강화됐으나 히트펌프전기냉난방기(EHP) 제품이 제외돼 있어 현실을 반영하지 못한 관련규정 보완이 시급하다.
양방향 고효율에너지 생산기술은 세계적 신기술이며 신축공장에까지 적용돼 있음에도 정부인증시스템은 단방향 히트펌프인증으로 국한돼 있고 이를 검증해주는 기관, 관련법규가 없는데도 적극 개선하지 않는 것이 큰 문제점이다.
이에 따라 국내시장 육성을 위해 히트펌프 육성 정책 등 신규 제품에 대한 활성화 정책이 필요하다.
또한 보다 많은 신재생에너지를 생산하기 위해서는 고효율 히트펌프를 개발하든지 열원의 온도를 높여야 한다. 이러한 관점에서 공기열원보다 지열이 유리하며 태양열이나, 해수열원과 같은 미활용에너지를 이용하면 더욱 높은 성능계수를 확보할 수 있다. 현행 법규에서 발전소온배수열, 지열히트펌프만 신재생에너지기기로 인정하는 것이 얼마나 아둔한 정책인지를 이해할 수 있을 것이다.
또한 근거가 희박한 가중계수를 없애거나 최소한으로만 적용해야 하며 생산된 신재생에너지를 정확히 산정할 수 있는 방향으로 틀을 잡아야 한다.
결론적으로 추가적인 대규모 기술개발없이 단기간에 획기적으로 신재생에너지 보급률을 높이기 위해서는 발전소온배수열, 지열히트펌프뿐 아니라 자연에너지를 열원으로 하는 모든 히트펌프를 신재생에너지기기로 인정해야 한다.
즉 현재 우리나라에서 제외돼 있는 하수열, 해수열, 공기열 등 자연에너지를 열원으로 이용하는 모든 히트펌프를 신재생에너지 기기로 포함시키는 것이다. 이는 국제적인 추세다. 유럽 국가 및 일본에서는 이미 공기열원 히트펌프도 신재생에너지 기기로 인정하고 있으며 실제로 CO₂ 저감효과가 상당한 것으로 판명된 상태이다.
신재생 전기에너지와 달리 온배수열, 태양열, 지열 등 신재생열에너지 요소기술은 기술적으로 세계적인 수준에 도달해 있으며 제도적인 보완과 지원만 뒷받침 되면 획기적으로 신재생에너지 비율을 높일 수 있다.
다만 지금의 제도는 지열히트펌프만을 적극 장려하는 셈이라는 점을 간과해서는 안 되며 히트펌프에서 얼마만큼이 신재생에너지인지 정확한 산정이 이뤄져야만 제대로 된 CO₂ 및 에너지 저감효과를 기할 수 있다.
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