히트펌프가 에너지효율을 높이는 새로운 대안으로 급부상하고 있다. 이와 맞물려 새로운 친환경냉매 사용 등도 강조되면서 전 세계가 분주하게 돌아가고 있다.
히트펌프가 대체할 수 있는 역할은 기존 에어컨, 천연가스, 난방(온돌) 시스템 등을 모두 하나로 묶어 대체할 수 있을 뿐만 아니라 이들을 대체함으로써 장기적으로 에너지효율을 높이고 이로 인해 냉난방비와 설치비용을 절감할 수 있다는 장점도 부각되고 있다. 이에 따라 각국은 히트펌프 도입을 두고 현황을 짚어보는 한편 장애요소 점검을 통해 이를 어떻게 해결할 수 있을지 고민하고 있다.
한국냉동공조인증센터(원장 박천재)는 7월12일 온‧오프라인을 통해 ‘미국 히트펌프 산업‧정책‧기술기준 동향과 시사점’을 주제로 웨비나를 개최했다. 이번 웨비나는 주관사인 냉동공조인증센터의 관계자를 비롯해 유관기관 및 기업 관계자 등 총 20여명이 참석했다.
박원영 미국 로렌스버클리국립연구소(LBNL) 연구원이 단독 발제를 맡아 발표했으며 △기후변화에 대한 미국 정부 대응 방향 및 목표 △미국 히트펌프시장 동향 등을 위주로 소개했다.
미국 정부는 기후변화대응 방안으로 △2030년까지 지난 2005년 수준대비 50~52% 수준 이하까지 온실가스 배출 감축 △2035년 탄소 오염없이 전력화 100% 도달 △2050년 탄소중립 경제 달성 △기후 및 청정에너지분야에서 획득한 수익 40%를 상대적으로 사회 보호계층에게 혜택을 부여하는 방안 등을 고려하고 있다.
미국에서 2030년까지 달성돼야 하는 8가지 방안 중 △건물‧수송‧전력부문 등을 생산하는 데 있어 청정에너지 확산 △전력화 비중을 높이기 위해 히트펌프를 통해 난방에너지 공급 문제 해결 △수요부문을 고려한 에너지사용 강화 등이 강조되고 있다.
미국의 경우 기축건물에는 냉방용 에어컨과 가스를 이용한 히터를 사용하고 있다. 신축건물에는 적지 않은 비율로 덕트가 갖춰진 히트펌프를 설치하고 있다. 추가적으로 덕트를 갖춘 히트펌프와 보조용 가스히터를 추가되는 경우도 적지 않다.
미국에서 히트펌프비중이 전체대비 30% 이상 차지하고 있으며 남부에서 주로 보급률이 높은 반면 차가운 기후의 북부지역은 사용도가 낮다.
현재 미국 히트펌프시장은 약 400만대 규모로 생산되고 있다. Single speed가 80%로 가장 높은 비율을 차지하며 인버터‧Variable speed 타입은 3%로 가장 낮은 비중을 보였다.
신축건물을 중심으로 가정용 히트펌프 보급률은 1인 가구 39%, 가족단위 등 다인 가구에서는 46% 설치 비중을 나타냈다. 미국의 여러 기후 지역대 중 한랭 지역에서는 여전히 천연가스 등을 주원료로 사용하고 있다.
미국에서도 향후 인구변화를 고려해 평균 온도가 상승하고 있다고 분석하고 있다. 이에 따라 냉방이나 난방 어느 한쪽만이 아니라 히트펌프를 통해 냉방과 난방 모두를 해결할 수 있는 것으로 인식되고 있다.
미국에서 난방부문에서 천연가스가 많이 사용되고 있다. 이에 따라 얼마나 많은 비율을 에너지전환을 이뤄내며 전력화로 사용할 수 있는지가 관건이다.
히트펌프, GWP냉매‧냉난방시스템 대체 게임체인저
현재 사용하는 자원을 이용해 난방과 냉방 등을 통해 에너지를 발생시켜 2050년 기후변화가 지금처럼 이뤄진다고 가정하면 온실가스 배출 등으로 심각한 상황을 직면함으로써 신재생에너지와 히트펌프 등의 대체재 역할이 절실하다. 미국에서는 중앙냉방방식이 약 70% 가량 차지하고 있으며 천연가스 등을 이용한 난로나 보일러 등 중앙난방방식은 약 80% 비중을 자랑한다.
냉난방을 동시에 해결하기 위한 인버터타입의 히트펌프를 도입하는 것이 필요하다는 미국 내 연구기관 등을 중심으로 목소리가 높아지고 있다. 히트펌프의 에너지절감 및 온실가스 저감 효과 등이 어느 정도가 될지 연구한 결과, 프리미엄 히트펌프 사용 시 에너지는 최대 36%, 온실가스 배출량은 71%까지 줄일 수 있는 것으로 나타났다.
미국을 비롯한 다른 나라에서 히트펌프를 보급하는 데 있어 걸림돌은 히트펌프에 대한 인식과 개념 이해가 낮으며 설치업자 역시 히트펌프의 가치에 대한 인식이 부족하다. 또한 상대적으로 높은 가격의 설치비용도 장애로 꼽힌다. 미국의 지역별 기후 특성을 고려했을 때 한랭기후지역에 대한 솔루션과 높은 운용가격 등으로 사용에 대한 인식이 부족한 점도 지적될 수 있다.
사실 미국에서 히트펌프에 대한 문제는 소비자 등의 인식 문제, 가격 문제 등의 사소한 문제 등이 불거진 것으로 정책적 지원 등과 홍보를 통해 히트펌프를 일반화할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 에너지효율이 높은 제품을 사용하기 위해 적극적인 연구 및 개발에도 투자를 해야 한다. 또한 소비자 인식 제고와 제조기업이 마주한 장애 등에 대응하기 위해 필요한 정책을 통해 히트펌프 사용을 활성화할 수 있어야 한다.
이걸 구체적으로 실행하기 위해서는 히트펌프의 에너지효율을 높일 수 있거나 고효율 성능을 높일 수 있는 스마트기술 등의 수단을 점검하고 지원하는 것 역시 필요하다.
최근 키갈리개정안이 통과되면서 HFC냉매 생산 및 소비를 2047년까지 80%까지 감축하도록 달성할 계획이다. 이에 따라 미국 하원은 2022년 9월 키갈리개정안을 골자로 한 법안을 비준한 바 있다.
미국 연방정부는 에너지효율기준을 2023년 증가시킴으로써 거주용 에어컨과 히트펌프에 대한 최소 냉난방 에너지효율을 높이고 있다. HFC 냉매 사용을 단계적으로 줄이기 위해 가장 효율적인 대안은 히트펌프를 활용하는 것이다. 건물 설계 및 건축, 관리 등을 향상시켜 냉난방수요를 줄여야 한다.
박원영 연구원은 “온난화 이슈가 낮은 냉매를 적용하는 것은 미국도 정책적으로 키갈리 수정안을 참고해 적용해 인센티브정책 등을 활성화하고 있다”라며 “각 섹션별 정책이 정교하게 만들어져 보다 심도있는 히트펌프에 대한 국제적이면서도 미국 내부적인 기준을 잘 세워 히트펌프 도입을 가로막는 장애를 제거하는 것이 필요하다”고 강조했다.
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