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[2024년 전망] 김민수 히트펌프얼라이언스 의장(서울대 교수)

“HP, 건물 온실가스 감축 핵심 공기열원 HP, 재생E 지정 중요”
ZEB인증제에 열에너지 자립률 포함 HP 도입 시급

2014년 히트펌프시장 활성화를 위해 설립된 히트펌프얼라이언스는 산업통상자원부 산하 사단법인이다. 히트펌프산업을 발전시키는데 기여하기 위해 세미나 등 다양할 활동을 펼치고 있다. 히트펌프얼라이언스 공동의장을 맡고 있는 김민수 서울대 기계공학부 교수를 만나 히트펌프시장 동향 및 발전방안에 대해 들어봤다. 

■ 글로벌 히트펌프시장 동향을 평가한다면
2023년 12월14일 제28차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP28)의 최종합의문이 발표됐다. ‘화석연료로부터의 전환(transition away from fossil fuel)’이라는 문구를 바탕으로 2015년 파리기후협정의 기조를 유지한 것으로 보이며 온실가스 감축에 대한 전 지구적 공감대가 형성됐다는 것을 알 수 있었다. 

글로벌 히트펌프시장은 지속적으로 성장할 것으로 전망된다. 특히 화석연료 소비를 감축하는 세계적 추세를 고려했을 때 온실가스 감축의 핵심수단으로써 히트펌프의 역할이 강조되고 있다. 

미국의 경우 IRA 시행에 따른 주택 전기히트펌프 설치 투자를 확대했으며 EU에서는 회원국의 재생에너지 냉난방비중을 매년 1.1% 확대하도록 의무화(Fir for 55 Pakage)하고 2027년까지 주택 히트펌프 보급율을 누적 1,000만대까지 확대(RePower EU Plan)하도록 했다. 이에 따라 IEA에서는 2030년 건물난방용 화석연료 수요가 29% 감소하고 이중 절반은 히트펌프로 대체될 전망이라고 발표하기도 했다. 

또한 러시아-우크라이나 사태 등으로 인한 국제 에너지가격 변동을 겪으며 안정적이며 독립적으로 냉난방을 공급할 수 있는 히트펌프가 더욱 주목받고 있다. EHPA(유럽히트펌프협회)에서 발표한 보고서에 따르면 2022년 유럽 히트펌프 판매량은 38.9% 증가했으며 건물 보급율이 16%에 도달했다. 이와 같은 세계적 동향을 고려했을 때 히트펌프시장은 2024년에도 빠르게 성장할 것으로 전망된다. 
 


■ 국내 히트펌프시장 현황을 평가한다면
국내 시장도 전 세계적인 동향에 따라 움직이고 있으며 히트펌프시장의 성장세를 확인할 수 있다. 연구개발특구진흥재단의 자료에 따르면 국내 히트펌프시장은 2018년 6억1,400만달러에서 2023년 12억8,410만달러에 이를 것으로 전망해 연평균 성장률이 15.9%에 이를 것으로 판단했다. 

또한 기존 가정용 에어컨 외에도 냉난방 겸용 히트펌프 판매와 건조기 판매 및 온수공급용 솔루션시장의 성장 역시 두드러진다. 아직은 공기-공기 방식의 점유율이 여전히 가장 높으나 글로벌 트렌드 변화로 인한 공기-물 방식에 대한 선호도와 판매량 역시 빠르게 증가하는 것을 알 수 있다. 산업용 히트펌프 역시 온실농가 등에서 활용이 증가하고 있으며 스팀생산 히트펌프 연구개발이 활발히 진행되고 있는 만큼 친환경 대체솔루션으로 많은 주목을 받고 있다.



■ 히트펌프 이슈 중 냉매를 빼놓을 수 없는데, 특히 PFAS 논란의 초점은
냉매의 역사는 곧 규제의 역사로 볼 수 있다. 몬트리올 의정서로 인해 주목받은 HFC계열의 냉매(R134a, R410A 등)가 교토의정서에 의해 감축단계에 있으며 최근 HFO계열 냉매(R1234yf, R1234ze, R1243zf 등)와 자연냉매(프로판, 이산화탄소 등)가 대체냉매로 고려되고 있다. HFO계열 냉매는 탄소의 이중결합(olefin)을 포함하기에 반응성이 크고 대기 체류기간이 짧은 만큼 지구온난화지수(GWP: global warming potential)가 낮다. 

하지만 비교적 큰 반응성으로 인해 약가연성으로 분류되며 이로 인한 안전규제가 함께 고려돼야 한다. 또한 유럽에서는 PFAS(per- and polyfluoroalkyl substances: 과불화화합물) 규제가 논의되고 있으며 규제 승인 시 R1234yf를 포함한 HFO계열 냉매 사용이 금지될 예정이다. HFO계열 Olefin은 반응성이 큰 만큼 대기에서 쉽게 분해되며 분해과정에서 TFA(trifluoroacetic acid)가 발생한다.

TFA는 용해도가 높아 수용액 상태로 존재하고 구조가 안정적인 만큼 자연적으로 분해되지 않으므로 산성비나 토양 산성화에 영향을 줄 수 있다. 다만 PFAS의 직접적인 영향에 대한 연구결과가 부족하고 물질의 유해성을 기준으로 규제하는 것이 아니라 물질의 조성을 기준으로 규제하는 것이 적절하지 않냐는 논란도 있다. TEFAL의 코팅 재료인 테플론 역시 규제 대상이며 폭넓은 범위의 화학물질을 대상으로 하는 만큼 논란은 지속될 것으로 생각된다. 

자연냉매를 사용하는 방안도 폭넓게 고려되고 있으나 프로판(R290)의 경우 높은 가연성을 가지고 있으며 이산화탄소(R744)는 작동압력이 높고 성능이 낮은 문제가 있어 많은 연구와 논의가 필요해 보인다.

■ 히트펌프 활성화를 위해 가장 시급히 개선돼야 하는 정책은  
해외에서는 난방에서의 온실가스 발생을 강력하게 규제하고 있는 반면 우리나라는 오히려 가스그리드 설치를 의무화하고 있다. 이는 신규 가스보일러 설치를 제한하고 히트펌프를 설치하도록 하는 많은 해외 사례와 대치된다. 주택의 가스공급을 의무화하는 정책은 방향성이 수정될 필요가 있다. 일례로 2023년 기준 가정용 저NOx보일러 지원사업에 수백억원의 예산이 편성된 반면 고효율 공기열원 히트펌프는 재생에너지로 인정되지 않아 예산 배정에서 배제된 것으로 봤을 때 정책개선이 시급해 보인다. 
  


■ 히트펌프보급 걸림돌 해결방안은 
히트펌프보급에는 정책적 지원이 필수적이다. 이를 위해서는 무엇보다 공기열원 히트펌프가 재생에너지로 인정되는 것이 중요하다. 지열과 수열뿐만 아니라 공기열원 히트펌프 역시 재생에너지로 분류돼야 하며 태양열 이용 히트펌프 및 이들의 장단점을 보완한 다양한 하이브리드 열원 히트펌프도 폭넓게 인정돼야 한다. 물론 성능이 일정 수준 이상인 히트펌프만을 대상으로 인정하는 법적 뒷받침이 필요하다. 

또한 전력요금으로 인한 부담을 경감하기 위해 난방용 히트펌프의 전력요금체계 개편이 필요하며 제로에너지건축물 인증제도에 열에너지 자립률을 포함해 히트펌프 도입의 필요성을 강조해야 한다. 

■ 히트펌프보급 확산 시 국가적인 기대효과는
우리나라의 히트펌프 제조기술은 세계적인 수준이다. 히트펌프보급이 더욱 활성화된다면 많은 자원과 인력이 히트펌프시장에 투입될 것이며 세계적인 경쟁력을 갖출 수 있을 것이다. 에너지산업 잠재력을 고려했을 때 미래 우리나라를 이끌어갈 산업 중 하나이며 내수시장을 바탕으로 시너지를 낼 수 있을 것이다. 

또한 전 세계 여러 나라의 소득이 높아지면서 냉난방시장은 점점 더 커질 것이며 우리가 선도하고 있는 기술과 제품들이 더욱 널리 보급될 것이다. 히트펌프의 폭넓은 보급을 통한 건물 온실가스 감축 효과를 제시함으로써 탈탄소화를 선도하는 국가 브랜드 이미지를 제고할 수 있을 것으로 본다. 
  
■ 올해 국내 히트펌프시장을 전망한다면 
히트펌프는 건물 온실가스 감축에 영향을 주는 핵심기기이며 중요성이 갈수록 증대될 것으로 생각된다. 이에 따라 히트펌프시장은 지속적으로 확대될 것이며 정책적 기반이 뒷받침된다면 더욱 빠르게 성장할 수 있을 것으로 본다. 

다만 선진국과 비교했을 때 제도적으로 다양한 장애요인을 극복해야 성장동력을 이어갈 수 있을 것으로 생각되며 글로벌 트렌드에 발맞춰 히트펌프를 전기 기반 친환경 난방 솔루션으로 인정해야 한다. 

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