지난 4월13일 마곡코엑스에서 진행된 칸 히트펌프 컨퍼런스 1-1세션에서는 히트펌프 관련 정책·제도 등이 다수 소개됐다.

기후부, 히트펌프 보급활성화 ‘박차’

권병철 기후에너지환경부 열산업혁신과장은 기후에너지환경부 열산업혁신과의 히트펌프 활성화를 위한 다양한 노력을 공유했다.

 

기후부는 지난해 그동안 열에너지분야는 전력이나 재생에너지에 비해 개별사업 중심으로 추진돼왔으나 정부는 본격적인 정책추진을 위한 기반 마련에 나서며 ‘히트펌프 보급 활성화 방안’을 발표했다.

 

특히 수송·산업부문 탈탄소화는 국가 온실가스 감축목표(NDC)와 연계해 추진돼온 반면 난방분야는 탄소중립 수단이 상대적으로 부족했던 만큼 NDC 2035 이행과 연계해 건물·난방부문 탈탄소화의 핵심수단으로 히트펌프 350만대 보급목표를 제시했다.

 

지난해 8월부터 히트펌프 제조사 실무협의체를 구성해 업계 의견을 수렴해왔으며 12월에는 보급 활성화 대책을 발표했다.

 

또한 기존에 지열과 수열만 재생에너지로 인정되던 체계에서 나아가 공기열에너지를 재생에너지로 공식 인정하기 위한 제도정비도 추진하고 있다.

 

히트펌프 보급확대를 위한 올해 중점사업은 가정용 공기열 히트펌프를 보급하는 ‘난방전기화 사업’이다. 정부는 보급제품의 성능과 신뢰성 확보를 위해 지원기준도 구체화했다.

 

지원대상은 GWP 750 이하 냉매를 사용하며 최고 출수온도 65℃ 이상, 부품 보유기간 8년 이상 조건을 충족하는 제품이다. 여기에 계절성능계수(SCOP)는 중온영역 3.3 이상, 저온영역 4.5 이상으로 설정했다.

 

보급확대를 위한 기반 구축도 속도를 낸다. △공기열 재생에너지 인정 △가정용 히트펌프 인증기준 및 전기요금체계 마련 △공동주택 적용을 위한 건설기준 개정 △보급주택 구독서비스 및 배출권거래 크래딧 부여 등을 추진할 계획이다. 특히 공기열 재생에너지 인정과 관련해서는 세부기준과 측정방법 등을 담은 고시를 4월 중 제정할 예정이다.

 

사회복지시설을 대상으로 한 난방 전기화사업도 병행된다. 정부는 올해 약 37개 사회복지시설을 지원해 도시가스 미공급지역 등 에너지복지 사각지대의 난방환경 개선도 함께 추진할 예정이다.

제도개선도 병행된다. 기존 화석연료 중심 난방관련 예산을 단계적으로 축소하며 신축건물에서 히트펌프 또는 가스 등을 소비자가 선택할 수 있도록 화석연료 기반 법령을 정비할 방침이다. 이와 함께 비전기식 냉방설비 설치의무대상 축소 등 관련 규제 개선도 추진한다.

 

산업생태계 기반 구축에도 나선다. 건물·산업부문 연구개발(R&D)과 실증사업을 확대하고 핵심부품 국산화를 통해 대용량·초고온 히트펌프 등 핵심기술 개발과 실증을 추진할 계획이다. 히트펌프산업 전환에 필요한 인력양성 교육을 추진하며 히트펌프산업협회 신설과 열산업 육성·혁신을 위한 전담기관 지정도 검토하고 있다.

 

권병철 기후에너지환경부 열산업혁신과장은 “전체 열에너지와 관련한 열에너지기본법이 4건 정도 발의돼 있으며 현재 병합심사를 통해 연내 제정을 목표로 준비 중”이라며 “구체적 아이템으로서 히트펌프가 열산업을 선도하겠지만 집단에너지 등 다른 분야도 정부가 관심을 갖고 함께 육성해 나갈 것”이라고 말했다.

서울시 특성 반영 HP 보급활성화 추진

김성국 서울시 열에너지사업팀장은 건물부문 열에너지 활성화를 위한 서울시 내 히트펌프 보급방향을 발표했다.

 

건물부문은 서울시 전체 온실가스 배출의 68.4%를 차지하고 있어 노후건축물의 열손실을 줄이고 냉난방·급탕 중심의 에너지소비구조를 전환하기 위해 고효율 열원설비 확산이 시급한 상황이다.

 

서울시는 탄소중립기본계획에 따라 2005년대비 2050년까지 탄소중립을 달성하겠다는 목표를 수립했다.

 

특히 2023년 기준 서울시 전체 온실가스 배출량 중 건물부문 비중이 68.4%로 2033년까지 온실가스를 50% 감축하기 위해서는 2023년대비 건물부문에서 약 1,460만톤의 추가감축이 필요하다.

 

이중 서울시 내 30년 이상 노후건물 비중은 약 60% 수준에 이르며 2000년 이전 준공건물의 단열성능은 2017년 기준 20% 수준이다. 이에 따라 서울시는 대규모 건물 집중관리를 추진 중이다.

 

서울시 온실가스 배출량의 약 22%를 차지하는 연면적 1,000m² 이상 공공건물과 연면적 3,000m² 이상 비주거건물을 주요 관리대상으로 설정해 관리하고 있다. 배출비중이 큰 대형건물을 중심으로 감축효과를 높일 방침이다.

 

김성국 서울시 열에너지사업팀장은 “건물 에너지소비구조에 따르면 냉난방과 급탕에 전체의 50~60%가 집중돼 있다”라며 “서울시 건물부문 탈탄소를 위해 화석연료 연소방식에서 벗어나 고효율 히트펌프를 활용하는 전기화가 필요하다”고 말했다.

 

현재 서울시는 재생열 보급 활성화를 위해 현장 컨설팅과 의무화 및 보조금 지원을 병행하는 투트랙 전략을 추진 중이다.

 

신재생에너지 전문가 현장컨설팅을 통해 전문인력풀을 확보하고 설치 예정기관과 운영기관을 대상으로 무상 기술지원을 제공하고 있다.

 

공사보조금 지원사업도 확대하고 있다. 서울시는 지열 천공과 수열관로 인입 등 초기공사비 부담이 큰 재생열설비 확산을 위해 연면적 3만m² 이상 비주거 신축건물 중 재생열 의무기준 이상 설치예정 건물에 개소당 최대 2억5,000만원을 직접 지원하고 있다.

수열에너지 보급활성화도 주요정책 중 하나다. 서울시는 한강 취수장에서 정수센터로 이어지는 상수도 원수 도수관로를 활용해 건물 냉난방열원으로 공급하는 수열에너지 공급 공모사업을 추진하고 있다.

 

기존 방식대비 냉난방에너지를 약 30~40% 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있으며 현재 풍납·자양·강북취수장 기준 시간당 최대 4만2,700RT를 확보했다. 이중 1만9,000RT는 공급이 확정됐다.

 

이와 함께 서울시는 건물에너지효율화(BRP) 융자지원사업과 민간 지열설비 효율개선사업 등을 통해 재생열 보급확대를 뒷받침하고 있다. BRP 융자지원사업은 노후 민간건축물을 대상으로 △단열성능 보강 △고효율 LED 교체 △냉난방공조시스템 개선 △신재생에너지설비 도입 등을 지원하며 민간 지열설비 효율개선사업은 핵심장비 교체와 부속설비 정비를 지원해 기존 설비의 효율 향상을 유도하고 있다.

 

김성국 서울시 열에너지사업팀장은 “서울의 고밀도 도심환경에 적합한 공기열 도입과 재생열 균형보급 방안을 마련해야 한다”라며 “혹한기 성능과 외부 실외기 설치에 따른 소음, 열섬 등의 문제도 함께 고려해야 한다”고 말했다.

 

이어 “서울시는 건물 규모와 입지조건에 따라 하이브리드 재생열원 혼합설계를 권장하고 있다”라며 “민간부문에서도 다양한 열원이 포괄적으로 적용될 수 있도록 함께 노력해달라”고 당부했다.

 

히트펌프 보급확대 위한 정책·제도개선 선행돼야

오세신 에너지경제연구원 연구위원은 공동주택 히트펌프 보급사례를 공유하며 국내 적용 활성화방안을 공유했다.

 

히트펌프는 외부의 열을 활용해 낮은 온도에서 높은 온도로 승온하는 기술로 동력구동에 소비되는 전력보다 3배 이상 많은 에너지를 생산할 수 있는 고효율 설비다.

 

열원의 상태에 따라 공기열 히트펌프와 수열 히트펌프 등으로 구분되며 건물부문에서는 개별주택부터 대형건물까지 폭넓게 적용할 수 있다.

 

글로벌 히트펌프시장은 2022년까지 가파른 성장세를 보이다 2023~2024년에는 감소세로 전환됐다. 이는 △천연가스 가격하락 △경제위축 △히트펌프 지원정책 발표 지연 등이 원인으로 지목되고 있다. 최근에는 다시 성장세를 보이며 유럽 주요국들의 증가세가 예상된다.

 

유럽에서는 최근 공기열 기반 ATW(Air-to-Water) 히트펌프의 점유율이 빠르게 확대되고 있다. 

 

국가별로는 북유럽 국가들의 1,000세대당 히트펌프 판매량이 가장 높게 나타났으며 독일과 영국은 상대적으로 낮은 그룹으로 분류됐다.

 

미국의 경우 2025년 연간 히트펌프 판매량은 360만대 수준으로 2024년대비 소폭 감소가 예상되지만 2022년부터는 히트펌프 판매량이 가스보일러 판매량을 꾸준히 상회하고 있다.

 

해외 건물 히트펌프 보급사례에 따르면 스위스 제네바에서는 1972년 준공된 53세대 노후 공동주택에 각각 156kW급 대형 산업용 ATW 히트펌프 2대를 적용해 중앙식으로 열에너지를 공급하고 있다.

 

오스트리아 인스부르크에서는 소형과 대형을 결합한 하이브리드방식이 적용됐다. 48세대 공동주택 옥상에 대형 히트펌프를 설치해 각 세대에 20℃ 수준의 온수를 공급하며 각 세대에 설치된 3kW급 소형 히트펌프가 이를 다시 승온해 난방과 급탕에 활용하는 구조다. 시스템 SCOP는 4.0이며 소음은 38dB 수준이다.

 

영국 Chadwell St Mary에서는 세대별 소형 히트펌프만으로 공동주택에 열에너지를 공급하고 있다. 고층 3개 동, 273세대 규모의 공동주택에 3~6kW급 소형 지열 히트펌프를 설치하며 순환망을 통해 -5~20℃의 지열을 공유하는 구조를 채택했다. 시스템COP는 3.8이며 에너지비용은 40~50% 감소했다. 난방과 급탕을 함께 공급하며 최대 공급온도는 65℃다.

 

프랑스에서는 197세대 공동주택에 세대별 공기열 히트펌프를 설치해 기존 전기히터를 히트펌프로 전환하는 동시에 개축을 통해 단열성능을 높였으며 난방은 히트펌프로 급탕은 세대별 온수탱크로 공급하고 있다.

 

해외에 비해 국내보급이 어려운 이유로는 △비용부담 △공간제약 △표준화 부재 등이다. 이에 따라 국내보급 활성화를 위해 구매비용과 전기요금 지원이 필요하다.

 

공간 측면에서도 제약이 있다. 기존 공동주택 세대 내부에 히트펌프를 설치할 경우 축열조 공간 확보가 쉽지 않으며 국내 바닥난방 환경에 적합한 난방·급탕용 히트펌프 표준모델이 아직 명확히 정립되지 않은 점도 보급확대의 걸림돌로 작용하고 있다.

 

히트펌프의 국내 보급 활성화를 위해서는 구매비용과 전기요금 지원 및 성능인증제도와 적용솔루션의 표준화가 필요하다.

 

COP와 SCOP를 모두 인증해 지역별 기후조건을 반영한 난방·급탕 성능기준을 마련하며 소비자 만족도를 높일 수 있는 체계를 구축해야 한다. 특히 국내 공동주택 바닥난방에 맞는 표준모델 구축이 시급하며 개별식·중앙식·하이브리드식으로 구분한 모델 정립이 시급하다.

 

오세신 연구위원은 “관련법령개정도 필요한 부분”이라며 “주택법과 에너지이용합리화법 및 건축법 등 현행 제도에 히트펌프가 명확히 반영되지 않아 시공과 설계, 제도 적용에 한계가 있다”고 지적했다. 

 

이어 “히트펌프를 특정열사용기자재에 포함해야 한다”라며 “공동주택 설계도서 작성기준과 건축물 설비기준에도 히트펌프를 명시적으로 반영해야 한다”고 말했다.

 

가정용 히트펌프, 축열시나리오 병행 통한 보급활성화 필수적

김민성 중앙대학교 교수는 가정용 히트펌프 보급활성화 방안을 제언했다.

 

국내 가정용 히트펌프시장은 냉방시장은 가정용과 상업용 중심으로, 난방시장은 주로 상업용과 산업용 중심으로 구성돼 있으며 히트펌프 보급이 제한적이다.

 

시장 변동성의 주요 요인은 보조금과 날씨에 의한 영향으로 분석된다.

 

전 세계 히트펌프 보급동향에 따르면 세계적으로 히트펌프기술이 기후변화 대응과 탄소중립 목표를 달성하는 중요한 수단으로 인식되고 있다. 국내도 기후에너지환경부 출범 이후 히트펌프 보급을 위한 준비가 이뤄지고 있다.

 

그러나 국내는 저렴한 에너지비용으로 인해 에너지절약 효과가 낮으며 설치투자비 회수기간이 길어 히트펌프의 보급이 취약하다.

 

특히 가정용 히트펌프는 주거문화의 특이성으로 보급이 제한적이며 난방기구로서의 인식이 매우 낮다.

 

국내 기후조건에 따르면 냉난방이 모두 필요한 상황으로 히트펌프는 대체로 연간 5개월간만 난방운전이 가능해 주로 급탕과 제한된 난방을 기준으로 운전된다. 또한 냉난방부하를 비교할 때 난방과 급탕부하가 커 난방을 위해 에어컨보다 큰 용량의 시스템이 필요하며 바닥난방과 급탕을 위한 축열조가 필요해 세대 내 추가적인 공간이 필요해진다.

 

전력수급 문제도 가정용 히트펌프 보급을 가로막는 주요요인이다. 하절기에는 기후변화로 인한 냉방부하 증가로 동절기에는 축열기능이 없는 전열기의 과다사용으로 전력수급 문제가 발생할 수 있다. 또한 국내는 히트펌프 보급에 대한 전력수급 영향 분석이 부족한 상황이다.

 

이에 따라 연구진들은 전력부하 영향분석을 통해 난방용 보일러의 가스 소비량을 시간별 난방 열수요로 변환하며 히트펌프 COP와 보일러의 열효율을 고려해 전력부하를 산정했다.

 

난방부하 분석을 위한 영향변수 검증결과 기온이 감소할수록 난방부하가 증가하며 퇴근 후 시간에 가장 큰 난방부하가 발생하며 주중에 난방부하 사용편차가 큰 것으로 나타났다. 

 

난방부하 영향변수를 데이터에 반영해 대상지역별로 기온별 난방부하 트렌드가 유사하며 시간별 난방부하는 퇴근 후 시간이 큰 것으로 나타났다.

 

연구진들은 총전력부하 산정을 위해 원하는 지역의 가스사용량을 기반으로 가중치를 적용했다. 가정용 히트펌프 전환에 따른 전력부하 변화 산정결과 실시한 부하대응 시 피크전력이 최대 9.6% 상승한 것으로 나타났다.

 

김민성 중앙대 교수는 “축열시나리오를 분석해 심야축열운전과 수요예측기반 축열운전 시나리오를 비교했다”라며 “수요예측기반 축열운전 시나리오는 심야축열운전 시나리오보다 피크 절감 성능이 우수한 것으로 나타났다”고 말했다.

 

히트펌프 용량과 축열용량의 적절한 조합이 중요하며 축열 용량이 클수록 열부하가 클수록 피크 절감 효과가 높은 것으로 나타났다. 수요예측기반 축열운전시나리오는 시나리오1대비 좋은 피크절감성능을 보였으며 히트펌프 피크부하도 심야축열운전 시나리오대비 부하가 감소했다.

 

김 교수는 “히트펌프 보급 활성화를 위해서는 전력 피크 상승을 억제하기 위한 히트펌프와 축열의 조합이 매우 중요하다”라며 “부하예측기술과 축열용량 조정도 시급하다”고 말했다.

 

R290 활용 확대 위한 법·제도개선 시급

최준영 KTL 연구위원은 ‘R290 냉매활용을 위한 제도개선 및 정책제안’을 주제로 발표를 이어갔다.

 

키갈리선언 이후 △EU △미국 △일본 등은 지구온난화지수(GWP)가 높은 물질사용을 제한하는 정책을 시행하고 있으며 국내 역시 지난해 수소불화탄소(HFC) 사용 제품의 물질 전환일정을 공고했다.

 

특히 2028년까지 고정식 히트펌프의 냉매는 750 이상의 GWP를 가진 물질을 사용하지 않도록 이동식 히트펌프는 150 이상의 GWP를 가진 냉매를 사용하지 않도록 규제될 계획이다.

 

이에 따라 GWP가 낮으며 해외에서 활발히 보급되고 있는 R290 냉매가 주목받고 있다.

 

R290은 프로판을 포함한 A3 계열 순수 냉매로, 높은 가연성을 가짐에도 불구하고 우수한 물성치로 효율성이 뛰어난 냉매로 평가받고 있다.

 

현재 전 세계에서 R290을 활용한 히트펌프 개발이 진행 중이며 규제 완화를 위한 노력이 이어지고 있다.

 

최준영 연구위원은 “ISO 5149 기준 개정에 따라 냉매 양을 충전하는 기준이 변화했다”라며 “R290의 사용을 위한 충전량 한도 계산법이 Path A와 Path B 두 가지 경로로 제시됐다”고 말했다.

 

R290을 포함한 가연성 냉매는 LFL(연소하한농도), HOC(연소열), 화염전파속도 등의 기준에 따라 1, 2L, 2, 3 등으로 구분되며 이는 냉매의 사용과 규제에 있어 중요한 기준이 되고 있다.

 

최근 해외 주요 국가들은 R290 보급을 위해 규제를 완화하고 있다. 유럽과 호주는 상업용 자립형 냉장장치에서 R290의 허용 충전량을 기존 150g에서 500g으로 상향 조정했으며 일본도 494g까지 허용하고 있다. 

 

반면 국내에서는△고압가스안전관리법 △대기환경보전법 △화학물질관리법 등으로 인해 R290냉매에 대한 규제가 크다. 특히 R290의 충전량은 KS C IEC 60335-2-89 기준에 따라 150g 이하로 제한돼 국내 보급 저해요인으로 작용하고 있다. 이에 따라 국내에서도 A3냉매 활용을 위해 △충전량 상향조정 △설비등급 재분류 △교육·인증강화 △설치기준·감시체계 강화 △보험·책임규정 정비 △인센티브·전환지원 등이 시급한 상황이다.

 

최준영 KTL 연구위원은 “R290 확대는 저탄소전환 과제이므로 청정냉매 정책에 R290 사용 확대계획을 명시하며 법과 기준개정을 신속 추진해야한다”라며 “산업계에서도 정책대응을 위해 R290 기술개발에 대한 노력이 시급하다”고 말했다.

영국 사례로 확인한 국내 히트펌프 정책방향

임현지 녹색에너지전략연구소 부연구위원은 도시가스 보급률이 높은 국내상황과 비슷한 영국사례를 기반으로 난방 탈탄소화 정책방향을 제안했다.

 

영국은 2020년부터 히트펌프보급정책을 추진해왔으며 현재까지 약 1.9% 보급률로 유럽 주요국대비 아직 낮은편이지만 정부지원 확대에 힘입어 보급이 급격히 늘어나는 추세를 보이고 있다.

 

영국은 2028년까지 연 60만대의 히트펌프보급 목표를 설정하고 있으며 이를 위한 인센티브 및 제조업 육성 등의 정책을 추진 중이다.

 

영국 정부는 Boiler Upgrade Scheme(BUS)를 도입해 히트펌프 설치 시 가구당 최대 7,500파운드까지 지원하고 있다

 

영국의 히트펌프보급정책의 주요특징은 신축 주택에 대한 화석연료 난방 금지를 제도화한 점이다.

 

2028년부터 신축 주택과 비주거 건물에 대해 가스 네트워크 연결을 금지하며 히트펌프 또는 열네트워크 설치를 의무화할 예정이고 히트펌프 설치목표와 지원 제도는 시장주도형 인센티브 프레임워크로 추진 중이다.

 

또한 가스와 전기요금간 격차를 해소하기 위해 시간대별 차등요금제를 마련·제공하고 있다.

임현지 부연구위원은 “영국은 시민들과 커뮤니케이션을 위한 정책들도 마련 중”이라며 “보일러 제조업계에 대해 히트펌프 판매량 의무를 부여했다”고 말했다. 이어 “생산·공급망을 키워 비용·공급안정·일자리 확보를 위해 HPIAC를 도입해 제조사 지원도 병행하고 있으며 다양한 인식개선 캠페인을 강화해 주택소유자들의 인식을 확대 중”이라며 “그 결과 시민의 인식수준이 50% 수준으로 상향됐다”고 말했다.

 

우리나라는 2035년까지 히트펌프 350만대 보급 목표를 설정했으나 현재 관련 제도는 초기 단계에 있다. 국내 히트펌프 보급확대를 위해서는 영국 등 사례를 기반으로 △중장기 단계적 전환로드맵 수립 △소비자 인센티브 확대 및 신뢰강화 △국내시장조성을 위한 제도수립 등이 필요하다.

 

임현지 부연구위원은 “대중인식개선을 위한 홍보와 채험캠페인도 필요하다”라며 “시장규모를 높이기 위해 국내 공동주택 등에 대한 R&D, 표준화를 위해 규모있는 시장을 만들길 바란다”고 말했다.