냉난방공조·기계설비·신재생·녹색건축 전문저널 칸kharn은 지난 4월13일 서울 코엑스마곡에서 ‘All That Heat Pump 2026: 탄소중립을 이끌 히트펌프, 전략·기술로 본 현재와 미래’를 주제로 컨퍼런스를 개최했다.

 

이번 행사는 히트펌프 정책·제도, 지·수열에너지시스템, 가정용 히트펌프, 산업용 히트펌프, 히트펌프 시장동향, R&D 등 히트펌프 전체 산업영역을 아우르는 대규모 행사로 하루동안 6개 세션이 진행됐다.

 

1-3 '히트펌프 시장동향' 세션에서는 △PVT·HP 융합시스템 △산업시장 HP △암모니아 HP △HP 구독서비스 △폐열활용 HP △ZEB 연계방안 등 히트펌프를 활용한 다양한 신기술을 비롯해 시장분석과 향후 히트펌프 시장전략 등이 제시됐다.

 

탄소중립시대 해법, PVT+HP 융합시스템
조성구 이맥스시스템 부사장은 ‘PVT 태양광·열 복합모듈과 공기열 히트펌프를 이용한 융합시스템’을 주제로 발표하며 히트펌프를 가장 신재생에너지답게 활용할 수 있는 방안으로 PVT(Photovoltaic Thermal)와 결합을 제시했다.

 

태양광선 중 전기로 변환되는 약 20%를 제외하고 열로 버려지는 나머지 에너지를 ‘업사이클링’하는 것이 PVT 모듈의 핵심이다. 태양광발전과 동시에 열교환기로 지열(Solar Heat)을 수행해 급탕 및 난방에 활용하는 방식이다.

 

조 부사장은 “글로벌 트렌드 역시 히트펌프의 효율을 극대화하기 위해 PVT를 열원으로 활용하는 방향으로 가고 있다”라며 “이맥스의 유창형 PVT모듈이 집열효율 55%, 발전성능 13%를 기록해 통합 효율 68% 이상을 달성했다”고 강조했다.

 

경제성 분석에서는 PVT시스템의 높은 공간효율성이 주요 강점으로 꼽혔다. 유창형 PVT는 일반 PV모듈대비 설치면적을 최대 71%까지 절감할 수 있어 도심지 건축물에 최적이다. 초기 투자비 회수기간 역시 산업용 전력을 기준으로 보조금 없이도 5.4년(저온사용 기준)이라는 고무적인 수치를 기록했다. 이는 과거 20년 이상 걸리던 것에 비해 기술 고도화로 인해 경제성이 대폭 개선됐음을 의미한다.

 

이어 실제 실증사례인 ‘강북소방서 삼각산 119안전센터’의 동절기 작동특성이 상세히 공유됐다. 해당 시스템은 PVT 모듈과 2개의 축열조(메인·예비)와 12kW급 공기열 히트펌프를 융합한 형태로 구축됐다.

 

실증데이터에 따르면 -10℃ 이하의 한파 속에서도 예비 축열조의 온도가 25℃ 이상으로 유지돼 히트펌프의 안정적인 열원 역할을 수행했다. 이를 통해 동절기 히트펌프의 COP(성능계수)를 2.8 수준으로 유지하며 50℃ 이상의 온수를 안정적으로 공급하는 성과를 거뒀다.

 

조성구 이맥스 부사장은 “PVT와 히트펌프의 융합시스템은 전기와 열을 동시에 생산해 에너지 자립률을 향상시킬 뿐만 아니라 운영비와 CO₂ 저감효과를 동시에 달성할 수 있다”라며 “제로에너지건축물(ZEB) 인증 및 그린리모델링(GR) 등 정부의 탄소중립 로드맵과 연계해 정책적 적합성을 높여나갈 것”이라고 밝혔다.

 

코플랜드, 20kW 이상 산업용시장 공략 가속화
김욱진 코플랜드 부장은 ‘히트펌프 시장분석과 코플랜드의 제안’을 주제로 발표하며 글로벌시장의 흐름과 국내시장의 특수성을 결합한 맞춤형 솔루션 전략을 제시했다.

 

김욱진 부장은 먼저 전 세계 주기 비용(TCO) 관점에서 히트펌프의 경제성을 짚으며 “에어 투 워터(Air-to-Water) 히트펌프가 가스사용기기대비 경쟁력이 있다.

 

김 부장은 "특히 국내 전기·가스요금 비율(약 2.4)은 유럽시장과 비교했을 때 히트펌프 판매와 확대에 열악한 상황이 아니다”라며 “유럽시장이 지난 2025년 기준 전년대비 10% 성장하며 260만대가 판매됐음에도 지금까지 공조시장에서 14% 비중인 점은 잠재성이 여전히 큰 걸로 분석된다”고 밝혔다.

 

특히 소용량(15kW 미만)시장의 높은 진입장벽을 강조하며 유럽의 SCOP와 미국의 HSTF2 등 설계사상이 다른 복잡한 시험규정을 맞추는 데 드는 비용과 엔지니어링 리소스가 상당하다.

 

유럽의 A++등급을 요구하는 등 국내 공기열원 히트펌프의 제도적 기준이 높아지고 있어 기존 유럽 수출기업 외에는 신규 진입이 쉽지 않을 것으로 전망된다. 이에 대한 대안으로 국내시장에서 점유율이 30~45%에 달하는 20kW 이상 상업용 및 중산업용시장을 코플랜드의 1단계 타겟으로 설정했다.

 

코플랜드는 해당 시장공략을 위해 20~300kW급 스크롤 압축기 라인업을 강화하고 있다. 출수 온도 50~60℃ 수준의 일반형부터 R1234ze냉매를 활용해 최대 140℃까지 구현가능한 고온용 솔루션을 보유하고 있다.

 

이에 더해 올해 안에 80~100톤급 무급유(Magnetic Bearing) 압축기를, 내년까지는 2,000톤 이상의 대용량 모델을 출시할 계획이다. △R32 △R290(프로판 )△R454C 등 저GWP냉매에 대응하는 정속형 및 인버터 압축기 풀 라인업을 소개해 제조사들이 환경규제에 유연하게 대응할 수 있도록 지원할 계획이다.

 

실제 적용사례로는 △중국의 스마트팜 건조시설 △제약기술 연구시설의 분산형시스템 △배터리 생산라인의 제습부하 대응사례 등이 공유됐다. 코플랜드는 단순히 압축기 단품을 공급하는 데 그치지 않고 △인버터 드라이브 △제어로직 △센서류 등을 통합한 ‘패시브솔루션’을 제공하며 본격적인 확장에 나서고 있다. 고객사가 제품을 개발할 때 개념설계부터 △파이프 구성 △제어 커스터마이징 △시운전 및 서비스 등까지 밀착 지원하는 ‘솔루션 비즈니스’로 사업을 확대하겠다는 구상이다.

 

김욱진 코플랜드 부장은 “히트펌프시장은 전기화 정책에 힘입어 지속 성장하고 있으며 코플랜드는 특히 20kW 이상 산업용시장에 초점를 맞춰 탈탄소화에 기여할 것”이라며 “단순 제품 공급을 넘어 시장안착을 위한 컨설팅과 기술지원을 병행하는 솔루션 파트너로서 역할을 다하겠다”고 말했다.

 

암모니아HP, 직접 배출량 절감·고효율 운전 활용 E‘절약’ 
정연주 한국마이콤 책임은 ‘친환경 암모니아 히트펌프기술 및 성능검증’을 주제로 발표하며 강화되는 글로벌 냉매규제 대응과 온실가스 감축을 위한 확실한 대안으로 자연냉매인 암모니아 히트펌프의 실효성을 강조했다.

 

2050 탄소중립 실현을 위한 국가 온실가스 감축목표(NDC)와 함께 2028년부터 시행될 GWP(지구온난화지수) 750 이상의 냉매규제 흐름을 되짚었다.

 

정연주 책임은 “기존 산업용 히트펌프에서 주로 사용되던 R134a나 R410a는 앞으로 사용에 제약이 생길 수밖에 없다”라며 “오존층파괴지수(ODP)와 GWP가 모두 ‘제로(0)’인 암모니아가 환경규제에서 자유로우면서 온실가스 배출량을 최대 25배까지 절감할 수 있는 최적의 솔루션”이라고 강조했다.

 

한국마이콤의 산업용 히트펌프 ‘MC 히트(MC Heat)’는 암모니아를 냉매로 사용해 55~90℃의 온수를 생산한다. 특히 에너지효율 극대화 방안으로 두 가지 체결방식을 제안했다.

 

기존 보일러를 대체할 때는 ‘성층 탱크(Stratification Tank)’를 도입해 에너지효율을 30% 추가 절감하고 냉동·냉장설비가 있는 현장에서는 냉각탑이나 에바콘(증발식 응축기)의 폐열을 회수해 히트펌프의 열원으로 활용하는 방식이다. 폐열회수방식은 냉동기 운전부하를 낮춰주므로 설비용량이 부족한 현장에서 더욱 큰 메리트가 있다.

 

성능 실증데이터에서는 암모니아 히트펌프의 압도적인 효율성이 확인됐다. 마이콤 실적데이터 분석결과 수온 60℃ 생산 시 평균 COP(성능계수)는 7.35, 70℃ 생산 시 5.96을 기록했다. 이는 기존 연료보일러대비 4~8배 높은 효율이며 투자 회수기간(ROI)은 평균 3년 수준으로 나타났다.

 

또한 한국마이콤 창원공장 기술연구소에 구축된 테스트설비를 통한 시운전 결과 설계값대비 가열능력과 COP가 실제 운전데이터에서 약 3% 이상 높게 나타나 설비의 신뢰성을 입증했다. 특히 50kg의 소량 암모니아 충전만으로도 454kW급 가열능력을 안정적으로 구현한다는 점이 특징이다.

 

정연주 책임은 “암모니아 히트펌프는 냉매전환에 따른 직접 배출량 절감뿐만 아니라 고효율 운전을 통한 에너지절약까지 동시에 실현할 수 있는 해답”이라며 “산업용 온수가 필요한 모든 분야에 적용가능한 해당 시스템이 지구환경에 기여하는 핵심솔루션이 될 것”이라고 밝혔다.

 

모닥불에너지, 금융·에너지 신뢰성 향상 역할 수행
이창섭 모닥불에너지 대표는 ‘에너지플랫폼 기반 히트펌프 10년 구독서비스’를 주제로 발표하며 고효율 히트펌프 보급의 최대 걸림돌인 초기 투자비 장벽을 낮추기 위한 비즈니스 모델 혁신과 데이터기반 운영전략을 제시했다.

 

현재 히트펌프시장이 약 9년 전 태양광시장 개화기와 유사한 흐름을 보이고 있다. 히트펌프는 기존 보일러대비 설치비가 5~10배 비싸지만 10~15년 운영 시 에너지비용을 절반 이하로 줄일 수 있는 고효율설비다.

 

반면 고객입장에서는 전문성 부족과 자본력의 한계로 인해 도입을 주저하는 괴리가 존재한다. 모닥불에너지는 이러한 문제를 해결하기 위해 △설치 △운영 △유지관리 등 전 과정을 책임지는 ‘올인원(All-in-one) 구독서비스’를 도입했다.

 

모닥불에너지가 제시한 구독서비스의 핵심은 금융구조화와 데이터 플랫폼의 결합이다. 고객은 일시납 대신 10년간 분할납부하는 형태로 히트펌프를 도입하며 모닥불에너지는 이 장기채권을 보증보험과 연계해 기관 투자자에게 양수도하는 방식으로 자금을 조달한다.

 

특히 히트펌프를 대상으로 서울보증보험을 설득해 국내 최초로 구독서비스용 보증보험 상품을 구조화했으며 이를 통해 소상공인부터 대규모 공장까지 초기 부담없이 히트펌프를 도입할 수 있는 기반을 마련했다.

 

기술적으로는 데이터기반 최적 설계와 운영제어를 차별점으로 제시했다. 연소식 보일러와 달리 히트펌프는 외기환경에 따라 효율이 변하기 때문에 과도한 용량산정을 방지하고 이용률을 극대화하는 것이 경제성의 관건이다.

 

기관투자를 유치하기 위해서는 엄격한 설치기준과 운영데이터가 뒷받침돼야 하며 실시간 계량 데이터를 수집해 제조사의 제어패턴을 최적화하고 향후 탄소배출권 발행 및 전력수요 관리시장(VPP) 참여로 수익을 공유하는 모델을 구축할 방침이다.

 

현재 모닥불에너지는 올해 상반기 전국 소상공인을 대상으로 약 50대의 공기열 히트펌프 보급 확약을 체결했으며 대기업 식품공장의 폐열 회수 히트펌프 실증 및 지자체 태양광 융합 마을사업 등을 추진하고 있다. 또한 포시파트너스와 협력해 히트펌프 도입을 통한 탄소배출권 발급 작업도 올해 안에 최초로 실현할 계획이다.

 

이창섭 모닥불에너지 대표는 “제조사와 시공사가 좋은 제품과 시공기술에 집중할 수 있도록 모닥불에너지는 플랫폼으로서 고객의 접근성을 낮추고 금융·에너지적 신뢰성을 높여주는 역할을 할 것”이라며 “히트펌프를 도시가스처럼 누구나 편리하게 구독하고 혜택을 누릴 수 있는 시대를 열겠다”고 강조했다.

 

“폐열 활용·대규모 축열시스템, 결합 ‘지능형 열 에너지 네트워크’ 구축 시급”
남유진 부산대학교 교수(대한설비공학회 재생에너지부문위원장)는 ‘재생열에너지 활용 히트펌프기술의 최신 연구동향’을 주제로 발표하며 기후변화에 따른 냉방수요 급증에 대응하기 위한 히트펌프 중심의 재생열 에너지 통합 관리방안을 제시했다.

 

IEA의 ‘Renewables 2025’ 보고서에 따르면 2030년에는 전 세계 전력생산의 43%를 재생에너지가 담당하고 난방부문의 재생에너지 비중 역시 50%에 육박할 것으로 추정되며 재생열시장의 가파른 성장세가 전망된다. 특히 기후변화로 인해 난방부하는 20~30% 감소하는 반면 냉방부하가 현저히 증가하고 있다. 기존 난방 중심 설계에서 벗어나 냉방수요에 능동적으로 대응할 수 있는 히트펌프기술의 패러다임전환이 필요하다.

 

PVT(태양광·열)와 히트펌프의 결합뿐만 아니라 지열(SCW형, 밀폐형)과 해수열 등 다양한 열원을 활용한 융합시스템이 소개됐다. 아이슬란드의 지열 활용사례와 국내에서 진행 중인 ‘육상 양식장 친환경 에너지시스템’ 연구는 바다 수온 상승으로 인한 먹거리 위기를 해결하기 위해 지열과 해수열 히트펌프를 연계한 안정적인 온도관리시스템이 유네스코 지오푸드(Geo-food) 프로젝트 등과 맞물려 활성화될 것으로 전망된다.

 

또한 최근 에너지업계의 화두인 ‘그리드 상호작용형 효율 빌딩(GEB)’과 연계된 정책적 변화도 ZEB인증이 온사이트(On-site) 생산을 넘어 오프사이트(Off-site) 투자까지 인정하는 방향으로 진화함에 따라 건물간 열에너지를 공유하는 5세대 지역냉난방시스템이 더욱 주목받을 것으로 보인다.

 

특히 데이터센터를 단순한 에너지소비시설이 아닌 인근지역에 열을 공급하는 ‘열원시설’로 재정의해 데이터센터 폐열을 지역에너지 네트워크에 편입시키는 모델이 탄소중립의 핵심기술이 될 것으로 예상된다.

 

에너지저장기술로는 ‘계간축열(PTES: Pit Thermal Energy Storage)’기술을 대안으로 제시했다. 덴마크 마르스탈 지역의 경우 지하 저심도에 저비용으로 열을 저장함으로써 전체 냉난방 수요의 50% 이상을 재생열로 충당하고 설비용량을 최적화할 수 있음을 확인했다. 이에 따라 지하철 폐열이나 폐광열을 회수해 5세대 지역난방망에 연계하는 기술 역시 COP 3.6 이상의 실증실적을 확보하며 상용화 단계에 진입했음을 알 수 있다.

 

남유진 부산대 교수는 “지구온난화로 인한 냉방수요 증가는 거스를 수 없는 흐름이며 이에 대응하기 위해 수식 냉동기나 데시칸트 공조 등 히트펌프 연계형 신기술 수요가 폭발할 것”이라며 “단순한 개별설비를 넘어 데이터센터 폐열 활용과 대규모 축열시스템이 결합된 ‘지능형 열 에너지 네트워크’ 구축이 탄소중립시대를 주도할 것”이라고 강조했다.

 

“공기열HP, ZEB 자립률 향상 기반될 것”
박덕준 KCL(한국건설생활환경시험연구원) ZEB센터장은 ‘ZEB 보급 활성화를 위한 히트펌프의 역할’을 주제로 발표하며 NDC 달성을 위한 핵심 기제로서 히트펌프의 위상을 재정립하고 현행 인증제도의 구조적 개선방향을 제시했다.

 

먼저 한국은 2018년대비 2030년까지 건물부문 온실가스를 32.8%, 2035년까지 최대 56.2% 감축해야 한다. ZEB 보급은 NDC 목표달성을 위한 가장 실효성 있는 전략이며 특히 주거용 건물의 열에너지 공급방식에서 인증 건축물의 단 0.2%에 불과한 히트펌프의 시장 점유율을 끌어올리는 것이 급선무다.

 

박 센터장은 ZEB인증의 두 가지 트랙인 ‘1차 에너지소요량’과 ‘에너지자립률’을 비교하며 히트펌프가 에너지자립률 제고에는 유리하지만 소요량 등급평가에서는 보정방식에서 불리하게 평가되고 있다고 분석했다.

 

특히 전기를 에너지원으로 사용하는 히트펌프는 1차 에너지 환산계수가 2.75로 설정돼 있어 지역난방(0.728)대비 약 3.8배 불리하게 평가되는 구조적 한계를 겪고 있다. 히트펌프의 뛰어난 효율에도 불구하고 인증등급 산정 시 마이너스 요소로 작용하는 하나의 요인이다.

 

기술적 측면에서는 국내 주거환경에 특화된 히트펌프 고도화 전략이 제시됐다. 국내 공동주택은 바닥난방이 주를 이루고 급탕부하가 순간적으로 크게 발생하는 특성이 있다. 겨울철 외기 온도하락에 따른 난방COP 저하문제를 극복하기 위한 한랭지기술 확보가 중요하다.

 

또한 실외기와 실내기간 배관 길이, 순환펌프의 반송동력(용량의 약 5~8% 소모) 등이 전체 시스템 효율에 미치는 민감도를 분석하며 단순 기기성능을 넘어선 ‘설비 최적화’의 필요성이 강조됐다.

 

히트펌프 확산을 위한 3대 과제로 △국내 맞춤형 기술고도화(바닥난방·급탕 최적화) △인증평가기술의 고도화(공기열 신재생 인정 및 SCOP 도입) △보급 확산 인프라 구축(주택용 누진제 해소 및 시험 기준 정립) 등이 제시됐다.

 

박덕준 KCL ZEB센터장은 “현재 지열히트펌프 적용시 에너지소요량에서 신재생에너지 생산량을 차감하고 있어 공기열 히트펌프가 재생에너지로 인정된다면 ZEB 자립률 향상에 기여할 수 있다”라며 “그동안 개별 설비의 COP에만 집중했다면 이제는 운영 최적화와 제어기술이 결합된 ‘시스템COP’의 시대로 나아가야 한다”고 제언했다.