수열히트펌프시장은 정부정책지원과 기술혁신을 기반으로 빠르게 성장할 것으로 분석되고 있다.

 

지속가능한 미래를 위한 친환경 HVAC 기술개발에 주력하고 있는 LG전자는 최근 수열히트펌프시장에서 독자적인 기술로 시장을 선도하고 있다.

LG전자의 수열원 터보히트펌프는 △무급유 터보압축기기술 △고효율 열교환기기술 △친환경냉매 적용 등 다양한 기술혁신을 통해 에너지효율과 친환경성을 극대화한 제품으로 국내·외 시장경쟁력을 갖췄다. 이희웅 LG전자 책임연구원을 만나 LG전자 수열히트펌프 개발배경과 핵심기술 등에 대해 들었다.

 

■ 수열히트펌프 시장동향은
글로벌 수열히트펌프시장은 북미, 유럽, 아시아·태평양 지역을 중심으로 2035년까지 꾸준히 성장할 전망이다.

국내에서도 산업·상업용 건물냉난방 수요증가로 시장이 확대되고 있지만 초기설치비에 대한 부담과 도시가스대비 낮은 경제성으로 보급이 지체되고 있다.

이에 따라 정부는 신재생에너지 확대와 탄소중립 목표달성을 위해 히트펌프 보급을 장려하고 있으며 수열히트펌프를 포함한 다양한 히트펌프기술에 대한 R&D 지원과 설치보조금·세제혜택 등을 제공하고 있다.

 

■ 수열히트펌프 기술개발 배경은
물은 공기보다 열용량이나 열전달률이 훨씬 크기 때문에 더 적은 에너지로도 냉난방성능을 발휘할 수 있다. 수열히트펌프는 하천수나 호수 등 외부의 물에서 열을 흡수하거나 방출하는 방식으로 작동해 공기열히트펌프대비 일정하고 안정적인 열원을 제공할 수 있어 에너지효율이 높다.

또한 외부온도 변화에도 냉난방성능이 안정적으로 유지돼 겨울철이나 극한기후에서도 활용가능하다. 상업용 건물이나 산업시설에서는 실외기 설치공간을 줄여 실내공간을 더욱 효율적으로 사용할 수 있으며 장기적으로 높은 에너지효율을 통해 운영비용을 절감할 수 있어 대규모 상업건물이나 산업시설에서도 초기설치비 부담을 상쇄할 수 있다.

또한 재생가능한 수열원을 활용해 에너지를 생산해 탄소배출을 줄이는 데 큰 기여를 할 수 있어 국제적으로 환경규제가 강화되는 상황 속에서 더욱 주목받는다.

LG전자는 이러한 수열히트펌프의 친환경적 특성을 바탕으로 탄소중립 목표달성에 기여하고자 친환경냉매와 결합된 지속가능한 솔루션을 개발했다. 이를 통해 전력소비를 절감하고 에너지 비용절감효과도 극대화했다.

 

■ LG전자 수열히트펌프 특장점은

기존 지열히트펌프에 사용되던 스크류압축기가 아닌 신규 개발한 다단압축 터보압축기를 적용해 대형건물 냉난방에도 적용가능하다.

특히 기존 급유베어링을 대체하고 무급유 자기베어링을 자체개발·적용함으로써 마찰손실을 저감해 효율을 극대화했다. 또한 오일을 사용하지 않아 유지보수가 용이하며 고온환경에서도 안정적인 운전이 가능하다.

열교환기는 대용량에 적합한 쉘튜브타입을 적용했으며 만액식 열교환기대비 냉매충전량을 획기적으로 줄여 열교환효율을 높인 적하식 열교환기를 자체개발해 효율도 극대화했다.

또한 전열관형상과 배치를 최적화해 효율을 높이고 크기저감을 통해 공간활용도를 확보했다. 냉매는 친환경 냉매인 HFO계열 냉매 R-1233zd를 적용해 글로벌 HFC냉매 감축정책에도 유연하게 대응할 수 있다.

 

■ 설계 시 중점고려한 사항은
수열히트펌프는 냉방뿐만 아니라 난방운전이 요구돼 고온수 출수능력이 중요하다. 이에 따라 베어링과 전장품냉각 등 고온환경에서도 신뢰성을 확보할 수 있도록 설계했다.

또한 고압축비와 고효율 구현을 위해 다단 압축기술을 적용했으며 운전범위가 상대적으로 좁은 터보압축기의 단점을 극복하고자 AI를 접목한 서지방지기술과 부하대응 최적운전 제어기술을 도입해 다양한 운전조건에서도 안정적인 운전성능을 구현할 수 있도록 했다.

 

■ 수열시장활성화를 위해 필요한 정책은
수열히트펌프는 초기설치비가 높아 민간의 자발적인 도입이 어렵다. 이를 해결하기 위해서는 설치비 보조 등 정책지원이 필요하다.

친환경설비 설치 시 세액공제나 저금리대출을 제공하면 민간기업과 가정이 수열히트펌프를 도입할 수 있는 경제적 유인을 제공할 수 있을 것이다.

정부가 공공건축물에 수열원히트펌프를 우선 도입해 신뢰를 얻어야 한다. 공공건물에 수열원히트펌프를 설치한 뒤 그 성과를 모니터링해 민간에 확산시키는 시범사업을 확대하는 방식이 대안이 될 수 있을 것이다.

또한 탄소배출권거래제와 연계해 수열히트펌프를 도입하는 기업에게 추가적인 배출권을 제공하거나 탄소감축량에 따라 정부지원을 확대하는 방식도 고려해볼 수 있다.

특히 대규모 수열원인프라 구축을 위한 재정적 지원과 규제완화도 시급한 과제다. 국가차원에서 수열원 데이터베이스·네트워크 구축을 지원해 기술개발·보급을 촉진해야 한다.

마지막으로 수열히트펌프의 장점을 알리며 수요를 창출하기 위해서는 교육과 홍보도 필수적이다. 정부차원에서 수열히트펌프의 에너지절감효과와 환경적 이점을 알리는 캠페인을 지속 추진해 기술수용성을 높여야 한다.

 

■ 향후계획은
국내 수열히트펌프시장은 정책지원과 기술혁신을 기반으로 빠르게 성장할 것으로 전망된다. 시장변화에 선제적으로 대응해 시장리더십을 강화하고 있다. 특히 친환경성, 에너지효율성, 사용자편의성을 동시에 갖춘 통합 HVAC솔루션 개발에 주력하며 탄소중립시대의 핵심기업으로 자리매김하는 것이 목표다.

IoT기반 스마트제어시스템을 통해 실시간으로 에너지사용량을 모니터링하며 최적 냉난방성능을 제공할 수 있는 기술을 개발해 가정·상업용건물에서 에너지절감효과를 극대할 계획이다.

또한 국내 다양한 수자원을 활용한 수열히트펌프 시범사업을 추진해 설치비용 절감과 기술신뢰도를 향상시켜 시장을 확대할 방침이다.

글로벌경쟁력 강화를 위한 수열원히트펌프와 관련된 R&D 투자와 기술표준화도 추진하고 있다. △저온환경 내 수열원히트펌프 성능개선 △에너지저장기술 결합 △스마트제어시스템개발 등을 통해 수열히트펌프 등 히트펌프기술이 글로벌 표준으로 자리 잡을 수 있도록 노력할 것이다.