최근 기후변화대응, 탄소배출저감의 이슈는 국내·외를 막론하고 전세계적인 공통의 관심사다. 국내도 열에너지 활성화 정책 등을 추진하며 건물부문 탄소중립 목표달성을 위한 노력에 박차를 가하고 있다.

특히 지열과 수열은 재생열에너지 중심축으로 주목받고 있다. 남유진 부산대학교 교수를 만나 지열·수열에너지시장 동향과 올해 전망 등을 들었다.

 

■ 국내·외 지열·수열에너지시장 동향은
유럽연합(EU)는 개정 건물에너지성능지침(EPBD)를 통해 냉난방의 탈화석정책을 강력하게 추진하고 있으며 독일은 건물에너지법(GEG) 개정을 통해 신규 설치 난방시스템에 일정비율 이상 재생에너지 의무화를 추진하고 있다. 이러한 정책들은 시장에는 호재로 작용하고 있으며 국외 지열·수열에너지시장도 꾸준히 성장할 것으로 예측된다.

다수의 시장 분석 보고서에 따르면 국외 지열시장은 심부지열 중심 개발사업이 주를 이루고 있으며 시장 규모는 약 700억달러 규모다. 매년 3~8% 수준으로 성장할 것으로 예상된다고 보고되고 있다.

냉난방 히트펌프기술로 대변되는 천부지열 중심인 국내시장과는 차이가 있으나 탈탄소와 기후변화 대응이라는 이슈 아래 꾸준한 성장을 하고 있다는 점에서 국내·외 지열시장 흐름은 유사하다.

수열시장은 지난 2019년 수열의 신재생에너지법 시행령 개정으로 하천수와 호소수 등이 수열로 인정된 이후 시범사업을 중심으로 도입사례가 증가하고 있으며 공공부문뿐만 아니라 민간에서도 수요가 늘어나고 있는 추세다.

국내 지열뿐만 아니라 수열시장도 안정된 시스템 성능만 검증된다면 재생열에너지시장 성장과 함께 크게 도약할 것으로 예측한다.

 

■ 지금까지의 열에너지시장을 평가한다면
국내 에너지정책은 오랫동안 전력중심으로 운영됐으며 열에너지(열원·열수요)정책은 우선순위에서 후순위에 놓여왔다. 건물냉난방뿐만 아니라 산업공정에서 열에너지가 큰 비중을 차지함에도 열에너지에 대한 정량적 목표나 이행계획이 미흡했는 지적이 있다.

최근 탈탄소의 국제적 동향은 물론 정부의 탈탄소·히트펌프장려 등 정책은 앞으로 열에너지시장의 전망을 밝게 하고 있다.

건물냉난방 관련기업이 많은 매체에서 노출빈도가 높아지고 있으며 집단에너지사업자 등과 같은 에너지 관련기업이 재생열에너지사업에 투자를 확대하는 것이 그것을 반증한다.

 

■ 국내 지열·수열에너지부문 활성화가 더디게 이뤄지고 있는 원인을 분석한다면
국내 지열수열에너지시장은 2000년대 초반 신재생에너지 설치의무화법에 힘을 얻어 큰 성장을 이뤘다. 그러나 초기 투자비 부담이 여전히 존재하는 상황에서 이러한 정부주도의 의무화나 인센티브만으로는 시장성장을 유지하기에 어려움이 있었다.

지열 성장기에 기업간 과열경쟁으로 단가경쟁으로만 매몰돼 우수기업이 살아남지 못한 점도 지열·수열에너지부문 활성화가 더디게 된 이유일 것이다. 

제로에너지건축물(ZEB) 인증제는 신재생에너지설치가 요구되나 재생열에너지 부문이 상대적으로 과소평가돼 지열·수열에는 불리하다는 점도 활성화에 저해요소로 거론될 수 있다. 시장 성장기에 우후죽순처럼 설치됐던 지열의 일부 실패사례가 기술신뢰성과 안정성을 저해하는 원인이라는 지적도 있다.

 

■ 2025년 열에너지시장을 돌아본다면
2025년 열에너지시장 최대 화두는 ‘공기열’의 신재생에너지 편입이슈다. 과학적 관점에서 자연에서 기인한 에너지를 이용해 냉난방하는 기술로 ‘공기열’이 재생에너지로 인정될 수도 있으나 실제 현장에서는 에어컨(EHP)이 신재생에너지라는 인식으로 받아들여져 타 신재생에너지설비를 설치하지 않게 될 우려가 있다.

공기열 히트펌프는 시험조건에서 높은 성능을 가질 수 있지만 실제 운전에서는 지열 등과 달리 공기온도는 계절에 따라 급격하게 변화한다.

특히 여름철과 겨울철에는 성능이 저하돼 재생에너지로서의 역할을 할 수 없다는 것이 전문가들의 주장이다. 결론적으로는 기계설비업계 입지는 축소되며 열에너지시장 성장을 저해하는 정책이라는 문제를 제기하고 있다. 재생열에너지시장이 위축될 우려가 있어 합리적인 해결책이 나오길 기대한다.

 

■ 2026년 국내 지열·수열에너지시장을 전망한다면
2026년 지열·수열시장은 큰 전환기에 있다고 말할 수 있겠다. 지열부문은 SH 고덕강일 제로에너지빌딩, LH 세종시 행복주택 등 공동주택 세대내 지열적용이 본격적으로 시작되는 시기며 수열부문은 수자원공사 시범사업을 비롯한 대형 시스템들이 운영을 시작함은 물론 민간에서의 설계 사례도 증가하는 시점에 있다.

지열과 수열 시장 모두 또 한번의 도약이 가능한 여건에 있지만 앞서 얘기한 공기열원의 신재생에너지 편입이나 건설경기의 전반적인 침체 등은 위기 요소로 작용할 수 있겠다.

건물부문 열에너지전환의 열쇠는 열에너지사용과 관련한 여러 제도나 규정의 방향성에 있다. 특히 GHP·보일러 등 가스냉난방 규정, 신재생에너지설비 설치의무화, ECO2의 열에너지 산정법 등 건물부문 열에너지설비 설계·설치에 직결되는 제도를 어떻게 효과적으로 운영할 것인가가 현시점의 국내시장을 고려할 때 열에너지전환의 가장 중요한 요소라 볼 수 있다.

이와 함께 학계나 연구계에서의 신기술개발과 효율향상을 위한 노력은 당연히 지속돼야 한다. 제도가 제대로 만들어지기 위해서는 과학적 근거와 연구 결과가 필요하나 시간과 예산부족으로 충분히 검토되지 않고 제도가 시행되는 경우가 많다.

열에너지전환을 위한 기술개발은 물론 효율 개선과 검증에 획기적인 투자가 있어야 실질적인 효과가 보장될 것이다.

 

■ 2026 중점 연구계획은
올해 지열·수열 관련 연구로 대표적인 세가지 연구를 소개하면 첫째는 공동주택 세대 지열 적용 모니터링·검증 연구로 지열설비가 공동주택 세대 냉난방에 효율적으로 운영될 수 있는지를 검증하고 모니터링 및 운영 방안을 제안하는 과제다. 이번 과업이 성공적으로 완료된다면 공동주택 지열 적용을 위한 실무적인 근거자료로 활용될 수 있을 것이다.

두 번째는 ECO2 내 지열 및 수열시스템의 에너지·효율산정 알고리즘을 고도화하는 과제다. ZEB인증에 지열·수열설비가 보다 정밀하게 반영될 수 있도록 주관기관인 한국건설기술연구원과 함께 개선해나갈 예정이다.

마지막으로 지열·수열설비를 포함한 재생열에너지를 활용에 있어 인공지능기반 설계와 운영이 가능하게 하는 강화모델 기반 최적설계 연구를 추진할 계획이다.

그간 수행했던 태양광·열복합모듈(PVT)연계 히트펌프 시스템의 인공지능제어 연구의 연장선으로 범용적으로 적용될 수 있는 모델구축과 실무적용을 목표로 한다. 개발에 성공한다면 재생열에너지 설계와 운전에 인공지능 대리가 가능하게 돼 보다 효율적인 운영이 이뤄질 것으로 예상된다.