한양대학교 ERICA 환경에너지기술연구원은 지난 4월30일 ‘가정용 공기 대 물(ATW) 히트펌프 시스템’의 고효율에너지기자재 인증기술기준(안) 마련을 위한 공청회를 개최했다고 밝혔다.

 

이번 공청회는 지난 3월3일 ‘재생에너지법 시행령’ 개정으로 공기열이 재생에너지로 공식 인정됨에 따라 관련산업 경쟁력을 강화하며 난방전기화 보급지원사업의 효율적인 추진을 위한 제도적 기반을 공고히 하기 위해 마련됐다.

 

기준안 개발은 지난해 선정된 에너지수요관리 핵심기술개발사업인 ‘탄소중립 건물용 초고효율 냉난방·급탕히트펌프 기술개발’ 과제의 일환으로 추진됐으며 한양대학교 ERICA가 주도적으로 수행하고 있으며 △한국산업기술시험원 △한국에너지기기산업진흥회(KEAA)가 협력했다.

 

기존 고효율에너지기자재 인증품목에는 20kW 이상 200kW 미만 중대형 공기 대 물 히트펌프가 포함돼 있었으나 이번 기준안은 20kW 미만 가정용 제품을 별도 품목으로 편입하기 위한 인증기술기준안이 마련된 것이다. 당초 기준안 마련은 올해 말까지 추진될 예정이었으나 기후에너지환경부 요청에 따라 작업속도를 높여 올해 상반기 중 최종안을 정리하는 방향으로 일정이 조정됐다.

ATW 히트펌프 인증기술기준(안) 주요 내용 발표

김성민 한양대학교 ERICA 연구위원은 '가정용 ATW 히트펌프시스템 고효율에너지기자재 인증기술기준(안)'의 주요 내용을 공유했다.

 

기준안의 적용대상은 20kW 미만 전기구동 기계식 증기압축식 ATW 히트펌프시스템이다.

 

단순 히트펌프 유닛만을 대상으로 하는 것이 아니라 온수저장탱크 또는 축열조를 포함한 시스템 단위 인증이 전제된다. 이에 따라 제품인증 시 히트펌프 유닛과 축열조를 함께 고려해야 한다.

 

제품은 △온수용 △난방·온수 겸용 △냉방·난방·온수 겸용 등 3개 용도로 구분된다.

 

온수용 제품은 온수성능계수(COPDHW), 온수효율, 40℃ 혼합수량(V40) 기준을 충족해야 한다. 난방·온수 겸용 제품은 온수성능 기준에 계절난방성능계수(SCOP) 기준이 추가되며 냉방기능을 포함한 제품은 계절냉방성능계수(SEER) 기준까지 적용된다.

 

이번 기준안의 핵심은 성능평가지표 고도화다. 기존 단순 COP 중심 평가에서 벗어나 실제 사용환경을 반영하는 SCOP와 SEER를 도입했다. 온수성능은 40℃ 혼합수량을 통해 사용자가 실제 공급받을 수 있는 온수량을 평가하도록 해 가정용 제품의 실사용 성능을 직접적으로 검증할 수 있도록 했다.

 

SCOP는 연간 기준 난방요구량을 연간 난방에너지소비량으로 나눈 값으로 기준안에서는 35℃와 55℃ 출수온도 조건에 대한 SCOP1·SCOP2 기준으로 평가된다.

 

기준안은 SCOP1 4.2 이상, SCOP2 3.0 이상을 요구하며 냉방기능을 포함한 제품은 SEER 4.0 이상 기준을 추가로 충족해야 한다. 기존 중대형제품에서 요구되던 저온시험과 제상시험은 SCOP 산정과정에 –15℃ 저온조건과 제상조건이 반영되는 점을 고려해 별도 시험항목에서 제외했다.

 

온수부하프로파일은 △S △M △L △XL 등으로 구분된다. 기업이 제품 용량을 선언하면 시험기관은 해당 부하프로파일과 40℃ 혼합수량 기준을 연계해 성능을 검증한다. 예를 들어 M 등급으로 인증받기 위해서는 해당 부하프로파일에 맞는 온수 혼합수량과 성능기준을 충족해야 한다.

 

성능시험방법은 용도별로 구분된다. △난방정격 △냉방정격 △SCOP △SEER 등의 시험은 히트펌프 유닛 단위로 수행하며 온수성능시험은 축열조를 포함한 시스템 단위로 진행한다. 성능시험 조건은 수온 및 환경조건의 신뢰성을 확보하기 위해 엄격하게 설정됐다. 수온 측정 시 허용 편차는 ±1℃이며 온수부하프로파일은 시간대별 표준 사용패턴을 그대로 적용하도록 했다.

 

김성민 연구위원은 “인증기술기준안에 따르면 온수용 히트펌프시스템은 부하프로파일별로 COPDHW, 온수효율, V40 기준을 충족해야 한다”라며 “S 등급은 COPDHW 1.3 이상, 온수효율 55% 이상, V40 40L 이상을 기준으로 하며 M 등급은 COPDHW 2.2 이상, 온수효율 100% 이상, V40 65L 이상을 충족해야 한다”고 말했다.

 

난방성능은 SCOP 기준으로 평가된다. 기준안은 SCOP1 4.2 이상, SCOP2 3.0 이상을 요구한다. 기존 중대형제품에서 요구되던 저온시험 및 제상시험 등은 SCOP 산정과정에 관련 조건이 반영되는 점을 고려해 별도 시험항목에서 제외했다. 이를 통해 시험부담을 완화하면서 실사용 기반 성능평가를 유지하도록 했다.

 

냉방기능을 포함한 제품은 SEER 4.0 이상 기준을 추가로 충족해야 한다. 냉방성능 역시 유럽 기준과 유사한 체계를 적용했으며 냉방기간 전체 운전효율을 평가하기 위해 SEER를 도입했다.

 

특히 난방기간 중 외기온도별 발생시간을 반영하는 온도 bin 데이터 적용방식이 주요 쟁점으로 논의됐다. 기준안은 국내 기존 냉방·난방기기에서 활용 중인 'KS C 9306' 온도 bin 데이터를 적용하는 방향으로 정리됐다. 일부 온도데이터 편차 문제가 제기됐으나 전체 성능평가 결과에 미치는 영향은 제한적인 것으로 판단됐다.

 

온수용 히트펌프시스템의 표시치 인증기준도 마련됐다. 40℃ 혼합수량은 표시값 대비 92% 이상, COP 및 온수효율 역시 표시값대비 92% 이상을 확보해야 한다.

 

제품표시사항에는 △품명 △모델명 △히트펌프 유닛 모델명 △실내유닛 모델명 △축열조 모델명 △부하프로파일 △40℃ 혼합수량 △정격온수능력 △온수성능계수 △온수효율 등이 포함된다. 난방제품은 △난방정격능력 △난방정격소비전력 △이원온도 등을 표시해야 하며 냉방기능이 있는 경우 냉방정격능력과 냉방정격소비전력도 표시해야 한다.

 

김민성 연구위원은 “공장심사와 관련해서는 기존 시험설비에 더해 온수출탕시험장치가 주요 설비로 추가됐으며 칼로리미터, 항온수조, 온수출탕시험장치 등 일부 설비는 제조사가 직접 보유하기 어려운 경우 고효율시험기관과 설비사용계약으로 대체할 수 있도록 했다”라며 “냉동사이클, 핵심 제어부품, 축열조 등 성능에 직접 영향을 미치는 요소가 변경돼 기본모델 인증기준을 벗어나는 경우 파생모델로 인정하지 않고 신규인증을 받아야 한다”고 말했다.