최근 에너지기술평가원의 하반기 중대형 기술개발과제로 선정된 ‘고효율 히트펌프 냉온수기 개발’ 연구과제의 총괄주관을 맡은 김욱중 한국기계연구원 박사의 포부다. 삼성전자와 LG전자가 각 세부과제별 주관기업으로 참여한다.
김욱중 박사를 만나 국내 히트펌프시장 동향 및 연구목표에 대해 들어봤다.
△전세계 히트펌프 시장 동향은
일본의 JARN(Japan Air Conditioning, Heating & Refrigeration News)의 최근호(2010년 8월)에서 제조사의 정보를 이용해 평가한 2009년도 전세계 난방 및 온수기시장 규모는 약 340억달러로 나타났다. 유럽이 가장 큰 시장으로서 약 143억달러였다. 더 세분해 고온수 가열(high- temperature water heating)시장 74억달러, 저온수 가열 및 바닥난방(low-temperature water heating)시장 32억달러, 급탕공급(hot water supply) 36억달러 수준이다. 또한 북미와 호주 시장은 각각 68억달러, 8억6,000만달러 규모다. 아시아에서 일본은 약 37억달러 규모로 히트펌프 온수기가 약 15억달러, 연소형 온수기가 22억달러를 차지하고 있다.
중국 시장은 약 53억달러 규모로 바닥 난방을 위한 지역난방이 대세다. 난방이 약 3억달러, 급탕이 약 50억달러를 차지하고 있다. 특히 지난 4월 열린 제냉전에서는 많은 ATW(Air To Water Heat Pump) 제품 전시가 이뤄졌으며 VRF(Variable Refrigerant Flow)시스템과 함께 조만간 시장이 빠르게 성장해 유럽의 2배 이상인 세계 최대시장이 될 것으로 전망된다.
△국내 제품 경쟁력은
일반 ATW 히트펌프의 경우 실외 온도가 0℃ 이하일 때 난방 능력 확보를 위해 현재 가스ㆍ오일 보일러 및 전기 히터가 연계된 하이브리드제품 타입으로 상용화되고 있으나 이 경우 에너지절감 및 CO₂저감에 미치는 영향은 미미하다. 이에 따라 ATW 히트펌프가 기존 보일러를 대체하기 위해서는 실외 온도와 상관없이 일정한 난방 능력을 낼 수 있는 기술 및 핵심 부품 개발이 필요한 실정이다.
또한 국내에 출시된 ATW 히트펌프의 출수온도는 60℃가 최고이며 기존 보일러를 완전히 대체하기 위해서는 최고 출수온도 80℃가 가능한 제품이 필요하다. 국내의 대표적인 기업인 LG전자와 삼성전자를 중심으로 고압력비의 고효율 압축기, 저착상 열교환기 등 핵심기술분야에서 최고 기술수준을 확보하고 있으나 ATW 관련 다양한 애플리케이션 및 솔루션을 제공하는데 있어 해외시장 인지도와 경험이 부족한 상황이다.
△정부정책 과제 총괄주관인데
가정과 상업용의 보일러를 대체할 수 있는 세계 최고 수준의 ATW 히트펌프 시스템을 개발이 최종 목표다. 가정용과 상업용을 동시에 개발하게 될 것이다.
가정용의 경우 난방 능력이 14kW 이하이며 최고 난방 출수 온도가 80℃로 고효율화와 고온 토출이 중요한 기술 내용이다. 상업용은 난방 능력이 29kW 이상이며 최고 난방 출수 온도가 65℃로 모듈화를 통한 다기능화가 주요 기술 내용이다. 과제 총괄은 한국기계연구원, 가정용과 상업용 시스템 개발은 각각 LG전자와 삼성전자가 맡게 된다.
△신재생 재분류를 평가한다면
지열이나 공기열 등은 모두 태양에 의해 발생되는 에너지이므로 근본적으로 차이를 둬서는 안된다고 생각한다. 다만 늘 지적된 바와 같이 공기열의 경우 열원의 온도 변화가 크게 발생함에 따라 효율과 용량에 영향을 받으므로 저온에서도 일정 이상의 성능과 용량을 유지할 수 있는 기술이 중요하다.
이에 따라 우리나라도 외기온도 저하시에도 일정 수준의 성능과 용량이 확보된 제품에 대해서는 이미 공기열(히트펌프)을 신재생에너지로 인정한 유럽이나 일본의 경우와 같이 신재생에너지로 분류해야 한다고 본다.
△히트펌프산업의 성장성은
전문조사기관인 BSRIA(Building Services Research and Information Association)의 통계 결과에 따르면 히트펌프 제품군의 2007년과 2008년 세계시장 규모는 각각 615억달러와 648억달러로 연평균 5%의 성장을 보이고 있다.
또한 난방기시장은 2008년 기준으로 전체 310억달러로 이중 약 97억달러 정도가 주거용 난방기시장을 형성하고 있다. 최근 들어 히트펌프를 이용한 주거용 난방시장은 연 53% 이상의 급격한 성장을 보이고 있다. 난방과 온수 공급용 보일러를 대체할 수 있는 제품으로 연 11% 이상의 고성장률이 예측되고 있다.
△관련업계에 제안하고 싶은 것은
최근 가정과 상업용의 보일러를 대체해 CO₂저감에 기여할 수 있는 제품으로 히트펌프가 유럽시장을 중심으로 급격하게 형성, 성장하고 있다. 히트펌프의 최고 기술을 보유하고 있는 일본의 기업들이 주도하고 있으며 여기에 국내 업체도 경쟁에 참여하고 있는 상황이다.
현재 340억달러가 넘는 잠재 시장의 승자가 되기 위해서는 선진기업들보다 우수한 기술과 제품 확보가 절실한 상황이다. 시장이 아직 성숙돼 있지 않으므로 무리한 경쟁보다는 해외시장 인지도와 경험 부족을 타개하기 위해 다양한 애플리케이션 및 솔루션 제공에 요구되는 기술 개발에 우선 나서야 할 것으로 보인다.