“저탄소사회 지향 중요 기술”
[투데이에너지 강은철 기자] 삼성전자는 국내 시스템에어컨분야의 시작을 알린 기업이다. 현재도 다양한 공조분야의 에너지솔루션 개발의 중심에 서 있으며 녹색성장시대의 주역이 되고 있다. 삼성전자의 에어컨분야 개발을 이끌고 있는 문제명 상무를 만나 국내시장 동향 및 활성화방안에 대해 들었다./ 편집자주
△국내 히트펌프시장을 평가한다면
전세계 히트펌프시장은 히트펌프가 화석연료를 대체할 수 있는 대체에너지 기기로 떠오르면서 유럽, 일본을 중심으로 빠른 성장세를 보이고 있다.
국내는 히트펌프의 에너지효율 및 설치편의성 등의 장점을 바탕으로 상업용 및 고층 빌딩용시장을 중심으로 보급이 확대됐으며 냉방기 및 난방기를 합쳐 총 1조5,000억원 규모의 시장을 형성하고 있다.
그러나 주거용 및 난방용 히트펌프시장은 여전히 낮은 수준에 머물고 있는 게 사실이다. 이는 특히 대도시를 중심으로 열병합발전이 발달된 국내 에너지인프라의 영향도 있으며 에너지수급정책에 기인한 국가 에너지정책의 영향도 어느 정도 반영됐다고 본다.
삼성을 위시한 국내 히트펌프 제조업체들이 CO₂감축과 에너지효율화라는 전세계 트랜드에 발맞춰 글로벌시장을 선점하고 리딩할 수 있는 기술력과 제품력을 확보하기 위해 공격적인 투자를 지속하고 있는 최근 상황에서 지난 4월 지경부에서 ‘그린에너지 전략 로드맵(II)’을 통해 히트펌프에 대한 중단기 육성전략을 표명한 것은 매우 고무적이다.
△공기열원의 신재생원 지정 움직임이 있는데
EU는 신재생에너지이용율을 2020년까지 20%까지 끌어올리는 전략(RES directive) 일환으로 2009년 6월 공기열원 히트펌프를 기존 지열원 히트펌프와 함께 재생에너지로 정의했다. EU정책에 따라 유럽의 각 국가들은 공기열원 히트펌프에 대한 각종 세금감면, 설치지원금 제도를 운영하고 있다.
가까운 일본은 2001년 히트펌프 급탕기 출시로 전력회사의 ALL전화전략이 더욱 가속화됐으며 정부에서도 2009년 ‘에너지 공급구조고도화법’에서 공기열원 히트펌프와 지중열원 히트펌프를 재생가능에너지로 정의했다. 2010년에는 ‘신성장전략’ 등을 통해 히트펌프 보급을 더욱 확대시키고 있다. 일본의 가정용 히트펌프 급탕기는 누적수요 250만대를 기록하기도 했다.
유럽과 일본의 예에서 보듯 공기열원 히트펌프는 신재생에너지를 기반으로 하는 저탄소사회 및 에너지효율화를 지향하는 주요한 기술로 자리매김하고 있다.
국내의 경우 총론적인 입장에서는 유럽, 일본의 정책에 대해 정부와 산업계는 모두 공감하고 있을 것이라 보이나 수출위주의 산업구조에 기인한 에너지 과소비형 국가산업구조와 국가에너지 수요관리측면을 우선 고려해야 하므로 유럽, 일본의 정책과 같이 전격적인 시행하기보다는 에너지로드맵에 따른 우선순위를 정하는 등의 방법을 통해 적절히 속도조절을 하면서 추진되리라 예상된다.
△CO₂히트펌프 국책과제를 완료했는데
CO₂국책과제는 용량 10.5kW, 효율 3.5, 60℃ 이상의 급수온도를 목표로 총괄기관인 한국에어콘냉동기기연구조합과 삼성전자를 포함한 3개의 세부주관기관 및 12개 참여기관(기업, 연구기관, 대학)이 참여해 지난 2001년부터 약 10년간 제품화 연구를 수행했다. 이번 연구과제를 통해 현재 일본업체의 급탕기술과 비교해도 우수한 성능을 확보할 수 있었다.
CO₂급탕기는 우수한 COP와 고온축열의 장점으로 심야전력용 난방기기에 적합해 현재 일본에서 약 250만대가 보급됐으며 자판기, 쇼케이스 등의 냉동분야에서도 NH₃와 CO₂의 이원냉동사이클이 실용화되는 예도 볼 수 있다.
그러나 CO₂는 일반에어컨 용도로는 냉방 COP가 다소 낮으며 100기압 이상의 초임계압력에서 작동하므로 제품의 신뢰성과 안정성을 확보하기 위한 초기 제조 투자비와 핵심부품의 제조단가가 높은 단점이 있어 일본과 같이 보조금지원이 없이는 경제성이 다소 낮아 어려움이 있다.
또한 CO₂급탕기에 비해 안정성과 경제성이 확보된 2가지 냉매를 이용한 2원냉동사이클(Cascade Cycle)이 CO₂대체기술로 부각되고 있어 CO₂급탕기와 함께 2원냉동히트펌프 제품은 향후 시장에서 경쟁을 할 것으로 보인다.
이에 따라 삼성전자는 현재 CO₂국책과제를 통해 확보한 CO₂히트펌프기술 및 제품에 대해서는 향후 시장상황을 고려해 제품판매를 결정할 예정이다.
△활성화 방안을 제시한다면
히트펌프시장 활성화를 위해서는 히트펌프 제품이 저탄소 및 에너지 고효율화의 핵심이라는 사회의 인식전환이 우선돼야 한다. 하절기 및 동절기 전력피크의 주원인이 히트펌프라는 일부 언론의 보도로 인해 유럽, 일본, 중국 등 전세계의 히트펌프 난방급탕기에 대한 인식과는 달리 일부 국민들은 전기히터류의 에너지과소비형 난방기와 고효율 히트펌프를 동일하게 인식하고 있는 측면도 있는 듯 하다.
한편으로는 국가적 에너지밸런스 관리와 전력수요관리측면에서 함께 고려돼야만 하는 측면이 있다.
최근의 경제위기에도 불구하고 전세계는 저탄소 녹색성장기술에 대한 고삐를 늦추지 않고 있다. 국내 또한 저탄소 녹색성장기술에 대해 적극적인 대응책을 펴고 있다. 국내 히트펌프 제조업체는 지속적으로 글로벌경쟁력 확보를 위해 매진하고 있다. 이러한 정부와 산업계의 노력이 있으므로 중장기적으로는 국내 히트펌프시장도 활성화될 것이다.
△EHP에 소비효율등급제가 도입되는데
EHP(시스템에어컨)의 소비효율등급제 시행은 국가 전체 에너지소비를 저감하기 위한 방안으로 소비효율등급제를 도입함으로써 제조사측면에서는 글로벌 기술경쟁력을 더욱 높일 수 있고 소비자측면에서는 구매 변별력을 갖게 되는 계기가 되리라 본다.
이는 시장경쟁을 통해 고효율 제품의 보급을 더욱 촉진시킬 수 있어 국가적 에너지 고도화에 기여하리라 기대된다.
다만 국가 전체 에너지의 균형과 조화라는 총론적인 측면에서는 타당하지만 국내규격이 글로벌 규격과 상이한 관계로 각 제조업체는 내수향 제품과 수출향 제품을 별도로 구분해야 하며 표준화에는 다소 애로가 발생할 것으로 본다.
△유럽형 가정용 히트펌프 개발하고 수출하고 있는데
삼성전자는 2008년부터 친환경, 고효율 히트펌프 제품화 개발을 추진했으며 삼성전자 에어컨이 보유한 고효율 냉난방 기술과 물난방, 급탕기술을 결합한 TDM(Time Division Multi: 시분할방식의 난방급탕)기술을 탑재한 제품을 2010년 유럽에 출시했다. 이는 공기난방이 가지는 빠른 난방의 장점과 물(水)난방이 가지는 쾌적한 난방의 장점을 동시에 이용할 수 있는 기술로 2010년에 이탈리아에서 격년으로 개최되는 세계 최대 공조전시회인 ‘Mostra Convegno’에 출품해 ‘에너지절약 혁신기기’로 선정돼 유럽의 주목을 받기도 했다.
삼성전자 히트펌프기술의 전략방향의 첫 번째 축은 기술집약형 고부가기술에 기반하는 고효율 및 차별화기술의 확장이다. 이는 삼성전자가 보유하고 있는 글로벌 경쟁력인 저탄소-친환경 기술과 고효율 기술을 확장해 신재생에너지인히트펌프시장에서 글로벌 경쟁력을 확보하기 위한 수단이 될 것으로 본다. TDM기술을 탑재한 에코히팅시스템(EHS: Eco Heating System) 등과 같은 제품이 그 예이다.
두 번째 축은 보일러를 1:1로 직접 대체할 수 있도록 하기 위한 고온수 기술이다. 보일러는 직접 연소방식을 사용하므로 외기온도와 상관없이 항상 70~80℃의 온수생성이 가능하다. 이러한 보일러가 설치된 기존 주택을 대상으로 히트펌프 제품이 경쟁력을 확보하기 위해서는 외기온도가 비록 -15℃ 이하로 떨어졌을 때에도 높은 효율로 뜨거운 물을 생산하는 것은 필수적이다. 이를 위해 R134a와 R410A의 이원냉동사이클 기술을 개발했으며 대체냉매 CO₂를 이용한 초임계사이클 기술을 이용한 제품도 개발했다. 개발 제품들은 내년부터 국내에 출시할 계획이다.
△삼성전자의 히트펌프사업은
삼성전자의 히트펌프사업을 한마디로 소개한다면 ‘국내 시스템에어컨분야의 시작을 알렸고 그 흐름을 리딩하고 있다’고 말할 수 있다. 2001년 자체기술 개발을 통해 국내 최초로 시스템어어컨을 개발한 이후 단일 유닛 세계 최대용량 최고효율의 DVM Plus IV 개발에 이르기까지 국내뿐만 아니라 해외에서도 일본 유수의 업체들과 경쟁하면서 히트펌프산업의 발전을 이끌고 있다. 근래에는 지열원시스템, 환기시스템 등을 통해 신재생에너지 및 쾌적공조와의 조화를 이루기도 했다.
빌딩 및 주거용 에너지의 효율화를 위해서는 하드웨어적인 솔루션도 중요하지만 이와 함께 외기온도조건, 건축환경, 사용패턴 등을 분석해 하드웨어가 주어진 환경에서 최고의 효율을 발휘할 수 있는 소프트웨어적인 솔루션도 필요하다.
이를 위해 삼성전자에서는 빌딩의 통합에너지관리시스템(BEMS)를 개발해 시스템에어컨 자체의 고효율 운전뿐만 아니라 건축환경, 사용패턴 및 주변기기와의 접목을 통해 통합적인 에너지 고도화를 추진하고 있다.
이같은 공로를 인정받아 2010년에는 지경부로부터 Green Energy Award를, 2011년에는 소비자시민의 모임으로부터 에너지위너상을 수상하기도 했다.
삼성전자 시스템에어컨은 3E1H(Energy, Emotion, Ecology, Healthy) 철학을 담아 쾌적공조와 에너지·환경과의 조화를 이루는 에너지솔루션의 중심에 서서 녹색성장시대를 준비해 나갈 것이다. 삼성전자를 세계에 우뚝서게 할 고객분들의 많은 질책과 격려를 기대한다.