이와 같은 시장의 확대는 2009년부터 거의 매년 히트펌프시장 현황과 전망에 대한 보고서를 발간하고 있는 후지경제에서 보고한 2013년 기준 히트펌프시장 규모에 잘 나타나 있다.
이 보고서에 따르면 히트펌프 관련 시장 규모는 2012년에 약 11조6,000만엔(현 환율기준으로 약 117조원)에 이르며 2020년에는 약 20% 이상 증가한 13조9,000만엔(약 140조원)으로 전망하고 있다. 이와 같은 시장 확대와 더불어 다양한 분야에 적합한 히트펌프 관련 기술이 지속적으로 개발되고 있다.
그동안 다양한 국가 R&D 과제 발굴을 위한 로드맵 작성과 관련 과제 기획 등을 통해 조사됐으며 여기에 따라 현재 혹은 향후 기술 개발이 이뤄져야 할 몇 가지 차세대 히트펌프시스템에 대해 언급하고자 한다.
히트펌프 관련 기술 및 제품과 관련해 나타날 가장 큰 추이로는 일본의 우찌야마 교수가 제시한 바와 같이 본래의 영역인 냉동과 냉장 및 공조분야로부터 최근 급탕분야로 급격히 확대가 이뤄지고 있다.
특히 토출 온도가 120℃ 이상인 증기 생산으로까지 확대돼 급탕과 가열 및 공정용 열을 공급하는 용도와 적용분야의 확대를 들 수 있다.
즉 최근에 일본의 전력회사와 히트펌프제조사인 고베스틸이 공동으로 개발한 SGH120 및 SGH165 제품은 압축식 히트펌프로 공정에서 발생한 폐열을 효과적으로 회수해 공정용 증기를 공급하는 대표적인 차세대 히트펌프라 할 수 있다. 최근 일본과 한국에서는 고베스틸에서 채용한 용적식의 스크류 압축기대신 터보압축기를 개발해 적용하는 등 고온 토출에 따른 적용범위 확대가 계속 이뤄질 전망이다.
프랑스의 EDF그룹을 중심으로 Arkema, Danfoss, Johnson-Controls, CIAT, GEA 등 냉매, 압축기, 제어, 열교환기 및 시스템업체가 공동으로 개발하고 있는 최고 응축 온도 140℃, 출력 200kW급의 산업용 히트펌프 역시 산업용 공정에 적용함으로써 산업분야에서의 에너지절감을 목표로 하고 있는 차세대 히트펌프시스템이다.
국내에서는 개발이 이뤄지고 있지 않으나 24시간 편의점이나 SSM 등 거의 연중무휴로 냉난방과 냉장 및 냉동의 수요가 발생하는 건물의 에너지사용량 및 CO₂배출량의 감소를 위해 일본의 산요, 다이킨 및 미쓰비시 등에서 개발한 냉장·냉동 및 공조기능이 일체화된 히트펌프시스템도 향후 개발이 돼야 할 히트펌프시스템이라 사료된다.
보일러와 같이 직접 연소방식에 비해 승온 반응이 늦어질 수 있는 점과 이용열원과 사용처간 거리차 혹은 시간차 문제를 극복하기 위해 냉·온열의 저장과 사용이 자유로우면서도 높은 성능과 효율을 보이는 다양한 형태의 잠열 축열식 히트펌프시스템 또한 지속적으로 개발이 이뤄질 것으로 판단된다.
연간 에너지효율을 향상시키기 위해 태양열, 지열, 공기열, 폐열 등의 열원을 복합적으로 활용하는 히트펌프시스템과 함께 보일러를 지열이나 공기로부터 열을 흡수해 활용하는 암모니아-물 흡수식 히트펌프나 제올라이트를 채용한 흡착식 히트펌프 등과 하이브리드 형태로 이용하는 시스템 역시 차세대 히트펌프시스템으로서 꾸준하게 개발될 것으로 예측된다.
이와 같은 차세대 히트펌프 시스템에 적합한 친환경 작동 매체와 고효율 압축기, 무착상 열교환기 등 요소 부품 및 기기 등에 대한 연구 개발도 꾸준하게 이뤄질 것이다.
