국내에서도 지열·하수열원·발전폐열 등은 신재생에너지로 지정해 수열원 히트펌프시스템의 보급을 늘려가고 있으며 대용량 히트펌프의 경우 열병합발전소 및 지역난방 사업자를 중심으로 열공급 능력 10MW 이상의 대형 히트펌프 유닛이 설치, 운전되고 있다.
대용량 히트펌프는 수MW급 사이클을 단일 압축기로 구성할 수 있는 터보(원심압축식) 히트펌프가 주로 적용되고 있으며 최근 중국을 중심으로 열로 구동할 수 있는 흡수식 히트펌프 적용이 증가하고 있다.
터보히트펌프는 전기모터로 압축기를 작동시켜 사이클을 구동하게 되며 흡수식의 경우 압축기 대신 흡수기·재생기를 통해 열에너지를 이용해 사이클을 구동한다.
터보 히트펌프는 적용 현장의 열원 온도와 요구되는 열공급 온도에 맞춰 적절한 압축기를 선정해 사이클을 구성한다. 하천수와 같이 온도가 낮은 열원을 활용해 고온의 온수를 공급하는 경우 터보압축기를 다단으로 연결해 필요한 압축비를 얻을 수 있다. 해외의 터보히트펌프 주요 공급 업체로 Johnson Controls(York), Friotherm, MHI(미츠비시 중공업) 등이 있으며 국내에서는 LG전자에서 제작하고 있다.
흡수식은 터보히트펌프에 비해 효율은 낮으나 전기가 아닌 열로 구동된다는 큰 차별점을 가진다. 설비 냉각수 등의 저온 열원 및 흡수식 사이클 구동 열원으로 활용할 수 있는 스팀 등 다양한 열원이 존재하는 복합발전소와 같은 현장에서는 열과 전기의 단가, 그리고 히트펌프의 가격 및 효율을 검토해 각 현장에 최적의 히트펌프시스템을 선정, 적용해야 한다.
특히 연간 변화하는 열원 및 열 사용처의 온도와 용량 등 부하 패턴을 잘 분석해야 하며 하나의 대표 설계점에 대한 검토만으로는 실제 운전상태의 효율성을 보장할 수 없다.
국내에서도 최근 흡수식시스템 제조업체들의 히트펌프 출시와 더불어 GS파워, 삼천리ES의 해외 기술도입 및 활용이 시도되어 분당, 일산 및 안산 소재 화력발전소 폐열을 이용한 지역난방시스템이 운영되고 있다.
히트펌프의 해외 적용 사례를 보면 유럽은 난방용 에너지원인 천연가스와 석유 등을 수입에 의존하고 있어 효율이 높은 히트펌프의 사용을 정책적인 지원을 통해 장려해왔다.
지열, 대기열을 포함해 다양한 열원을 사용할 수 있는 히트펌프를 신재생에너지기기로 분류해 보급을 확대해 왔다. 유럽 히트펌프협회(EHA: European Heat pump Association)에서 발표한 자료에 의하면 2014년 현재 가정용, 상업용 및 산업용으로 보급된 히트펌프는 약 600만대로 온실가스 배출 저감과 에너지절약에 일정부분 기여해 왔으며 2030년까지 15년간 5,400만대의 추가 보급을 통해 러시아에서 수입하는 천연가스 공급량에 상응하는 에너지를 절감할 수 있도록 실행을 위한 회원국의 적극적인 정책 지원을 요청하고 있다.
중국의 경우 오래 전부터 중앙공급식 지역난방이 발달했으나 주 연료로 대기오염의 큰 비중을 차지하는 석탄을 사용하고 있어 그 사용량을 줄이고자 대용량 히트펌프 보급 등 다양한 정책을 시행하고 있다.
이에 따라 지역난방에 적합한 대용량 흡수식과 터보히트펌프에 대한 수요가 증가하고 있다. 북경시의 경우 ‘북경 청정 대기 계획’에 따라 2017년까지 히트펌프 설치비용에 대해 최대 30%까지 지원을 검토하고 있어 지역난방업계를 비롯해 다른 산업계에서도 대용량 히트펌프 적용이 확대될 것으로 예상하고 있다.
중국은 또한 흡수식 히트펌프 최대 시장이며 대용량 히트펌프 제조업체 및 열 판매회사간 전략적 제휴를 통한 매출확대와 더불어 시장진입장벽 구축 시도가 특색이다.
한국의 경우 앞서 언급한 바와 같이 대용량 히트펌프 설치 사례는 집단에너지 사업자를 중심으로 하수열원과 발전 폐열을 활용한 지역난방열 공급에 한정적으로 적용돼 왔다.
최근에는 공공시설 신 건축물에 적용되는 신재생 에너지 의무적용 비중의 확대와 서울시에서 시행 중인 환경영향평가 내 온실가스 저감을 위한 신재생에너지 의무 적용에 따라 공동주택용 지열히트펌프도 대용량화가 진행되고 있다.
그러나 아직은 높은 설치비용으로 인해 법으로 정한 최소 비중만 적용하는 실정이다. 이와 같은 현실에서 신재생에너지 확대를 통한 온실가스 감축을 위해서는 대용량 히트펌프의 확대가 필요하며 이를 위해서는 신재생에너지 의무 비중 확대 외에 발전·제지·염색산업 등 미활용 폐열이 많이 발생하는 산업 등에 대해 대용량 히트펌프 설치비 지원이나 세제 혜택 등 정책을 통한 지원이 절실하다.
최근 산업통산자원부는 신재생에너지 개발·이용·보급촉진법 시행규칙 일부개정규칙(안)에 대한 입법예고를 했으며 해수를 농가 난방열원으로 활용하는 수열에너지설비의 신재생에너지 지정이 포함돼 있다.
히트펌프의 보급 활성화를 위해 해수 이외에 하천, 호수 등의 담수와 공장, 발전소, 하수처리장 등의 폐수열로의 확대 및 농가뿐만 아니라 산업 및 건물 난방 등의 분야로의 확대가 필요하다.