[외고] 히트펌프에 대한 오해와 진실
[외고] 히트펌프에 대한 오해와 진실
  • 강은철 기자
  • 승인 2014.12.10
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“히트펌프 인식부족이 많은 오해 불러와”
전기온풍기·히터·보일러대비 1~3배 효율 높아

▲ 김용찬 고려대학교 기계공학부 교수
[투데이에너지] 여름철과 겨울철이 되면 전력수요량 관련 뉴스를 많이 볼 수 있다. 몇 년전에는 전력수요가 크게 증가해 순환정전사태도 발생했다.

정전사태의 주요 원인으로는 예측하지 못한 과다한 냉방전력소모를 꼽을 수 있다.

2009년 이후에는 하절기에만 발생하던 전력피크가 동절기에도 발생하고 있으며 하절기와 동절기 전력피크타임에 전력 소모를 줄이기 위한 많은 노력을 경주하고 있다.

피크타임에 전력사용을 제한해 전력 소모를 감소시키는 것은 기본적인 한계가 있으며 기존 시스템에 대비해 고효율의 냉방 및 난방시스템을 도입해 사용함으로써 소비전력을 저감시키는 방법이 보다 효율적인 관리방법이라고 할 수 있다.

미국, 유럽, 일본 등에서는 동절기에 전력 소모를 줄이기 위한 방안으로 기존의 전기히터, 온풍기, 전기장판 등의 난방기구를 대신해 고효율의 난방장치인 히트펌프를 널리 사용하고 있다.

특히 정부가 히트펌프 보급을 위해 신재생에너지로 히트펌프를 분류해 지원금을 지급하고 적극적인 사용을 장려하고 있다.

하지만 국내에서는 히트펌프에 대한 인식부족으로 인해 많은 오해를 불러일으키고 있으며 히트펌프 대중화에 걸림돌로 작용하고 있다.

특히 정부의 정책측면에서 히트펌프사용이 권장 난방기기가 아니라 규제의 대상으로 간주되고 있는 것은 매우 안타까운 현실이다.

이에 따라 히트펌프에 대한 ‘오해와 진실’에 대해 명확히 설명해 히트펌프에 대한 인식의 변화를 통해 히트펌프가 에너지절약장치로 자리매김 하기를 기대한다.
 
■히트펌프로 냉난방이 가능한가

일반적으로 펌프는 유체를 낮은 곳에서 높은 곳으로 보내기 위한 기기를 의미하는데 히트펌프는 물 대신 열을 온도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 보내기 위한 기기다.

히트펌프는 에어컨과 마찬가지로 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기 등의 부품으로 구성돼 있으며 냉난방 전환 밸브를 이용해 냉매흐름의 방향을 역으로 변환시킬 수 있으므로 에어컨과 동일한 요소 부품을 사용해 냉난방 겸용의 기능을 담당할 수 있다.

더운 여름철에는 실내의 열을 흡수해 실외로 방출함에 따라 실내를 냉방하게 되며 추운 겨울철에는 실외의 열을 흡수해 실내로 방출함에 따라 실내를 난방하게 된다.

 

■히트펌프는 추운 날씨에 작동하는가

양수펌프는 낮은 곳에서 높은 곳으로 물을 보내는데 높이차가 커질수록 보낼 수 있는 수량은 감소한다. 마찬가지로 히트펌프는 저온부에서 고온부로 열을 전달하기 때문에 저온부와 고온부의 온도 차이가 커질수록 난방능력은 감소하게 된다.

이에 따라 ‘히트펌프는 추운 날씨에 동작하지 않는다’라는 인식이 있다. 그러나 이런 점은 인젝션기술과 인버터기술의 발전으로 추운 날씨에서도 비교적 안정적인 성능을 나타내고 있다.

인젝션기술은 냉매흐름의 일부를 압축과정 중간에서 흡입해 난방을 위한 냉매유량을 증가시키는 방법이며 인버터기술은 압축기 용량제어를 통해 다양한 부하에 대해 대응할 수 있다.

이를 통해 실외온도 영하 15℃에서 표준난방조건(7℃)대비 난방능력 감소율이 14% 정도를 나타났다.

또한 열원의 다양화를 통해 난방능력을 향상시킬 수 있다. 일반적으로 실외공기에서 열을 흡수하는 것뿐만 아니라 땅 속에 증발기를 설치해 열을 흡수한다든가, 하천수 등으로부터 열을 흡수하는 등 추운 날씨에서도 상대적으로 높은 온도의 열원을 이용해 난방능력을 향상시킬 수 있는 기술이 적용되고 있다.

■히트펌프의 효율이 전기히터 및 보일러와 비교해 높은가

석유, 가스 등의 연료를 이용하는 난방기기들의 효율은 80%, 전기히터의 효율은 발전효율을 고려하면 36%로 보통 나타난다.

히트펌프는 저온에서 열을 흡수해 고온으로 열을 방출하는 특성을 가지고 있기 때문에 히트펌프가 사용한 전기에너지에 비해 더 많은 열을 난방 시 공급하게 된다.

일반적인 히트펌프의 난방용량은 사용한 전기에너지의 3배 이상이 되며 발전효율을 40%로 가정했을 때 난방용량은 연료의 120% 정도로 나타나게 된다.

이에 따라 히트펌프는 전기히터의 효율 36%에 비해 2~3배, 연료를 이용하는 난방기기의 효율 80%에 비해 1~1.5배의 효율을 나타낸다.

전기난방기기를 대체해 히트펌프를 사용하는 경우 표준난방조건에서 전력소모를 1/3까지 줄일 수 있다.

■히트펌프는 전기히터에 비해 따뜻하지 않은가

전기히터는 복사열로 난방하고자 하는 영역을 가열하므로 난방영역이 좁고 난방속도는 비교적 빠르다.  그러나 전기히터에서 거리가 멀어지면 난방이 부족하게 돼 추위를 느끼게 된다. 히트펌프는 대류에 의해 공기를 가열해 전체공간을 균일 온도로 유지한다.

이에 따라 히트펌프에 가까이 있지 않더라도 따뜻함을 느낄 수 있으며 히트펌프 1대만으로도 여러 명이 생활하는 실내공간을 충분히 쾌적하게 난방할 수 있다.

■동절기 전력피크는 히트펌프가 주요 원인인가

동절기 전력수요의 주요 원인은 추운 날씨로 인한 난방장치의 사용이 큰 비중을 차지하고 있다.

동절기 부품별 전기소비패턴 보고에 따르면 히트펌프의 에너지소비비중은 전체 소비의 6.9%를 차지하고 있으며 전기온풍기, 전기판넬, 전기히터 등의 전기난방기기가 전체의 84.8%를 차지하고 있다.

이에 따라 전기난방기기를 고효율의 히트펌프(EHP)로 대체할 경우 난방에너지소비를 크게 감소시킬 수 있다.

동절기 순환정전 같은 사태를 방지하기 위해서는 전력 공급 확대, 정확한 전력량 수요 예측 등이 요구되지만 기존 비효율 난방기기를 고효율기기로 대체해 난방수요를 감소시키는 노력도 병행해 실시해야 한다.


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