[투데이에너지 홍시현 기자] 공기열원인 히프펌프를 신재생에너지기기로 지정하는 것과 세계 냉매 규제에 따른 트렌드 변화에 적극적인 대응의 필요성이 강조됐다.
히프펌프산업포럼(공동의장 김민수 서울대학교 교수, 김완진 투데이에너지 대표)은 1일 부산 벡스코에서 열린 ‘2016 국제환경에너지산업전’에서 정기포럼을 개최, 최신 히트펌프산업 동향과 냉매 관련 이슈를 논의했다.
공동의장인 김완진 투데이에너지 사장은 개회사를 통해 “히프펌프산업의 관련 종사자들이 한 자리에 모여 발전 방향을 논의하는 뜻깊은 자리가 마련됐다”라며 “이 기회를 통해 성장하고 있는 히트펌프산업에 대한 더 많은 관심과 참여를 부탁한다”고 밝혔다.
첫 번째 발표자로 나선 Honeywell은 세계적인 냉매 변화에 대응 냉매를 제안해 참석자들의 관심을 모았다.
HCFC-123(용량 100%, 효율 100%) 대안 냉매로는 HCFC-245fa(154%, 97%), HFO-1233zd(134%, 99%)를 제시했다. 특히 HFO-1233zd는 GWP<1로 높은 대안성을 나타냈다.
R134a 대응 냉매로는 R1234ze(76%,101%), R450A(91%, 100%), R515A(75%, 100%)로 동등한 수준의 효율을 나타냈다.
R410A 대응 냉매로는 R452B(96%, 101%), R447B(92%, 102%)로 R410A보다 효율이 높았다.
Honeywell은 이에 따라 Low GWP 대안 냉매 선정 시 위의 요소를 종합적으로 고려가 필요하다고 밝혔다. 즉 동일 컴프레서 기준으로 용량 손실이 없는지, 현재 효율과의 차이는 없는지, 낮은 혹은 중간 수준의 GWP인지, 가연성 혹인 미가연성인지를 검토해 제품에 적용이 필요하다.
미국 EPA는 2012년부터 2015년까지 R22 냉매 사용량을 절반 수준으로 줄였다. ARHI의 Low-GWP Alternative Refrigerants Evaluatio Program(AREP) 진행을 통해 냉매 제조사 및 연구자들이 이 결과를 검토하고 있다.
중국은 R410 냉매를 사용하는 제품이 점차 표준화돼 가고 있다. 일부 제조사는 R32 냉매를 사용하는 제품을 생산해 국내와 호주, 중앙아시아, 유럽 등에 수출하고 있다.
중앙아시아에서는 아직 R22 적용이 대세를 이루고 있으며 일부 국가에서는 R32 적용으로 변환을 시도하고 있으나 한정적으로 냉매 변화에 시간이 더 필요한 상태다.
일본은 2015년까지 모든 제조사가 RAC에 R32를 적용하고 있고 국내 시장점유율도 빠르게 증가하고 있다. PAC에도 적용한 제품이 2016년 전시회에 출품되기도 했다. 2015년 4월부터 F-gas 저감을 위한 규제가 소유 및 사용자 모두에게 적용되고 있다.
국내에서도 전세계적인 냉매 변화에 대응하기 위해 연구가 진행되고 있다. 한국기계연구원이 총괄주관기관으로 국내 산·학·연이 참여해 Low GWP 냉매 대응 냉동시스템 원천 기술 개발과 Low GWP 냉매 대응 500RT급 고효율 냉동기를 개발하고 있다.
최준영 한국산업기술시험원 박사는 공기열원 히트펌프의 신재생에너지기기 인정 필요성을 강조했다.
정부의 CO2 배출량 감축에 있어서 히트펌프 중요성은 이미 오래 전부터 인정돼 왔다. 최근에는 국제적으로도 공기열원 히트펌프를 신재생에너지기기로 인정하는 추세다. IEA에서는 히트펌프를 재생에너지기기로는 불인정하나 통계에는 산정하고 있다. 유럽은 지열, 수열, 공기열 모두를 인정하고 있다. 미국도 지열, 수열, 공기열을 신재생에너지기기 지정을 고려 중이다. 일본은 온도차에너지(미이용에너지, 폐열 활용 부분 포함)를 인정하고 있다. 중국은 중앙정부에서는 지열은 인정하고 있으며 수열과 공기열은 고려 중이며 지방 정부에서는 모든 열원을 인정하고 있다. 하지만 우리나라는 지열과 해수열만 인정하고 있다.
최 박사는 이에 따라 히트펌프 신재생에너지 분류 개정이 필요하다고 주장했다. 지열과 수열원만 인정해주는 현 기준이 세계적 추세와 비교했을 때 합리적인지에 대한 부분을 지적했다. 또한 타 수열과 공기열을 인정 시 기준이 되는 열효율(COP) 기준에 대한 합리적 기준, 통계 산정 시 문제점 등에 대한 심도 있는 논의가 조속히 이뤄져야 한다는 것이다.
박노마 LG전자 L&A연구센터 차세대 공조연구소 수석연구원은 ‘가정용 하이브리드 히트펌프의 실증 모니터링 및 경제성 분석’을 통해 공기열원 히트펌프가 전기에너지 주택의 주요 솔루션이 될 것으로 예상했다.
박 수석연구원에 따르면 2010~2012년까지 3년간 진행된 전기에너지 주택용 지열 및 공기열원 히트펌프에 대한 성능 평가 및 모니터링 결과 공기열원 히트펌프시스템은 보일러+에어컨시스템에 비해 냉/난방/급탕 에너지사용량이 55%, 지열시스템의 경우 67%의 에너지절감이 됐다.
최종 소비자 관점에서 지열 히트펌프는 현행 제도(설치 보조금 50%, 가정용 누진세 면제) 하에서도 경쟁시스템(가스보일러+에어컨)대비 payback 1.7년, 생애주기 비용 51% 저감되는 매우 경제적인 기기임이 실증됐다.
반면 공기열원 히트펌프의 경우 연간 COP 및 에너지사용량은 예측치(COP2.5~2.9, 에너지 7,000kWh) 내에 난방 COP가 2.2로 낮아 신재생에너지 지정에 필요한 최소 2.6을 만족하지 못한다. 또한 현행 가정용 누진 전력요금이 개선되지 않는 한 기존 시스템대비 경제성을 발생하지 않는다.
따라서 초기 시장개척은 지열 히트펌프를 중심으로 이뤄져야 할 것으로 보인다. 그러나 공기열원 히트펌프의 성능 개선 여지가 있고 설치편의성이 높아 장기적으로는 공기열원 히트펌프가 전기에너지 주택의 주요 솔루션으로 성장이 기대된다.