[창간특집] 가스냉방 활성화가 필요하다
[창간특집] 가스냉방 활성화가 필요하다
  • 홍시현 기자
  • 승인 2020.09.21
  • 댓글 0
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GHP 심장 ‘엔진’ 국산화, 시장 변화 이끈다
보급률 5~10% 불과···신규·교체 시장 확대
가스냉방 보급 확대 방안, GHP 기술개발 담아
LG전자·현대차 협업 엔진 업그레이드 진행
가스냉방 보조금 제도 손질 요구 목소리 높아져
 

[투데이에너지 홍시현 기자] 기상이변 등 다양한 환경 변화로 전세계 기온이 상승하고 있다. 기온이 상승하면서 냉방기 보급 및 가동시간도 증가한다. 냉방기 가동을 위해서는 발전소에서 생산된 에너지(전력)가 뒷받침돼야 한다. 하지만 일시적인 전력 급증을 대비해 발전소를 추가적으로 건설·가동한다는 것은 경제적으로 비효율적이기에 대안으로는 합리적이지 못하다. 

우리나라는 매년 특히 하절기에 최악의 전력난에 따라 예기치 않을 경우 블랙아웃(Black-out)이 발생할 수도 있다고 경고의 메시지를 전달한다. 이에 따라 공공기관 전력사용 감축, 피크시간대 전력사용 감축, 실내 냉방온도 28℃ 이상 유지 및 순차적 가동 등 대안을 제시한다. 아울러 민간에서도 동참해 줄 것으로 요청한다. 결국 전력 사용 감축 선행과 동시에 대체 전력으로 불편을 최소화하는 방안이 필요하다.  즉 가스를 활용한 가스냉방 보급이 활성화돼야 하는 이유다. 

가스냉방 보급 활성화
가스냉방기는 가스흡수식과 가스히트펌프(GHP)로 나뉜다. 가스흡수식은 대형건물의 중앙집중식 냉방시스템에, GHP는 학교, 오피스빌딩, 교회, 식당 등 중·소형 건물의 개별냉방에 적합하다.

GHP(가스엔진 히트펌프)는 가스엔진의 동력을 압축기로 전달해 압축기에 의해 냉매를 실내기와 실외기 사이의 냉매관으로 르게 해 여름철에는 냉방기로 겨울철에는 난방기로 이용하는 가스식 냉난방시스템이다.

가스를 에너지로 사용하기 때문에 전기 사용량이 EHP(전기구동 히트펌프)대비 1/10수준으로 현장의 수전용량을 대폭 줄일 수 있어 원전 또는 석탄 발전소의 추가적인 건설·운영을 예방하는 효과가 있다.

정부에서는 지난 10여년동안 가스냉방 보급을 위해 지원을 해왔으나 기대만큼의 성과를 거두지 못했다.

가스냉방이 전기냉방대비 운영비가 현저히 낮음에도 불구하고 소비자의 인지도 부족으로 가스냉방기의 보급률은 약 5~10%에 불과하다.

전문가들은 가스냉방 보급률을 20% 수준까지 높여야 불시에 발생 가능한 전력수급 위기에 안정적으로 대응할 수 있을 것으로 예상한다. 우리나라와 기후조건이 비슷한 일본은 가스냉방 비중이 약 23% 수준이다.

정부에서는 이에 따라 올해 가스냉방 보급 확대를 위한 정책들을 제시했다.

지난 2월 가스히트펌프 연료 적용범위를 천연가스에 대해서만 적용했던 것을 고효율에너지기자재 보급 촉진에 관한 규정과 공공기관 에너지이용 합리화추진에 관한 규정을 개정해 LNG는 물론 LPG도 허용하기로 했다.

지난 5월 하절기 전력피크 완화와 합리적 에너지 이용에 기여하는 ‘가스냉방 보급 확대방안’을 발표했다.

이번 확대방안에서는 가스냉방 지원제도를 개선했다. 고가의 초기투자비가 가스냉방 보급의 장애요인으로 가스냉방 설치 지원단가를 평균 20% 인상하고 신청자당 지원한도를 1억원에서 3억원으로 상향 조정해 지원 실효성을 높였다.

공공부문의 비전기식 냉방 의무대상도 확대했다. 2011년 7월 이전 냉방기 도입이 완료된 기관은 부분개체 시 비전기식 도입 의무가 없었으나 향후 개체물량의 일정 비율(예: 50% 이상)에 대해 비전기식을 도입해야 한다.

GHP의 핵심부품인 압축기를 국산화하고 엔진을 효율화하기 위한 기술개발도 추진한다. 전체 설비가격의 50%를 차지하는 주요부품(압축기·엔진)의 R&D를 통해 원가절감을 도모함으로써 가스냉방의 경쟁력을 보다 강화할 수 있을 것으로 기대된다.

 

초기 GHP 교체시기 도래
국내 GHP시장은 2003년부터 본격적으로 활성화 되기 시작해 2015년 기준 GHP의 국내 누적 판매 대수가 4만5,000대를 넘어섰다.

한국냉동공조산업협회 GHP 검사실적 기준으로 2002년 718대, 2003년 2,844대, 2004년 4,249대, 2005년 5,223대, 2006년 5,921대, 2007년 4,006대 등 초기 보급된 GHP 약 2만대의 교체시기(사용연한 10~15년)가 도래하고 있다. 기존 신규시장 위주에서 교체시장까지 시장이 확대돼 가스냉방 보급이 늘어날 것으로 기대되는 이유다.

GHP시장은 성장과 침체를 반복하고 있다. 2002년에서 2006년까지 보급 대수가 늘어나다 2007년 이후 보급이 급격히 감소해 2011년 1,099대(민수 847대, 조달 252대)로 최저를 기록했다.

공공기관 가스냉방 의무화가 된 2012년 1,276대(민수 882대, 조달 394대) 이후 반등에 성공해 2013년 2,900대(민수 800대, 조달 2,100대)를 기점으로 매년 15% 성장해 2019년 7,200대(민수 2,900대, 조달 4,300대)까지 성장했다.

시장 재편과 GHP 국산화
이러한 과정을 거치면서 GHP 공급업체에 큰 변화가 생겼다. 2000년대 초 가스냉방 보급초기 수입 에이전트 중 다수의 에이전트가 폐업하거나 사업을 철수했다.

2006년 당시 5개 제조사 19개 에이전트에서 2016년 LG전자, 삼성전자, 삼천리ES 등 3개 제조사로 재편 이후 현재까지 이어지고 있다.

2006년 당시 19개 에이전트는 산요, 아이신, 미쓰비시, 얀마, 히타치 등 일본 제품을 수입해 공급했다. 이처럼 일본 제품이 국내 GHP시장을 지배하면서 GHP 관련 부품 역시 일본 제품에 의존할 수밖에 없었다.

GHP 국산화의 필요성이 부각되면서 LS엠트론에서는 2005년 트랙터 엔진을 적용한 1세대 국산화 제품으로 LS엠트론 R-22 GHP를 선보였으며 2009년 LS엠트론 R-410A GHP를 출시했다. 초기 국산화 제품은 일본 제품대비 기술력 및 품질 안정화가 다소 부족했지만 GHP의 국산화의 가능성을 열었다는 데 의미가 있다.

2012~2014년 LG전자에서는 Multi V Tech을 적용한 2세대 국산 GHP를 출시해 국내 유일 NEP, 에너지대상 수상, 2014년 올해의 10대 기계기술 선정 등 GHP의 국산화를 앞당겼다.

2014년부터는 현대자동차 엔진을 핵심부품으로 GHP SUPER Ⅱ를 개발해 녹색기술 인증 및 국내 판매 1위를 달성하며 일본 제품 위주 시장에 변화를 일으켰다. 이후 30HP 제품 개발 등 국내 최다 라인업으로 GHP 시장을 리드하고 있다. GHP SUPER Ⅲ는 세계 최대용량 단독 모델로 최고 효율을 자랑한다.

LG전자는 신뢰성 높은 엔진 적용으로 GHP의 효율 및 수명을 향상시켰으며 소음과 진동을 저감하고 유지관리를 최소화했다. LG전자와 현대차는 향후 개발 중인 신제품도 협업해 개발한다는 계획이다. 

이와 같이 국내 GHP 기술은 약 15년 동안 급격히 발전하며 세계적인 수준까지 성장해 해외 시장에서 경쟁력 있는 제품으로 인식되고 있다. 

국산 GHP 엔진 우수성

2,000cc급 승용차 엔진.

2,000cc급 승용차 엔진.

LG전자는 고유의 VRF(시스템에어컨) 기술력과 현대차 엔진기술을 통합해 고효율을 달성하고 단일 실외기 세계 최대 용량을 구현해 국산 GHP의 자부심과 독자 기술을 확보하고 있다.

LG전자와 현대차 엔진의 기술 융합은 GHP시장에서 국산 제품의 시장 지배력을 강화하는 원동력이 됐다. 국산화 초기 LS엠트론 트렉터엔진에서 현대차 엔진에 이어 산업(현대차 엔진)까지 개발돼 국산 GHP의 심장을 담당하고 있다.

현대차 엔진의 GHP 적용으로 배기용량을 세분화(16, 20, 25HP: 2,000cc, 28, 30, 32HP: 2,600cc)함과 동시에 배기용량을 증가시킨다.

또한 속도제어 범위 확대로 부하에 따른 에너지 효율성이 향상되며 엔진 제어 속도도 기존대비 4배가 향상됐다.

승용차 엔진 적용으로 소음과 진동도 저감시켰으며 유지 관리비 역시 절감시키는 효과를 가져왔다.

GHP 설치에서 초기 투자비 이상으로 설치의 중요 판단기준인 유지보수 비용도 점차 업그레이드 된 엔진으로 획기적으로 줄였다. 엔진 오일소모량도 LS엠트론 엔진대비 50% 개선됐다. 밸브간극 조정 주기도 1년 주기→5년 주기→조정 필요 없음으로 개선됐다.

엔진 중량도 180→200→119kg으로 최종 감소했으며 ECU Error 진단 차량의 OBD 진단 도입을 통한 안전기능이 강화돼 약 70종 진단이 가능하다.

2,600cc급 산업용 엔진.

2,600cc급 산업용 엔진.

LG전자는 현대차 승용차 산업엔진 개발팀과의 업무 협업이 활발히 이뤄지고 있다.

2016~2017년 승용차 엔진 & ECU Proto type 공동 개발, 2018년 승용차 엔진 & ECU 양산, 2019년 승용차 엔진 & 산업 엔진 서비스자재 하위 전개 인프라 구축(약 400종)으로 제품 단종 시 고객 서비스자재 공급 확보, 필요부품 선별 공급 가능, 2020년 승용차 엔진 품질 안전화 공동 대응, 신형 엔진 개발 검토 등 지속적인 협업으로 기술 진보를 이뤄내고 있다.

양산화된 현대차 엔진은 H/W 신뢰성이 보증된 엔진으로 엔진 수명 경쟁력과 서비스자재 인프라에서 경쟁력을 인정받고 있다.

LG전자는 우수한 현대차 엔진 적용과 자사의 기술력으로 앞세워 국내 GHP시장에서의 국산화를 이끌고 있다.

GHP SUPER Ⅲ는 기존 GHP SUPER의 고유 기술, 시스템에어컨 선두주자인 Multi V의 부품 기술과 현대차의 높은 신뢰성 엔진 기술 등을 집약해 탁월한 성능과 품질을 구현했다.

GHP SUPER Ⅲ는 천정형 실내기뿐만 아니라 직팽식 공기조화기, 시스템 보일러와도 연결돼 고객 환경에 맞는 Total 공조 설계가 가능하다.

LG 시스템 에어컨 전 제품에 대한 제어솔루션으로 GHP, Multi V, DX AHU, 환기, 칠러 등 통합 제어가 가능하고 다양한 확장성, 에너지절감, 편리한 관리를 제공한다.

또한 스마트 냉매 컨트롤로 냉매량 자동 조절 및 냉난방 효율을 극대화했다. 오일센서를 적용해 오일량을 실시간으로 감지함으로써 오일량이 부족하다고 판단되는 즉시 오일 공급이 가능하며 오일 회수 운전 횟수를 절감해 지속적인 난방이 가능하고 무급유로 압축기의 신뢰성을 확보했다.

LG전자 GHP는 엔진의 배기 가스열을 회수해 겨울철에도 제상 운전 없는 연속난방 운전으로 한랭지역에 최적의 성능을 발휘한다.

또한 최근 에너지 사용 개정으로 기존 LNG에서 LPG도 사용이 허가되면서 LNG/LPG 연료종류 변환을 딥 스위치 설정으로 쉽고 간편하게 할 수 있다.

국산 GHP의 시장 확대 비결
GHP를 설치하고 얼마나 잘 관리할 수 있느냐는 유지보수 및 서비스에 달려있다.

2000년대 초 보급 초기 수입 에이전트 중 다수의 에이전트가 폐업하거나 사업을 철수했다. 이로 인해 유지보수 업체를 통한 서비스 비용이 비싸 저렴한 유지보수 비용 및 관리시스템을 마련한 국산 제조사의 필요성이 제기됐다.

일본산 제품과 달리 LG전자는 실내·외기 개발부터 판매, 설치, 서비스 등 일원화돼 신속한 현장 지원과 지속적인 신제품 출시 및 제품 업그레이드를 통해 고객에게 사용·유지 편리성 제공이 가능하다.

GHP 엔진은 운전 기간 기준, 적시 정기적 소모품 상태 점검·교체 유지 관리가 운전 성능 유지의 핵심 관리 요소로 국내에서 제조된 엔진이기에 고객에게 보다 신속하고 저렴하게 서비스가 제공된다. 또한 국내 GHP 전담 기술지원센터 운영 및 전국 30개 지역 거점을 통한 서비스도 국산 GHP가 가지는 장점이다.

GHP 시장의 제도적 손질
정부의 가스냉방 보급 확대방안에는 GHP의 핵심인 압축기와 엔진의 국산화 및 효율화를 위한 기술개발의 중요성을 담고 있다.

GHP의 심장인 엔진의 효율성을 높이겠다는 정부의 의지가 반영됐다. 이는 국산 GHP의 시장을 국내에서 해외로 더욱 확장하겠다는 뜻으로도 풀이된다.

국내 GHP시장은 LG전자만 실내외기 모두 국내에서 생산하고 있는 반면 삼성전자는 실외기를 수입, 삼천리ES는 실내외기를 수입하고 있다. 국산 1개 제조사와 외산 2개 제조사가 시장을 형성하고 있다.

GHP시장 초기에는 전부 일본산 제품이었던 것이 LG전자가 국산화를 이루면서 시장은 2014년 이후 국산 GHP의 시장점유율이 높아져 현재는 국산 제품이 GHP시장을 리드하고 있다. 국산 GHP가 LG전자가 유일해 국산 GHP 제조사가 추가적으로 필요한 이유이기도 하다. 

이와 같이 여전히 일본산 GHP의 시장점유율이 높다보니 GHP 보조금에 대한 문제의 목소리도 제기되고 있는 상황이다.

한국가스공사에서는 매년 가스냉방 지원금을 확보해 보조금을 지급하고 있다. 올해에는 약 63억6,000만원이 책정돼 7월 말 기준으로 50억9,000만원이 남아 있다. 매년 지원금 절반은 일본산 제품 설치에 사용됐으며 올해 역시 집행된 금액의 절반은 일본산 제품 설치를 지원한 것이다.

최근 테슬라 전기자동차에 대한 지원금 문제가 도마 위에 올랐다. GHP시장도 이와 유사하다.   

한국자동차산업협회에 따르면 올해 상반기 테슬라의 승용차 보조금 규모는 전체 전기자동차 보조금의 43%인 900억원 수준으로 추산된다.

국내 전기차 시장에서 테슬라 수요가 증가하면서 보조금을 사실상 ‘싹쓸이’하는 현상이 발생하자 환경부가 보조금 제도 손질에 나서겠다는 발표한 것이다.

최종원 환경부 대기환경정책관은 “WTO 규정상 국내차와 수입차에 대한 차별을 하지 못하도록 돼있어 ‘가격’이 기준이 될 것”이라며 “외국의 사례를 보면 일정 가격 이상의 차량에 대해 보조금을 아예 안 준다던가 차등 지원하는 경우가 있다”고 덧붙였다.

국내 GHP업계 관계자 역시 “가스냉방 보조금을 국산화율에 따라 지급 기준을 변경하는 것이 국산 GHP 보급을 활성화 하는 방안이 될 수 있다”며 환경부의 발표와 맥을 같이 했다.

국내산 GHP 보급을 확대하기 위해서는 국산화율을 올릴 수 있는 기술개발 지원과 보조금의 지급 방식 변경 등 제도 손질이 요구된다.


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