신재생에너지의 해답 ‘히트펌프’ 지열·공기열로 미래 냉·난방 시장 선도

[공학저널 김하늬 기자] 최근 신재생에너지 분야에서 지열·수열에너지가 주목받으며, 히트펌프 기술은 그 중요도를 더욱 높이고 있다. 유럽과 미국에서는 이미 히트펌프가 가스보일러의 보급률을 추월하며 차세대 열에너지 시스템으로 자리 잡고 있다.

히트펌프는 전기를 사용하지만 냉매의 기화와 응축 과정에서 열을 얻어 기존 난방 시스템보다 월등히 높은 효율을 자랑한다. 지열과 수열 히트펌프는 성능계수(COP)가 각각 4 이상으로 전력 소모 대비 열효율이 144%에 달한다. 이는 기존 보일러나 전기히터의 효율 한계를 뛰어넘는 수치다. 이러한 특성 덕분에 지열과 수열 히트펌프는 높은 효율을 바탕으로 신재생에너지 분야에서 각광받으며 국내에서도 활용이 높아지는 추세다.

국내에도 관련 기술을 개발하는 기업이 많지만 히트펌프 기술 분야에서 다양성과 차별화된 기술력으로 독보적인 위치를 차지하고 있는 기업은 따로 있다. 바로 대성히트에너시스㈜가 그 주인공이다. 특히 지열 히트펌프 분야에서 가정용 5RT 제품의 그린홈 보급률 1위를 기록하며, 건물용 150RT 제품을 포함해 20가지 이상의 다양한 제품군으로 고객 요구를 충족하고 있다.

대성히트에너시스는 히트펌프 온수 생산 온도를 기존 55℃에서 60℃까지 높인 제품을 개발해 기술적 우위를 확보한 것이 특징이다. 또한, 냉방과 급탕, 난방과 급탕을 동시에 수행할 수 있는 50RT급 지열 히트펌프를 개발해 2024년 혁신제품으로 지정되는 등 기술 분야에서 선두를 달리고 있다.

물-물 지열 히트펌프의 경우에도 국내 최초로 CE 인증을 받아 수출에 성공했으며, 현재 공기열 히트펌프도 CE 인증을 완료하고 시장 진출을 준비 중이다.

이러한 대성히트에너시스의 경쟁력은 R&D에 기반을 두고 있다. 경기도 안산에 위치한 연구소에서 지열, 공기열, 폐수열 등 다양한 히트펌프를 개발하고 있으며, 국토부 우수과제 25선에 선정되는 등 국책과제를 통해 기술력을 인정받았다. 또한, 친환경 냉매를 적용한 신제품 개발에 역량을 집중하며 세계시장 공략을 목표로 하고 있다.

이뿐만 아니다. 대성히트에너시스는 공기열 히트펌프 분야에서도 고흥스마트팜 혁신밸리, 신안 임대형 온실, 호텔 냉난방 등 다양한 현장에 제품과 시스템을 공급하며 보급 확산에 기여하고 있다.

이러한 기술을 개발한 대성히트에너시스는 대성이 신재생에너지 보급을 위해 지난 2010년에 설립한 기업이다. 지열, 공기열, 폐열, 해수열 히트펌프를 생산하고 지열 시스템의 설계·시공, 사후관리까지 제공하며 원스톱 서비스를 실현하고 있다.

대성히트에너시스 유지석 대표이사(사진)는 “지열 히트펌프는 단순히 에너지를 공급하는 장치를 넘어, 환경과 경제성을 고려한 미래 에너지의 핵심으로 자리 잡고 있다”며 “대성히트에너시스는 R&D를 통해 기술력을 강화하고, 해외 시장 공략과 친환경 냉매 개발로 지속 가능한 성장을 도모할 예정”이라고 말했다.

대성히트에너시스는 국내에서 축적한 제품 및 엔지니어링 경험을 바탕으로 세계시장에 진출을 준비하고 있다. 히트펌프가 미래의 난방문화로 점차 바뀌어 감에 따라 각국에 맞는 히트펌프 용량 및 시스템 개발·보급에도 최선을 다할 예정이다.

이에 유 대표는 향후 공기열 히트펌프가 각광받을 것이라고 전망하면서, “현재 국내 신재생에너지 사업은 지열 중심으로 운영되고 있지만, 공기열의 보급 속도가 빠르게 증가할 것”이라 내다봤다.

그는 이어 “특히, 국내 4대 스마트팜 혁신밸리의 하나인 고흥 스마트팜 혁신밸리, 신안 임대형 온실 등에 공기열 히트펌프가 2,500RT 이상 설치 적용되면서 그 실효성을 입증했다”며 “이는 건물의 냉·난방이나 수영장 적용 부분에서도 확인할 수 있는데, 대표적인 사례로 반얀트리 풀빌라, 7성급 호텔인 더 시에나 등에 공기열 히트펌프가 적용되면서 점차 그 영역이 확대되고 있다”고 설명했다.

공기열 히트펌프는 외기의 열을 이용하는 시스템이기에 국내 기후에 제한적이지만 대성히트에너시스는 이를 극복하기 위해 영하 20℃에서도 난방이나 급탕을 할 수 있는 인버터 공기열 히트펌프를 신규개발했다. 이를 바탕으로 글로벌 표준인 다양한 헤르츠 환경에서도 작동이 가능하도록 친환경 냉매를 적용한 제품을 출시했으며, 향후 시장확대에 크게 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.

한편, 대성히트에너시스는 서울시가 세계 최대 지열 도시를 목표로 추진한 신재생에너지 컨설팅사업에 참여해 눈길을 끌고 있다. 지열을 도입하는 기관 등에 기존 시스템의 문제를 진단하고 개선 방향을 제안하는 컨설팅과 효율적인 운영 방안을 제시하며 지열 시스템의 국가적 보급 목표를 지원한 것이다.

그러나 사업 진행 과정에서 정책적 아쉬움도 있었다. 제로에너지 건축물 의무화에 따라 신재생에너지가 필수적이지만, 지열의 1차 에너지생산량 계산 공식으로 인해 에너지 자립률이 떨어지는 문제가 있었던 것. 이는 지열 사용을 장려하면서도 실제로는 보급에 장애가 되고 있어, 정책적인 보완이 필요하다는 목소리가 높다.

이밖에도 낮은 보정계수, 신재생에너지 지원 사업의 축소 등은 지열 보급을 저해하는 요인으로 꼽힌다. 또한, 지열 시스템에 대한 교육 부족으로 부정적 인식이 발생하고 있으며, 이는 보급 확대를 막는 장애물로 작용하고 있다는 것이 업계의 의견이다.

유 대표는 “신재생에너지의 의무비율 및 보정계수를 현실적으로 개선하고, 지열 설치비용에 대한 지원 확대가 필요하다”며 “정책적인 개선과 지원이 뒷받침된다면, 히트펌프 기술은 더욱 빠르게 확산될 것으로 보이며 지속 가능한 에너지 미래를 이끌 것”이라고 전했다.