Global 통계에 따르면 최종 에너지소비 중 열에너지 비중은 50% 이상이며 열에너지저장은 전력저장대비 훨씬 경제적인 탄소중립 솔루션으로 평가받고 있다. 열에너지 전기화는 탄소중립 실현을 위한 키워드가 되고 있으며 유럽, 미주지역에서는 전기압축식 히트펌프시장이 급성장하고 있다. 히트펌프와 TES(Thermal Energy Storage)를 결합한 시스템보급이 가장 활발하다. 

미국 뉴욕에서는 신축건물에 화석연료 사용이 2023년 3월부터 금지됐으며 워싱턴에서는 2023년 7월부터 신축건물의 히트펌프 사용이 의무화됐다. 영국에서는 2028년까지 연간 60만대 이상의 히트펌프 설치를 목표로 하고 있으며 독일에서는 2026년부터 화석연료 난방시설을 금지하는 등 선진국을 중심으로 화석연료 난방시설사용을 금지하는 추세가 확대되고 있다. 

특히 유럽국가에서는 재생에너지 출력제한 문제를 해결하기 위해 P2H를 대규모로 공급하기 시작했으며 탄소중립 열에너지 공급을 목표로 지열원 등 재생에너지설비를 포함하는 열네트워크기술 개발에 적극 나서고 있다. 국내와 같이 시간대별 전력부하 격차가 심하게 발생하는 일본과 중국에서도 건물의 냉난방공조용 전력부하관리를 위해 축열시스템 보급이 활발하다. 

건물부문 온실가스 감축 시급
우리나라는 2023년 4월 발표된 탄소중립․녹색성장 기본계획에 따르면 2030년까지 건물의 에너지사용효율 향상과 그린리모델링 등을 통해 2018년 기준 건물부문 온실가스 32.8% 감축을 목표하고 있다. 지난 6월 발효된 분산에너지 활성화법에 따라 TES 및 열네트워크 활용도가 급증할 것으로 예상된다. 

특히 지난 2017년 12월 시행된 ‘재생에너지 3020정책’에 따라 발전사업자들의 재생에너지 공급의무화제도(RPS)가 강화되면서 재생에너지 저장 수요가 확대되고 안정적인 운영을 위해 단기가 아닌 중장기 에너지저장의 필요성이 증가하고 있다. 건물 에너지 사용량의 50% 이상을 차지하는 열에너지 소비와 전력을 이용한 열생산이 증가하는 추세를 고려해 열에너지생산과 공급을 연계시키는 축열시스템 활용 수요관리가 매우 중요한 과제로 떠오르고 있다.

이에 따라 건물 또는 건물군에서 에너지수급 밸런스와 열에너지 전기화 추세를 고려해 열에너지저장(TES)기반 열네트워크를 구축하며 실증연구를 통해 분산에너지 활성화 및 출력제어에도 대응할 수 있는 수요관리 핵심기술개발이 시급한 상황이다.

특히 지열 및 수열 등 재생열에너지생산 필수설비이자 화석연료기반 보일러대체설비인 전기압축식 히트펌프를 활용한 전력의 열에너지전환기술인 P2H가 증가하는 추세에 발맞춰 재생에너지설비가 포함된 건물군에서 에너지생산·공급 및 열수요예측 결과를 반영한 TES기반 양방향 열네트워크 구축과 전력저장(B_ESS: Battery   based    Energy    Storage    System)을 일부 포함하는 에너지 스토리지믹스의 최적 운용기술개발 및 실증이 이뤄지는 R&D에 관심이 집중되고 있다. 

선다코리아 컨소시움은 산업통상자원부 에너지기술평가원이 주관한 2024년도 에너지기술개발사업 국가지원연구개발과제인 ‘열·전기 저장시스템 기반 건물군 열에너지 수요관리 기술개발 및 실증’을 수행한다. 

조장현 선다코리아 대표는 “히트펌프를 활용하는 P2H는 단순히 재생에너지 잉여전력을 열로 변환해 활용하는데 그치는 기술이 아니다”라며 “P2H기술은 전력계통의 주파수 유지, 실시간 수급균형 확보 등 단주기 유연성과 출력제어 완화, 부하평준화 등 공급과잉에 대응하는 장주기 유연성을 제공해 열그리드와 전력그리드간 연계 시너지 효과를 최적화하는 기술”이라고 밝혔다.