한국기계연구원은 과학기술분야 정부출연연구기관 등의 설립, 운영 및 육성에 관한 법률에 근거해 1976년 기계분야의 연구개발, 성과확산, 신뢰성평가 등을 통한 국가 및 산업계의 발전에 기여하고자 설립된 연구기관이다.

또한 산업공정에서 많이 사용되고 있는 LNG·LPG보일러 등을 태양열 기반 고온히트펌프 융합시스템으로 대체하기 위한 시스템 공정설계 기술, 설계플랫폼 기술, 운영 최적화 기술 등을 보유하고 있으며 초고온 히트펌프 개발, 섹터커플링기술, 고온열저장기술 등 다양한 열에너지 연구개발 실적을 보유하고 있다. 

기계연구원의 관계자는 “고온히트펌프를 이용한 수요관리기술과 태양에너지 등 신재생에너지융합 연구를 꾸준히 해오고 있다.”라며 “산업분야 화석연료 기반 열공급설비(예: 보일러)를 고온히트펌프 기반 친환경설비로의 전환을 위한 열공정 설계기술을 보유하고 있어 이번 연구과제에서 열네트워크 설계를 최적화할 수 있다”고 밝혔다. 

피크전력 완화·출력제어 대응
기계연구원은 실증사이트 기구축 설비들과 신규 구축 에너지설비들을 고려해 열네트워크 공정설계기술을 개발하고 실제 공정설계를 수행한다. 또한 실증설비 구축을 위한 고온히트펌프, 열저장조 등 열설비 선정 등을 담당한다. 3차년도 이후에는 주로 열네트워크 최적 운영 알고리즘 개발을 수행하게 된다.

이번 R&D를 통해 건물 내 50% 이상을 차지하는 열에너지를 고효율기기인 히트펌프를 사용해 해결함으로써 에너지효율 향상과 친환경에너지사회에 기여할 수 있으며 열저장조 등과 연계해 P2H기술을 적용함으로써 피크전력 완화 및 출력제어에 대응할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히 수요관리기술은 태양에너지 등 분산에너지의 확대를 통해 보다 깨끗한 환경을 만드는데 기여는 물론 건물(군)에 적용된 실적을 바탕으로 산업분야에 확대 적용할 수 있게돼 탄소중립사회 구현에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 

기계연구원의 관계자는 “탄소중립을 실현하기 위한 열에너지 전기화의 중심에는 히트펌프가 있다”라며 “하지만 건물 냉난방을 위한 히트펌프는 큰 문제가 없지만 산업공정에 적용할 수 있는 고온용 히트펌프는 아직 적용온도나 효율 관점에서 가야할 길이 멀다”라며 “현재 180℃ 이상 초고온 히트펌프가 여러 국가연구개발 과제들을 통해 개발되고 있지만 실제 적용에는 많은 기간이 필요할 것”이라고 밝혔다. 

이어 “산업계에는 120℃ 이하 열에너지도 지금도 광범위하게 사용되고 있으며 온도에 바로 적용할 수 있는 국내 히트펌프 상용화 개발이 급히 진행돼야 하며 고온히트펌프의 증발열원을 저가로 확보하는 방안도 고민해야 한다”라며 “많은 현장에서는 이미 폐열을 회수해 유용한 에너지로 사용하고 있거나 회수가치가 없는 폐열이 대부분이기 때문에 고온 열원을 제공할 수 있는 태양열과 융합기술 및 패키지화 기술개발에 대한 정부지원이 필요하다”고 지적했다.