기후에너지환경부(장관 김성환)는 6월 8일 정부세종청사 대강당에서 광역·기초 지방정부를 대상으로 공기열·수열 히트펌프 보급사업 등을 설명하고 협력방안을 논의했다고 밝혔다.

 

히트펌프는 공기와 하천수 등 주변 자연환경의 열에너지를 활용해 난방 및 급탕 등에 이용하는 설비로 건물부문 에너지절감과 화석연료기반 난방체계전환을 위한 핵심수단이다.

 

정부는 올해를 난방 전기화의 원년으로 삼으며 3월 ‘신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법 시행령’ 개정을 통해 공기열에너지를 재생에너지로 인정한 데 이어 5월에는 공기열에너지 인정기준을 마련해 제도적 기반을 구체화했다. 또한 지하수열과 하수열 등 수열에너지의 범위를 확대하기 위한 제도개선을 추진하고 있다.

 

특히 공기열 히트펌프 보급사업은 국고와 지방비가 함께 투입되며 수열에너지는 △광역(지방)원수관로 △하천수 △해수 등을 이용하는 사업으로 지방정부 사업이해도와 집행역량이 사업성과에 중요한 영향을 미친다.

 

지방정부 담당자를 대상으로 진행된 이번 행사는 △사업별 지원내용 △신청절차 △기술동향 △집행 시 유의사항 등을 종합적으로 안내하고 협력방안을 모색하며 사업참여를 확대하기 위해 마련됐다.

 

박덕열 기후에너지환경부 수소열산업정책관은 인사말을 통해 “기후위기에 대응하고 탄소중립을 달성하기 위해서는 건물부문의 온실가스 감축이 매우 중요하다”라며 “기존 화석연료 의존 난방체계에서 벗어나 재생열도입과 냉난방 전기화 전환이 시급하다”고 말했다.

 

이어 “전기화 핵심설비가 히트펌프”라며 “히트펌프는 무한히 존재하는 자연의 열에너지를 활용하는 친환경·고효율 설비로 정부는 공기열을 재생에너지로 인정해 보급기반을 마련했으며 수열에너지 역시 활용범위 확대를 위해 지속적인 제도개선을 추진하고 있다”고 밝혔다.

또한 “올해부터 공기열 히트펌프 보급사업이 본격 궤도에 올랐으며 수열에너지 보급사업도 2027년 본사업 추진을 목표로 속도를 내고 있다”라며 “히트펌프 보급사업은 국고와 지방비가 함께 투입되는 매칭사업이며 수열에너지는 지역의 원수관로와 하천수 등을 직접 활용해야 하는 만큼 현장에서 지방정부의 역할이 무엇보다 중요하다”고 강조했다.

 

이어 “지방정부 담당자의 사업이해도와 실행력이 국내 에너지전환의 성패를 좌우할 것”이라며 “중앙정부와 지방정부, 관계기관, 제조사가 탄탄한 협력체계를 구축해 각 지역 여건에 맞는 사업이 차질없이 추진될 수 있도록 노력할 것”이라고 강조했다.

 

기후부 히트펌프 보급활성화 총력
양해리 기후에너지환경부 사무관은 공기열·수열 히트펌프 보급정책과 냉방전기화사업 방향에 대해 설명했다.

 

유럽 주요국은 히트펌프 보급을 확대하고 있다. EU는 2023년부터 2027년까지 히트펌프 1,000만대 보급계획을 수립했으며 독일은 2030년까지 600만대 설치 목표를 제시했다. 프랑스는 노후건물 에너지효율 개선을 위한 히트펌프 지원을 추진하고 있다. 노르웨이와 핀란드 등 북유럽 주요국은 히트펌프 보급률이 높아 전기화전환이 빠르게 진행되고 있다.

 

기후에너지환경부는 국내 히트펌프 보급확대를 위해 2025년 8월부터 히트펌프 제조사 실무협의체를 운영하며 제조사 의견을 수렴해왔다. 또한 협·단체를 대상으로 이해관계자 간담회를 진행한 뒤 2035년까지 히트펌프 350만대를 보급하고 이산화탄소 518만톤을 감축하는 내용을 담은 히트펌프 보급 활성화 방안을 발표했다.

 

올해 3월에는 공기열을 재생에너지로 인정했으며 난방 전기화사업과 관련한 히트펌프 보급 운영지침을 시행했다. 히트펌프 사용에 따른 누진제 부담을 완화하기 위해 전기요금체계 개편도 추진했다.

 

지난 5월에는 공기열 재생에너지 인정기준과 보급사업 등에 관한 규정을 수립해 난방 전기화사업의 안정적 운영 기반을 마련하고 공기열 히트펌프가 재생에너지 설비로 인정받을 수 있는 구체적 기준을 제시했다.

 

난방 전기화사업 제품은 공기 대 물 방식(ATW) 히트펌프로 성능기준은 COP 3.3을 기본으로 지역별 차등기준을 적용한다. 냉매는 오존층파괴지수 0 이하, 지구온난화지수 750 이하 기준을 충족해야 한다.

 

주요 보급대상은 온난지역을 중심으로 태양광이 설치됐거나 설치 예정인 주택이다. 제주, 전남, 경남 등 온난지역의 단독주택을 중심으로 약 2,580가구를 대상으로 사업을 추진할 예정이며 도시가스 미공급지역 사회복지시설에는 히트펌프와 태양광을 결합해 지원할 예정이다.

 

지원대상 제품은 20kW 미만 규모의 가정용 공기열 히트펌프다. 냉매 환경성을 충족해야 하며 소음은 65dB 이하, 최고 출수온도는 65℃ 이상이어야 한다. 부품 보유기간은 8년 이상이어야 하며 사후관리 기준도 함께 고려된다. 성능기준은 중온영역 55℃ 이상에서 SCOP 3.3 이상, 저온영역 35℃에서 SCOP 4.5 이상인 제품이다. 안전기준은 유럽 안전인증을 받은 제품이거나 동일 방식의 공인시험성적서를 제출한 제품이 대상이다.

 

지원단가는 최대 1,400만원이다. 정부지원금은 최대 980만원이며 자부담은 420만원이다. 지원금에는 공기열 히트펌프 제품가격, 축열조, 배선 등 부속설비, 전기공사 비용이 포함된다. 데이터 수집을 위한 전력량계와 열량계 설치비도 별도 반영된다.

 

사회복지시설 난방 전기화사업은 도시가스 미공급지역 사회복지시설을 대상으로 추진된다. 사업비는 총 12억8,000만원이며 시설당 최대 3,480만원을 지원한다. 보조비율은 국비 80% 수준이다. 가정용보다 큰 용량의 히트펌프가 적용되는 만큼 히트펌프 설치비는 최대 1,900만원 수준이며 태양광 패널과 인버터 설치비도 함께 지원된다.

 

공기열 히트펌프 보급확대 기반도 마련되고 있다. 정부는 재생에너지법 시행령 개정을 통해 공기열을 재생에너지로 인정했으며 공기열 재생에너지 인정기준 및 보급사업 등에 관한 규정을 제정했다. 이를 바탕으로 공공기관 재생에너지 설치의무와 ZEB 인증 등에 공기열 히트펌프를 활용할 수 있도록 관련규정 개정을 추진한다.

 

양해리 기후에너지환경부 사무관은 “가정용 공기열 히트펌프에 대한 인증체계도 마련할 것”이라며 “환경표지 인증과 고효율기자재 인증이 마무리된 이후 KS 인증도 추진될 예정”이라고 말했다.

 

공동주택 적용 확대를 위한 건설기준 개정도 추진된다. 히트펌프 설치비 부담을 줄이기 위한 구독서비스 도입도 검토하고 있으며 배출권거래제 크레딧 부여를 통해 히트펌프 설치 가구가 추가적인 경제적 이익을 얻을 수 있도록 할 예정이다.

 

정부는 기존 화석연료 중심의 난방관련 예산을 단계적으로 축소하며 LPG 배관망 구축사업과 도시가스 공급배관사업 등을 점진적으로 축소하고 고효율 히트펌프 보급사업으로 전환하는 방안을 추진할 방침이다.

 

이를 위해 신축건물에서는 히트펌프 또는 가스 등 난방설비를 소비자가 선택할 수 있도록 관련 법령을 정비한다. 현재 도시가스사업법과 주택법상 도시가스 간선시설 설치의무를 선택방식으로 전환하는 법안도 발의된 상태로 사업진행이 더욱 수월해질 것으로 기대된다.

 

비전기식 냉방설비 설치의무 대상 축소도 추진된다. 전력수요관리형 히트펌프를 비전기식 냉방설비에 포함해 히트펌프 설치를 유도하는 방향이다. 이를 통해 냉방설비와 난방설비 전기화 전환을 동시에 촉진한다.

 

양해리 사무관은 “산업생태계 기반구축과 강화를 위해 건물·산업부문 R&D와 실증도 확대한다”라며 “대용량 초고온 히트펌프 등 핵심기술을 개발하고 실증을 추진하며 핵심부품 국산화도 병행할 것”이라고 말했다.

 

이어 “관련 협회와 연계한 인력양성 교육을 추진될 예정”이라며 “열산업육성과 혁신을 위한 전담기관을 지정해 통계·실태조사, 표준화, 인증지원 등을 수행할 수 있도록 할 계획”이라고 강조했다.

 

수열에너지, 대형 건물 넘어 지역공급망으로 확산

김창우 기후에너지환경부 물이용정책과 사무관은 수열에너지 추진현황과 향후 제도개선 방향과 보급지원 확대계획을 공유했다.

 

정부는 수열에너지가 재생에너지로 분류된 이후 보급 활성화를 위한 제도적 기반을 마련해왔다. 친환경 수열에너지 활성화 방안을 수립한 이후 시범사업 등을 통해 보급 확대를 추진해왔으며 지난해 말 기준 롯데월드와 한국무역센터 등에 총 50.5MW 1만4,349RT 규모의 수열에너지가 보급됐다.

 

최근에는 코엑스, 아셈타워, 월드트레이드센터 등 3개 건물에 7,000RT 규모의 수열에너지가 도입됐으며 이는 국내 최대 규모다. 강원 수열에너지 클러스터는 투자선도지구 지정 이후 공사에 착수했으며 현재 공정률은 약 25% 수준이다. 2028년 데이터센터 입주를 목표로 사업이 진행되고 있다.

 

김창우 기후에너지환경부 사무관은 “수열에너지 확산을 위한 제도개선을 추진 중”이라며 “현재 재생에너지로 인정되는 수열원은 하천수와 해수로 제한돼있지만 정부는 하수열, 유출지하수 등으로 활용가능한 수열원범위를 확대할 계획”이라고 말했다.

 

기후에너지환경부는 대규모 신축건축물에 수열도입을 확대할 수 있도록 150RT 이하 지열히트펌프 중심으로 운영되고 있는 KS인증을 500RT 이상 대용량 수열 히트펌프도 적용할 수 있도록 노력하고 있다. 이와 함께 히트펌프 전용요금제와 국고지원 등을 추진할 방침이다.

 

또한 공동주택 등에 수열설비를 적용할 경우 히트펌프 운전에 따른 전기요금 부담이 발생할 수 있는 만큼 공기열 히트펌프와 유사한 방식으로 누진제 부담을 완화하는 방안이 추진될 예정이다. 히트펌프 전용요금제와 국고지원 도입도 함께 검토할 예정이다.

 

2030년까지 수열에너지 1GW 규모 도입목표 달성을 개별 건물뿐만 아니라 대규모 경기장, 공공기관, 지역 랜드마크 건물 등을 도수관로와 연계해 수열에너지 공급망을 조성할 계획이다.

 

또한 기존에는 수열 관로에서 취수한 물을 개별건물의 히트펌프에 연계하는 방식이 주로 활용됐지만 향후 열교환과 히트펌프를 거쳐 각 건물에 냉수와 온수를 직접 공급하는 방식으로 전환될 예정이다.

 

특히 하남교산지구에 탄소중립 수열에너지아파트를 조성하며 대단위단지에 직접 열원공급모델을 발굴할 계획이다. 개별건물 히트펌프 설치에서 열교환과 히트펌프를 거쳐 각 건물에 열원을 직접공급하는 상식으로 변화시킬 예정이다.

 

댐의 풍부한 수자원을 활용해 지역별 특화산업과 연계하는 클러스터 사업은 강원 수열에너지 클러스터는 공사가 진행 중이며 대청댐은 올해 하반기 예비타당성조사에 들어갈 예정이다.

 

수열산업 생태계 조성을 위한 R&D를 지속 추진할 예정이다. 현재 수열에너지 자원지도와 잠재력 분석, 하수열기반 미활용에너지 회수시스템 개발 등을 추진하고 있으며 신규 과제로는 데이터센터 수열 냉각활용기술개발이 기획되고 있다.

 

김창우 사무관은 “정부는 수열에너지 발전협의체를 구성해 산·학·연·관 협업체계의 기틀을 마련했으며 이를 바탕으로 수열협회 설립도 추진할 계획”이라며 “수열협회는 수열에너지 확산을 위한 정책·기술 리딩 역할을 수행할 것”이라고 말했다.

 

환경산업기술원, 난방 전기화사업 지원 지속

신동희 한국환경산업기술원 책임은 난방 전기화사업 추진배경과 향후 추진계획을 공유했다.

 

히트펌프는 냉매가 △증발기 △압축기 △응축기 △팽창밸브를 순환하며 외부공기의 열을 실내 난방과 온수로 전환하는 설비다. 증발기에서는 외부공기의 열을 흡수하며 흡수된 열을 가진 냉매는 기체상태로 변한다. 이후 압축기에서 냉매를 압축해 고온 상태로 만들고 응축기를 통해 온수와 난방에 활용한다. 팽창밸브에서는 냉매의 압력을 낮춰 다시 차갑게 만든 뒤 증발기로 보내는 과정을 반복한다.

 

히트펌프는 기존 가스보일러가 투입에너지대비 높은 수준의 효율을 내는 것과 달리 히트펌프는 가스보일러 대비 2~3배, 많게는 4배 수준의 효율을 낼 수 있다.

 

소비자 부담비용과 온실가스 배출량 저감효과도 기대된다. 기존 가스보일러 대비 난방비는 약 60% 수준까지 절감될 수 있으며 온실가스 배출량도 기존 난방체계 대비 90% 이상 개선되는 효과가 있다. 이를 통해 난방부문을 탄소 배출이 없는 전기 기반 체계로 전환할 수 있다.

 

글로벌 국가들은 최근 △보조금 지원 △세금감면 △규제완화 등을 통해 히트펌프 보급사업을 추진하고 있으며 국내도 이러한 흐름을 반영해 히트펌프 보급활성화 방안을 마련했다. 정부는 2025년 12월 히트펌프 보급 활성화 대책을 발표한 뒤 법 개정과 전기요금 개편 등을 신속하게 추진했다.

 

현재 국내에서도 난방 전기화사업 기준에 맞는 제품을 대상으로 지난해 10월부터 제주지역 5개 주택을 시작으로 △양평 △김해 △남해 △충주 등에서도 실증을 진행 중이다.

 

제주 5개 주택의 필드테스트 분석결과 기존 LPG 난방비와 비교했을 때 일반요금 적용 시 약 120만원, 계시별 요금 적용 시 약 20만원, 누진제 요금 적용 시 약 8만원의 전기요금 절감효과가 확인됐다.

 

향후에는 난방 전기화사업 컨소시엄 선정과 보급대상 제품 확대가 핵심적으로 추진될 예정이다. 제주도는 6월 첫째 주 컨소시엄 선정을 완료했으며 전남과 경남도 6월 중 선정할 예정이다. 보급대상 제품은 분기별 전문가위원회를 통해 추가 선정할 계획이다.

 

신동희 환경산업기술원 책임은 “2027년 난방 전기화사업 기획도 병행될 예정”이라며 “정부는 2027년 사업을 전국으로 확대하기 위해 지방정부 수요를 파악할 예정으로 각 지방정부에서 지역별 수요조사와 사업 추진 가능성을 검토하고 향후 난방 전기화사업 확대에 협조해주길 바란다”고 말했다.

 

에너지公 단, 히트펌프 보급기반 확대

이강훈 한국에너지공단 열에너지기술처 팀장은 민간 사회복지시설 난방 전기화사업 추진현황과 향후 확대방향을 설명했다.

 

한국에너지공단은 열관리정책과 사업을 체계적으로 지원하고 열에너지부문 탈탄소화를 추진하기 위해 올해 열에너지기술처를 신설해 민간 사회복지시설 난방 전기화사업을 중심으로 히트펌프 보급확대를 추진하고 있다.

 

민간 사회복지시설 난방 전기화사업은 도시가스 미보급지역에 위치한 사회복지시설을 대상으로 히트펌프와 태양광을 함께 지원하는 사업이다.

 

올해 총예산은 12억8,800만원이며 사업공고에 따른 접수는 완료됐다. 지원대상 선정 이후 올해 12월까지 본격적인 설치가 진행될 예정이다.

 

지원단가는 시설당 최대 3,480만원이다. 지원금은 히트펌프와 태양광 설비로 나눠 지원된다. 올해 사업은 약 37개소 지원을 목표로 하며 도시가스 미보급지역의 민간 사회복지시설을 대상으로 추진된다.

 

현재 사회복지시설 및 도시가스 보급현황에 따르면 도시가스 보급이 미흡한 지역은 △제주 △강원 △전남 △세종 순으로 에너지공단은 도시가스 보급률이 낮은 지역을 중심으로 민간 사회복지시설 난방 전기화사업을 집중추진할 계획이다.

 

지원대상 설비는 가정용 난방 전기화사업과 동일한 기준으로 운영된다. 히트펌프는 계절성능계수 기준으로 중온영역 3.3 이상, 저온영역 4.5 이상인 제품을 대상으로 한다. 태양광 설비는 신재생에너지법에 따라 KS 인증을 받은 태양광발전 모듈과 인버터에 한해 지원된다.

 

이때 가정용 난방 전기화사업은 제조사, 시공사, 사업자 등이 컨소시엄을 구성하는 방식이지만 민간 사회복지시설 사업은 에너지전문기업, ESCO, 수요관리사업자 또는 에너지진단전문기관이 주관사업자로 참여하며 국내 신재생에너지 보급사업 참여기업이 함께 컨소시엄을 구성해 사업을 수행한다.

 

공단은 서류평가와 현장확인을 통해 실제 교체대상 설비 여부를 확인한 뒤 최종 지원대상을 선정한다. 이후 컨소시엄이 사업을 수행하고 설치가 완료되면 공단이 현장확인을 거쳐 지원금을 지급한다.

 

올해 사업은 접수 결과 기존예상보다 신청이 많지 않았다. 에너지공단의 설문조사결과 임대건물 비율이 약 30% 수준으로 나타났다. 또한 LPG나 등유 등 화석연료 보일러가 아닌 전기보일러, 특히 심야전기보일러를 사용하는 시설이 약 50% 수준으로 확인돼 기존 지원대상 기준만으로는 모집에 한계가 있는 것으로 분석됐다.

 

2027년부터 진행되는 사업에는 사업대상과 지원범위를 확대할 계획이다. 공단은 2027년 약 170개소 이상을 지원하는 방향으로 사업을 확대할 예정이다. 지원지역은 도시가스 미보급지역 중심에서 전국 민간 사회복지시설로 확대된다. 지원대상 설비도 기존 화석연료 보일러뿐만 아니라 LPG, 등유, 심야전기, 일반 전기보일러 등으로 확대할 예정이다.

 

이강훈 열에너지기술처 팀장은 “에너지공단은 히트펌프 보급 확대를 위해 에너지이용합리화자금 지원제도도 운영하고 있다”라며 “에너지절약시설 설치 시 에너지사용량 절감과 온실가스 감축을 위한 투자금액을 장기 저리로 융자 지원하는 사업이다. 기본 융자비율은 70%이며 중소기업은 90%, 정부 지원사업과 연계되는 경우 최대 100%까지 융자 지원이 가능하다”고 말했다.

 

에너지이용합리화자금 지원사업은 매월 1일부터 10일까지 접수를 받으며 자금 소진 시까지 운영된다. 사업은 ESCO 투자사업과 절약시설 설치사업으로 구분된다. ESCO 투자사업은 에너지절약전문기업이 수요처를 발굴해 추진하는 방식이며 절약시설 설치사업은 설비를 설치하려는 사업자가 직접 신청하는 방식이다. 대출기간은 3년 거치 5년 상환이다.

 

소상공인 에너지효율향상 지원사업도 함께 추진된다. 이 사업은 소상공인을 대상으로 고효율설비 설치비를 지원하는 사업이다. 히트펌프 수요가 큰 소상공인 사업장을 주요대상으로 한다. 사업장에 수열히트펌프 또는 공기열히트펌프 중 1종 이상이 포함될 경우 최대 1억5,000만원 이내에서 설치비의 70%를 지원한다. 히트펌프가 포함되지 않는 경우에는 사업장당 최대 3,000만원 이내에서 설치비를 지원한다.

 

이강훈 팀장은 “한국에너지공단은 △민간 사회복지시설 난방 전기화사업 △에너지이용합리화자금 지원제도 △소상공인 에너지효율향상 지원사업 등을 통해 히트펌프 보급기반을 확대하고 있다”라며 “이를 통해 도시가스 미보급지역, 중소기업, 소상공인 등 다양한 수요처의 난방 전기화와 에너지효율 향상을 동시에 추진할 것”이라고 말했다.

 

수자원공사, 수열에너지 보급지원 본사업 준비

한병주 한국수자원공사 수열사업부장은 수열에너지의 국내·외 보급현황과 향후 확산 방향을 설명했다.

수열에너지는 여름철에는 수온이 대기온도보다 낮고 겨울철에는 대기온도보다 높은 특성을 활용해 냉난방에 이용하는 재생에너지다. 주요 수열원은 하천수, 댐용수, 상수도관 원수, 해수 표층수 등이다.

 

해외에서는 프랑스 파리, 네덜란드, 스위스, 노르웨이 등 유럽을 중심으로 수열에너지가 도시단위 냉난방 에너지원으로 확산되고 있다. 최근 데이터센터 분야에서도 수열을 활용해 서버 냉각열을 공급하는 사업이 추진되고 있다.

 

국내 온실가스 배출량 중 건축물부문이 차지하는 비중은 24.7% 수준으로 건물부문 탈탄소화를 위한 재생에너지 활용 필요성이 높다. 수열에너지는 건물 냉난방부문의 에너지소비와 온실가스 배출을 줄일 수 있는 대안으로 주목받고 있다.

 

국내에서도 스마트팜 등에 수열과 공기열 시스템을 활용한 냉난방이 적용되고 있다. 수열은 공기열 대비 전력사용량을 약 44%, 전기요금을 약 42% 절감할 수 있는 것으로 분석된다. 국내 수열에너지 잠재량은 약 10GW 규모로 파악된다.

 

수자원공사는 대형건물에 수열에너지를 공급하는 사업을 추진하고 있으며 공동주택에 수열을 공급하는 사업도 진행 중이다. 향후에는 개별건물 단위 공급을 넘어 도시단위 지역냉난방개념으로 수열에너지 공급모델을 확대할 계획이다.

 

수열에너지 클러스터는 데이터센터를 유치해 수열로 서버 냉각열을 공급하는 방향으로 추진된다. 이와 함께 태양광 등 다른 재생에너지를 연계해 RE100 산업단지 조성 등으로 확장하는 방안도 검토되고 있다.

 

수열에너지 보급지원 시범사업은 2027년 이후 본사업 추진을 목표로 진행되고 있다. 현재 1차 사업 7개소와 2차 사업 2개소가 추진 중이며 계량평가와 비계량평가 기준을 바탕으로 지원대상을 선정해왔다.

 

한병주 부장은 “수열에너지 보급 확대를 위해서는 지방정부의 역할도 중요하다”라며 “사업대상지 발굴, 홍보, 관로사용 협조 등이 현장에서 뒷받침돼야 사업 추진이 원활하게 이뤄질 수 있다”고 말했다.

 

한국환경공단, 하수열·유출지하수사업 추진

한국환경공단은 하수열에너지 활용 필요성과 유출지하수 이용시설 설치 국고보조사업 추진방향을 설명했다. 국내 공공하수처리시설은 약 4,000개이며 이 가운데 500톤 이상 시설은 약 700개다. 공공하수처리시설의 연간 에너지사용량은 약 100만TOE로 공공부문 전체 에너지사용량의 약 15%를 차지한다. 최근 방류수 수질기준 강화와 시설 노후화 등으로 에너지사용량이 증가하고 있어 공공하수처리시설의 에너지자립률 향상이 중요한 과제다.

 

현재 공공하수처리시설의 에너지자립률은 약 18.7% 수준이다. 대부분은 소화가스와 태양광을 통해 확보되고 있으며 하수열 비중은 약 8.3%로 아직 낮은 수준이다.

 

하수열은 공공하수처리시설의 에너지자립률을 높일 수 있는 잠재력이 큰 열원이다. 연중 일정한 유량과 12~25℃ 수준의 안정적인 수온을 유지한다. 여름철에는 대기보다 낮은 온도를 활용해 냉방열원으로 사용할 수 있으며 겨울철에는 대기보다 높은 온도를 활용해 난방열원으로 활용할 수 있다. 히트펌프와 결합할 경우 COP 향상과 온실가스 감축효과를 동시에 기대할 수 있다.

 

국내에서는 현재 탄천물재생센터는 한국지역난방공사와 연계해 강남지역 약 2만세대에 난방열을 공급하고 있으며 서남물재생센터는 마곡지역 약 1만2,000세대에 난방열을 공급하고 있다. 반면 용인, 부천, 대구 등 일부 초기 사례는 △열 수요처 불안정 △운영관리 미흡 △잦은 고장 등으로 현재 운영이 중단된 상태다.

 

이에 따라 하수열 사업 추진 전에는 경제성 분석이 중요하다. 안정적인 열 수요처 확보, 전문 운영주체와의 결합, 장기 운영관리체계 마련 등이 함께 검토돼야 한다..

 

해외 주요국은 이미 하수열 활용을 위한 제도적 기반을 마련하고 도시 냉난방과 건물 에너지전환에 적용하고 있다.

 

하수열 활용모델은 크게 4가지로 구분된다. 자립형 모델은 하수처리장 내부 관리동 등 자체 건물의 냉난방수요를 하수열로 충당하는 방식이다. 도시형 모델은 대도시 하수처리장 인근의 지역난방 네트워크와 연계해 대규모 열을 공급하는 방식이다. 산업형 모델은 하수처리수 재이용과 연계해 반도체, 철강 등 공업용수 수요처에 수자원과 열에너지를 패키지로 공급하는 방식이다. 농촌형 모델은 대규모 시설재배지에 하수처리수 재이용과 하수열 냉난방을 연계하는 방식이다.

 

하수열 보급은 현재 초기 계획단계로 한국환경공단은 하수열 활용모델 활성화를 위해 재정적 지원과 비재정적 지원을 함께 추진할 예정이다. 재정적 지원으로는 하수열에너지 보급사업 시범사업을 기획하고 있으며 향후 예산 확보와 공고를 통해 세부 지원대상과 지원범위를 구체화할 계획이다.

 

비재정적 지원으로는 하수열을 수열에너지 범위에 포함하는 제도개선을 추진한다. 현재 하수열은 재생에너지로 명확히 제도화되기 전 단계인 만큼 하수도정비기본계획 수립지침 개정을 통해 선제적으로 활용 기반을 마련할 방침이다. 개정 지침에는 하수열 활용 가능성 검토를 의무화하는 내용이 담길 예정이다.

 

국내 이용가능성이 높은 유출지하수는 지하시설물 또는 건축물 공사 등 인위적인 행위로 인해 자연스럽게 흘러나오는 지하수다.

 

2024년 기준 전국 유출지하수는 하루 약 58만톤, 연간 약 2억1,000만톤 발생하고 있다. 발생원별로는 지하철 역사에서 가장 많이 발생하며 터널, 건축물, 전력구 등이 뒤를 잇는다.

 

유출지하수 이용량은 발생량 대비 약 53.6% 수준이다. 대부분은 하천유지용수로 활용되고 있으며 상당량은 하수처리장과 하천으로 단순 방류되고 있어 유출지하수를 수자원과 에너지원으로 적극 활용할 필요성이 커지고 있다.

 

유출지하수는 발생신고와 이용신고를 통해 관리된다. 지하시설물이나 건축물 공사 중 일정 규모 이상 지하수가 발생하면 관할 지자체에 발생현황을 신고해야 한다. 공사가 끝난 이후에도 일정 규모 이상 유출지하수가 지속적으로 발생하면 이용계획을 수립해 관할 지자체에 신고해야 한다.

 

현재 유출지하수는 지하철 역사 승강장 냉방, 도로 클린로드시스템, 공원 실개천과 분수 등에 활용되고 있다. 해외에서도 하천유지용수, 옥상녹화, 조경용수, 세차용수 등으로 활용되고 있으며 일부 국가는 터널 유출지하수를 냉난방 열원으로 활용하고 있다.

 

유출지하수 이용시설 설치 국고보조사업은 수자원 활용과 에너지활용측면에서 필요성이 높다. 유출지하수를 청소, 화장실, 조경용수 등으로 활용하면 상수도 사용량을 줄일 수 있으며 연중 약 15℃ 내외의 안정적인 온도를 활용하면 지하철 역사와 건물의 냉난방열원으로도 사용할 수 있다.

 

국내 국고보조사업은 지난해부터 진행됐다. 지원대상은 유출지하수 이용시설 설치사업을 추진하는 지자체 또는 민간사업자이며 유출지하수 이용시설 설치비의 50%를 국고로 지원한다. 지원항목은 공통설비, 용도별 시설설비, 기타 항목으로 구성된다.

 

체계적인 사업 추진을 위해 업무처리지침도 마련됐다. 사업계획 수립 시에는 활용용도를 다각화하며 △사업 필요성 △활용효과 △활용부지 협의 △유출지하수 수량·수질 등을 종합적으로 고려해야 한다.

 

여영도 한국환경공단 차장은 “사업은 사업계획 수립 이후 △기본설계 △실시설계 △기본 및 실시설계 검토·승인 △시공 순으로 추진된다”라며 “신규 보조사업은 평가위원회를 통해 우선순위를 선정하며 정량평가와 정성평가를 병행하며 최종적으로 국회 의결을 통해 국고보조사업과 예산규모가 확정되면 기후에너지환경부가 보조사업자에게 사업결정을 통보하는 프로세스”라고 말했다.

 

공기열HP, 설치·시공기준 맞춘 합리적 시공 필요

엄필준 한국에너지공단 차장은 공기열 히트펌프 설치매뉴얼과 주요 시공기준을 공유했다.

 

공기열 히트펌프 히트펌프와 축열조 등 주요 설비의 설치품질을 확보하고 운영상 안전을 담보하기 위한 최소한의 일반사항을 담고 있다. 주요 시공기준은 △적용범위 △시스템 구성 △시스템의 설치 △관련부품및부속기기 △일반배관 △냉매배관 △보온공사 △기타 등으로 구성된다.

 

시공기준에 따르면 실외기는 콘크리트 기초 위에 흔들림 없이 앵커볼트로 고정하며 방진설비를 구축해야 한다.

 

유지보수와 성능유지를 위해 충분한 공간을 확보해야 하며 물 고임이나 침수우려 시 적정크기의 블록을 사용해야 한다. 배기열기가 사람에게 직접 쏘이지 않도록 해야하며 그늘진 곳 또는 직사광선을 피하기 위해 차양을 설치해야 한다.

 

옥상에 실외기를 설치할 경우 낙뢰로 인한 제품보호 조치가 필요하다. 강설이 예상되는 지역에서는 적설에 따른 운전장애를 방지하기 위해 실외기를 지면보다 높게 설치해야 한다.

 

축열조는 실내설치가 원칙이다. 실외에 설치할 경우 콘크리트 기초 위에 조립식 패널 구조물 내부에 설치해야 하며 동파방지를 위한 보온조치를 해야 한다. 축열조는 앵커볼트를 사용해 견고하게 고정해야 하며 효율 최적화를 위해 축열조와 3방향밸브는 히트펌프와 가능한 가까운 위치에 설치해야 한다.

 

축열조 하단에는 배수밸브를 설치해야 하며 상부에는 안전밸브를 설치해야 한다. 이는 유지관리와 안전 확보를 위한 기본 조치다.

 

팽창탱크는 배관내부 순환수 온도변화에 따른 체적변화로 배관이 파손되는 것을 방지하기 위해 설치한다. 팽창탱크는 열원측과 부하측 순환펌프 흡입측에 설치해야 하며 가동 시 대기압을 유지해야 한다. 배관과 팽창탱크 사이에는 밸브를 설치하지 않아야 한다.

 

순환펌프는 현장설계유량과 양정에 적합한 제품을 사용해야 한다. 순환펌프 흡입측에는 스트레이너를 설치해야 하며 순환펌프는 볼트와 너트를 사용해 지지대 또는 바닥에 고정해야 한다. 순환펌프는 고효율인증 또는 KS 인증제품 등을 사용하는 것이 원칙이다.

 

밸브는 구경이 50A 이하인 경우 나사접속형 또는 플랜지접속형을 사용할 수 있으며 50A 이상인 경우 플랜지접속형을 사용해야 한다. 전동밸브는 바이패스배관을 병행 설치해야 하며 배관 내 공기를 제거할 수 있도록 공기빼기밸브를 배관의 가장 높은 곳에 설치해야 한다.

 

일반배관과 보온공사는 워터해머와 신축응력 등에 견딜 수 있도록 시공해야 하며 배관은 단단히 고정해야 한다. 배관재는 STS와 동관을 사용할 수 있으며 STS 주름관은 열처리된 제품을 실내 전용으로 사용해야 한다. 배관은 보온조치를 해야 하며 누수가 없어야 한다. 또한 온수공급관, 환수관, 순환수관 등 배관명과 유체 흐름 방향을 표시해야 한다.

 

외부에서 실내로 배관을 인입할 경우 배관을 따라 물이 실내로 유입되지 않도록 시공해야 한다. 실내배관은 매직테이프 등으로 마감하며 실외배관은 실내 마감 후 알루미늄판 또는 칼라함석으로 케이싱하고 실리콘 등으로 이음새를 마감해야 한다.

 

설치매뉴얼은 시공자가 안전하게 작업할 수 있도록 안전관리사항도 규정하고 있다. 충전구역 근처에는 분말소화기 또는 CO₂소화기를 비치해야 하며 누설탐지기는 냉매가 없는 장소에서 교정해야 한다. 냉매 취급과 충전작업 시에는 안전기준을 준수해 사고를 예방해야 한다.

 

시공기준은 히트펌프와 축열조 등 설비 설치품질과 운영안전을 확보하기 위한 공통기준이다. 반면 제조사 설치매뉴얼은 제품별 특성에 따른 상세 설치기준을 담고 있으며 △성능유지 △안전확보 △고장방지 △보증유지 등을 위한 구체적 사항을 포함한다.

 

엄필준 한국에너지공단 차장은 “히트펌프 현장적용 시에는 제조사 설치매뉴얼을 우선적용해 시공해야 한다”라며 “제조사 설치매뉴얼에서 다루지 않는 사항은 공단의 시공기준을 적용해 시공해야 한해 제품별 특성을 반영하면서도 공통적인 설치품질과 안전성을 확보할 수 있다”고 말했다.

삼성전자 EHS 히트펌프 보일러, 한랭지 성능확보

표순재 삼성전자 수석연구원은 삼성전자의 EHS 히트펌프 보일러 제품 특성과 실증사례를 소개했다.

 

삼성전자의 EHS 히트펌프 보일러는 국내 전 지역 환경에 대응할 수 있도록 개발된 한랭지 특화 모델이다. 영하 30℃에서도 운전이 가능하며 영하 25℃까지 정격 성능 100%를 유지할 수 있다.

 

저소음 운전으로 일상생활에 미치는 영향을 최소화했다. 야간 운전 시에도 소음 부담을 줄일 수 있도록 저소음 플랫폼을 적용했다.

 

EHS 히트펌프 보일러는 높아진 베이스 구조를 통해 응축수를 빠르게 배출할 수 있으며 베이스히터는 얼음 생성을 효과적으로 제거한다. 제품정지 또는 이상 발생 시에는 동결방지 보호히터와 동결방지 제어기능이 판형열교환기와 배관의 동결 및 파손을 방지한다.

 

또한 제품사용 시 삼성전자의 스마트싱스 앱을 통해 실내온도와 출수온도를 확인할 수 있으며 전원제어와 각종 설정을 간편하게 조절할 수 있다. 가전제품과 연계된 통합 앱기반 제어가 가능해 사용자 접근성을 높였다.

 

제품은 SCOP 3.78 이상을 확보한 고효율 시스템으로 R32 냉매를 적용해 기존 냉매 대비 지구온난화지수(GWP)를 낮췄으며 이산화탄소 배출저감에도 기여할 수 있다.

 

표순재 삼성전자 수석연구원은 “삼성전자는 현재 경기도 양평, 충주, 남해 등 3개 지역에서 필드테스트를 진행하고 있다”라며 “북부권은 양평, 중부권은 충주, 남부권은 남해를 실증지로 선정해 국내 기후권역별 운전성능을 확인했다”고 말했다.

 

양평 실증지에는 16kW 단상 제품과 300L 축열탱크가 설치됐다. 양평은 경기도 내에서도 겨울철 기온이 낮은 지역으로 한랭지 운전성능을 검증하기에 적합하다. 실증결과 혹한기에도 사용자가 설정한 희망 물 온도를 안정적으로 달성했으며 난방성능측면에서 고객 만족도를 충족했다.

 

양평 실증지의 난방비용 시뮬레이션 결과 일반용 전기요금을 적용할 경우 등유보일러 대비 월평균 54%의 난방비 절감효과가 나타났다. 1월대비 외기온도가 상승한 2~3월에는 히트펌프 효율이 높아지며 난방비 절감률도 함께 상승했다.

 

남해 실증지에는 교번식 시스템과 FCU 냉방시스템이 적용됐다. 교번식은 난방과 온수 공급을 3방밸브를 통해 구분해 운영하는 방식으로 축열식대비 탱크용량을 줄일 수 있어 공간활용성이 높다. 또한 저장열 손실을 줄일 수 있다.

 

남해 실증지의 난방비용 시뮬레이션 결과 일반용 전기요금을 적용할 경우 등유보일러대비 월평균 62%의 난방비 절감효과가 나타났다. 남부지역은 상대적으로 외기온도가 높아 절감률 측면에서는 높은 효과를 보였으며 북부지역은 절감률은 낮더라도 난방수요가 커 절대적인 비용 절감액이 큰 것으로 분석된다.

 

충주 실증지에는 온수탱크와 FCU 냉방 시스템이 설치됐다. 히트펌프를 통해 온수뿐만 아니라 냉수도 생산할 수 있어 FCU와 연계하면 냉방 운전도 가능하다. 이를 통해 EHS 히트펌프 보일러가 난방과 급탕뿐만 아니라 냉방까지 포함한 복합 열원시스템으로 활용될 수 있음을 검증하고 있다.

 

표순재 수석연구원은 “히트펌프 보급확대를 위해 설치품질 확보도 중요하다”라며 “과거 심야전기보일러 보급과정에서 설치불량 문제가 발생했던 만큼 삼성전자는 제주지역에서 설치자 교육을 진행하는 등 설치인프라 강화를 추진하고 있다”고 말했다.

 

이어 “전국 최대 308개 서비스센터를 운영하고 있어 제품 설치 이후 유지관리와 고장대응이 가능하다”라며 “히트펌프 보급 확대가 단순 제품 공급에 그치지 않고 안정적인 설치와 사후관리체계를 함께 갖춰야 하는 만큼 서비스 인프라는 중요한 경쟁요소”라고 말했다.

 

LG전자 히트펌프 시스템보일러, 안정성·효율성 검증

배병규 LG전자 책임은 정부보급사업에 적용될 LG전자의 히트펌프 시스템보일러와 적용사례를 소개했다.

 

LG전자는 2018년부터 R32냉매를 적용한 히트펌프 제품을 글로벌시장에 출시했으며 현재까지 누적 25만대 이상을 판매했다. 유럽시장에서 검증된 제품을 기반으로 성능을 지속 개선해 국내 보급사업에도 참여하고 있다.

 

혹한기 제품성능과 신뢰성을 확보하기 위해 한랭지역에서 히트펌프 성능시험을 진행하고 있다.

 

노르웨이 오슬로와 △중국 △알래스카 앵커리지 등 극한랭지 조건에서 실사용기반 테스트를 수행하며 저온환경에서도 안정적인 성능을 확보하기 위한 연구를 지속하고 있다.

 

배병규 LG전자 책임은 “LG전자 히트펌프 시스템보일러는 안정적인 성능과 설치성이 검증된 제품”이라며 “지난 2011년부터 심야전기보일러를 포함한 다양한 시스템보일러 사업을 추진해왔으며 이를 통해 축적한 설치 경험과 운영 노하우를 국내 보급사업에 적용하고 있다”고 말했다.

 

LG전자 히트펌프 시스템보일러는 국내 보급사업 기준인 효율, 소음, 출수온도 기준을 충족했다. 제품 라인업은 △12kW △14kW △16kW 등 3개 모델로 구성된다. 지역별 외기온도 조건과 주택 면적, 온수 사용량에 따라 적정 용량을 선택할 수 있으며 최대 40평대 주택까지 실외기 1대로 대응할 수 있는 라인업을 갖췄다.

 

설치 측면에서는 기존 보일러 온수배관을 그대로 활용할 수 있다는 장점이 있다. 기존 화석연료 보일러를 철거한 뒤 해당 공간에 급탕탱크를 설치하고 축열조 인근에서 수배관 시공을 진행하는 방식이다. 세대 내부 전체를 대규모로 공사하지 않아도 돼 사용자 입장에서는 설치 부담을 줄일 수 있다.

 

디자인 측면에서도 기존 실외기와 차별화했다. 단독주택 외부에 설치되는 제품특성을 고려해 블랙 계열 외관과 물결무늬 흡입그릴을 적용했다. 또한 사용자는 LG 씽큐(ThinQ) 앱을 활용해 가전제품과 함께 히트펌프 시스템보일러를 연동해 운전상태를 확인하고 제어할 수 있다.

 

히트펌프 시스템보일러는 현장시공품질이 성능과 안정성에 직접적인 영향을 미치는 만큼 설치 전문성 확보가 중요하다. 이에 따라 LG전자는 전문설치자격제도를 운영해 품질을 관리하고 있다. 시스템에어컨과 히트펌프 제품을 전담하는 전문 서비스센터를 전국에 운영하고 있으며 관련 서비스 엔지니어를 확보해 설치 이후 유지관리와 고장 대응 등 사후관리체계를 강화하고 있다.

 

LG전자는 국내에서도 제주와 강원지역에서 실증을 진행하고 있다. 제주 단독주택 실증에서는 기존 등유보일러와 LPG 온수보일러를 사용하던 현장에 히트펌프 시스템보일러를 교체 설치했다. 기존 보일러가 있던 공간에 축열조를 설치하고 기존 배관을 활용해 수배관 시공을 진행했다.

 

제주 실증현장에는 제품설치와 시운전은 하루 안에 가능하도록 프로세스를 구성했으며 태양광 연계 전력량계도 함께 설치해 히트펌프와 태양광 사용량을 모니터링할 수 있다.

 

배병규 LG전자 책임은 “LG전자는 검증된 글로벌 제품을 기반으로 국내 현장에 적합한 설치체계와 전문서비스망을 통해 히트펌프 시스템보일러 보급확대에 대응할 계획”이라며 “국내 난방 전기화사업에서 제품성능뿐만 아니라 설치품질과 사후관리체계가 중요한 만큼 제조사 차원의 시스템 구축이 보급확대의 핵심 요인으로 작용할 것”이라고 말했다.

 

한편 기후부는 이번 설명회를 계기로 중앙정부, 지방정부, 공공기관 및 제조사간 협력체계를 강화하고 지역 여건에 적합한 재생열 보급사업이 차질 없이 추진될 수 있도록 지원할 예정이다.