▲ 지역별 히트펌프 시장 동향(출처: 한국기계연구원, 산업용 히트펌프 동향과 대응 방행(2024))

기존의 열공급 시스템을 대체해 고효율·친환경 에너지 전환 기술로 주목받고 있는 히트펌프의 국산화 개발과 미래 시장을 대비한 원천기술의 선도적 개발이 필요하다는 주장이 제기됐다.

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연)은 12일 히트펌프 시장과 정책 동향, 주요 분야별 전략 품목을 담은 기계기술정책 제116호 ‘산업용 히트펌프 동향과 대응 방향’을 발간했다고 밝혔다.

히트펌프는 저온 열원에서 열을 흡수하여 고온 열원으로 옮기는 친환경 기기로, 화석연료 의존 감소, 에너지 효율 향상, 지속 가능성 측면에서 성장성이 크며, 탄소중립을 위한 핵심 기기로 주목받고 있다. 공기·하천·폐수·폐열 등 미활용 에너지나 지열·태양열 등 신재생 에너지를 고급 에너지로 바꾼다.

연구진은 출연연의 역할과 산업계와의 시너지를 고려하여 △산업용 히트펌프 △카르노 배터리 △미활용 에너지 히트펌프 △열에너지 네트워크 4개 분야를 히트펌프의 주요 기술 분야로 선정하고, 각 분야별로 기술 동향과 이슈를 분석하여 전략 품목을 도출했다.

산업용 히트펌프는 폐열이나 미활용 열원으로 산업공정에 필요한 100℃ 이상 고온 증기를 생산하여 공급하는 기기다. 전략 품목으로 스크류 압축기 적용 중소 규모형 산업용 스팀 히트펌프, 대용량 터보 히트펌프 MVR(Mechanical Vapor Recompression) 적용 산업용 히트펌프를 도출했다.

카르노 배터리는 대량의 잉여전력을 300℃ 이상 고온 열에너지로 저장, 필요 시 전력으로 바꿔 고온열 수요-공급의 완충 역할을 하는 기술이다. 전략 품목으로 자연냉매 활용 고온 히트펌프 시스템, 고온 고체 열저장 기술, 카르노 배터리 장주기 ESS(Energy Storage System) 기술이 있다.

미활용 에너지 히트펌프는 열 회수 시스템이 추가된 것으로, 열원 특성과 수요처 온도 영역을 고려하여 열을 공급한다. 재생열원 하이브리드 Low GWP(Global Warming Potential) 냉매 히트펌프, 자연냉매 냉각장치 활용 수열·지열 하이브리드 데이터 센터 냉각 시스템을 전략기술로 제시했다.

열에너지 네트워크는 열에너지 생산·수요 불균형을 넘어 에너지 이용 효율을 높이는 기술로, 단순한 열에너지원 공유를 넘어 에너지 거래 개념까지 확장 가능하다. 산업폐열을 이용한 열에너지 거래기술 개발 및 열에너지 네트워크 실증을 핵심 전략으로 꼽았다.

히트펌프는 기존의 열공급 시스템을 대체하는 고효율·친환경 에너지 전환 기술로 주목받고 있다. 연구진은 히트펌프 유망 기술 분야의 국산화 개발과 미래 시장을 대비한 원천기술의 선도적 개발이 필요하다고 강조했다. 또한, 열교환기나 압축기 등 히트펌프 핵심 부품에 대한 기술적 강점을 바탕으로 산·학·연이 협력하는 히트펌프 실증으로 생태계 강화가 필요하다고 밝혔다.

기계연 기계정책센터 이지은 선임연구원은 “냉·난방 중심에서 비주거용 히트펌프로의 시장 확대가 예상되는 아시아, 소형 보일러에서 히트펌프로의 전환으로 성장성이 큰 유럽 시장에 대한 선점 노력이 필요하다”고 말했다.

한편, 기계연 히트펌프연구센터는 ‘세상의 모든 열을 움직이는 히트펌프연구센터’라는 슬로건 하에 열에너지 토탈 솔루션 제공을 목표로 4개 워킹그룹(시스템 연구, 핵심기자재 기술, 히트펌프 응용 및 혁신, 열에너지 변환)과 2개 운영그룹(히트펌프 로드맵, 대외협력·홍보)으로 연구하고 있다. `40년까지 단·중·장기 전략품목별 실천과제를 담은 ‘히트펌프 기술개발 로드맵’을 수립할 예정이다.