지열과 공기, 폐열을 비롯한 각종 미활용 에너지와 저급 에너지를 이용, 냉·난방과 급탕, 공정용 등 고급 에너지로 전환할 수 있는 히트펌프는 대표적 비연소식 에너지기기로 열을 저온에서 고온으로 ‘퍼 올린다’는 뜻에서 ‘히트펌프(Heatpump)’라고 불린다.

정부는 전 세계 히트펌프 시장을 지난해 기준으로 약 724억달러 규모로 파악하고 있으며 높은 이산화탄소 저감효과에 따라 해마다 5% 이상의 성장을 거듭하고 있다고 전했다.

특히 50% 이상의 고성장을 이어오고 있는 보일러 대체용 히트펌프 급탕기를 비롯해 냉동-냉장-공조 일원화 시스템 등 적용 분야가 지속적으로 확대되고 있다.

국내 24시간 연중무휴 SSM, 대형마트의 확장으로 냉동냉장 공조용 전력사용량이 증가하는 한편 소매점용 복합 시스템 시장 규모도 지속적으로 확대가 예상된다.

국내 시장은 지난해 연간 1,000억원 규모로 추정되며 오는 2030년 6,000억원 규모로 성장이 전망된다.

세계 시장도 지난해 예상치 연 3,000억원에서 2030년 3조원 규모로 급성장이 예상된다.

도심 중대형 건물의 냉난방과 급탕 시스템, 축열기기 시장 규모의 확대가 예상되는 가운데 이에 대한 히트펌프의 대응이 필요하다는 것이 정부의 판단이다.

중용량 ATW 히트펌프로 냉난방 및 급탕 시스템의 대체가 가능한 도심의 11층 이상 건물 7만3,000여동이 있다.

일본의 경우 지난 2006년 조사에 따르면 히트펌프 축열식 공조시스템 약 2만6,000건을 도입한 바 있다.

▲ 농촌진흥청이 지난 5월 개발한 ‘폐열회수 히트펌프 구성도.

정부는 고효율화 제품 개발로 기존 제품 대체와 국내시장을 방어하면서 수출상품 육성에 나선다는 전략이다.

냉장, 공조, 냉동을 패키지형으로 일원화한 히트펌프를 개발해 연간 에너지소비 30%를 절감할 수 있는 제품으로 국내와 해외시장에 대응한다는 복안이다.

중용량 ATW 및 다단 압축 히트펌프를 개발함에 있어 압축기 등 핵심기술의 국산화와 중대형 건물의 냉난방 시스템을 대체하는 것은 물론 산업분야에도 활용한다는 것이다.

또한 잠열축열식 히트펌프를 개발해 신 잠열축열재 원천기술과 신재생에너지 연계 기술을 확보하는 등 신개념 히트펌프 개발과 융복합 응용기술을 확보한다는 계획이다.

정부는 이 같은 전략방향에 따라 핵심사이클의 국산화와 원천기술화, 고효율 컴팩트 압축기 개발과 열교환기 성능개선, 총합 공조시스템 연계화, 신 잠열축열재 개발과 고효율 축열조 개발, 신재생에너지 연계 등의 기술과제를 해결하고 국내 실증을 통한 성능시험 및 신시장 개발에 나서는 한편, 국제 인증을 통한 해외시장으로의 공격적 접근으로 시장에 진입한다는 구상이다.

그러나 이미 선제적으로 시장에 진출해 있는 일본에 대한 대응이 시급하며 핵심 기술의 국산화와 수출경쟁력 확보라는 과제가 남아 있다.

또 비교적 큰 초기 비용으로 인해 수요가 저조할 우려가 있어 이에 대한 고민이 필요한 것으로 파악되고 있다.

정부는 히트펌프의사업화를 위해 냉장·공조·냉동 일원화 히트펌프의 경우 소형 냉장과 공조 패키지 제품을 국내 시장에 보급해 실증을 거칠 계획이다.

이후 냉동까지 확장된 패키지 제품으로 수출경쟁력을 확보한다는 전략이다.

또 중용량 ATW 및 고온수용 다단 압축 히트펌프는 도심의 대형 건물용 냉난방과 급탕 시스템의 개축 시장을 공략하고 고효율화 및 다단화를 통해 산업용으로 확대 보급한다.

잠열축열식 히트펌프는 신개념 히트펌프 시장의 개척이라는 의미가 있다.

축열재와 축열조 등 원천기술 확보로 수출시장의 지배력을 확보한다는 복안이다.

품목별 개발 계획을 살펴보면 단기 품목에서는 냉장·공조·냉동 일원화 히트펌프는 2015년까지 중소형 냉장과 공조 일원화 시스템을 개발해 2030년까지 중대형 냉장·공조·냉동 일원화 시스템 개발로 연결시킬 계획이다.

또 2012년까지 고효율 압축기와 저착상 열교환기를 개발하고 그 시스템 운전기술을 2015년까지 개발한다. 여기에 2012년까지 착상방지 및 제상 기술을 개발하고 이어 2015년까지 다단 사이클 기술 개발을 완료해 두 기술을 기반으로 차세대 냉매 적용 기술을 2020년까지, 대형 히트펌프 시스템 용량 제어 기술을 2030년까지 개발한다.

▲ 지난해 9월 대구에 첫선을 보인 에너지 제로 주택은 히트펌프로 냉난방을 해결했다..

이와함께 소매점 관련 에너지 사용량 및 이산화탄소 배출저감 정책을 2015년까지 수립해 2030년까지 고효율 기기 이용에 따른 인센티브 제도를 시행할 예정이다.

중용량 고효율 ATW 히트펌프는 2015년까지 중용량 고효율 ATW 시스템을 개발하고 2013년까지 중용량 히트펌프용 압축기와 열교환기 및 부품기술을 개발해 2015년까지 시스템 집적과 신뢰성 확보를 완료한다는 구상이다.

장기 품목인 중용량 고온수 다단압축 히트펌프 시스템은 2015년까지 고양정 대응 다단압축기 기술을 개발하고 2030년까지 중용량 고온수용 다단압축 히트펌프, 다단 압축기 모듈화와 신뢰성을 확보한다.

또 고온조건 히트펌프 작동유체를 2015년까지 개발해 열교환기 파울링 방지 기술과 다기능 다용도 히트펌프 설계 기술을 2030년까지 개발할 예정이다.

잠열 축열식 히트펌프 시스템은 2012년까지 잠열 축열식의 열물성 연구를 마치고 2013년까지 전달물성 연구를 마친다.

같은 시기에 고효율 잠열축열 히트펌프 시스템 설계와 잠열축열조 단열기술 개발을 완료해 2015년까지 주택 및 중소형 건물용 잠열축열식 히트펌프와 동시 운전기술을 개발하고 2020년까지 중대형 건물용 잠열축열식 히트펌프, 2030년까지 신재생에너지 연계 축열식 히트펌프의 개발을 완료한다.