1. 머리말

2015년 12월 제21차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP21)에서 2020년 이후의 온실가스 배출량 삭감 등을 위한 새로운 국제협약으로 합의된 파리 협정은, 기후변화완화책(지구온난화의 원인인 온실가스를 줄이기 위한 노력)에 대해 ‘전 세계의 평균기온 상승을 산업혁명 이전과 비교해 2℃보다 충분히 낮게 유지하다가 1.5℃로 억제하도록 노력하겠다.’는 세계 공통의 장기목표를 내걸었다. 이를 위해 ‘21세기 후반에는 온실가스의 인위적인 배출과 흡수의 밸런스를 달성하도록 전 세계의 배출 피크를 가능한 한 조기에 달성하고 최신 과학의 힘을 빌어 급속히 감축한다.’라는 비전을 명확히 제시했다. 일본도 각국과 마찬가지로 <표 1>에 나타낸 야심찬 목표 즉 ‘2050년 넷제로(Net Zero) 선언, 2030년 마이너스 46% (2013년 대비)’를 2021년 4월에 표명하고 유엔에 제출한 바 있다. 이 같이 장기적인 목표를 달성하려면 지금까지 이상으로 기술개발 특히 혁신적인 이노베이션이 중요하다. 일본의 장기 전략으로 에너지 관련에서는 ‘재생에너지 최우선 원칙’, ‘전원(電源)의 탈탄소화’, ‘수소, 암모니아, 원자력 등의 모든 선택지 추구’, 운수 관련에서는 ‘2035년 승용차·신차의 전기자동차 100%’, ‘전기자동차와 사회시스템의 연계·융합’ 등이 각각 거론된다. 일본의 최종 소비에너지 중 직접적인 전력으로서의 이용은 26%이고, 나머지 70% 이상은 화석연료에 의한 열 이용이다. 부문별로 살펴보면, 업무 외의 부문, 가정용 부문 용도별 소비에너지의 46% 및 55.3%가 냉난방·급탕용 에너지이기 때문에 화석연료 연소에 의한 난방·급탕으로부터의 탈피와 재생에너지 이용 시스템의 최대화, 공조 기기의 고효율화 및 거기에 이용하는 전원의 탈탄소화, 고효율 히트펌프 시스템으로의 전환이 급선무다.

2. 글로벌 히트펌프 시장, 특히 유럽시장의 개관(槪觀)

2022년 2월 24일, 러시아의 우크라이나 침공으로 인해 에너지 가격이 급등하고 있다. 1980년대부터 2022년까지 유럽의 천연가스 가격 추이를 <그림 1>에 나타낸다. 그림에 표시한 수치는 2002년과 2022년의 에너지 가격이다. 유럽 천연가스의 가격지표인 TTF (Title Transfer Facility)는 2022년에 MWh당 5,367엔/100만 BTU로, 2002년(382엔/100만 BTU) 대비 무려 14배에 달하는 최고치를 기록했다. 이는 일본의 4.6배, 미국의 2.0배에 비해 엄청난 수치로, 지정학적이라고 하지만 엄청난 비상사태였음을 알 수 있다. 이러한 상황에 처해 EU은 에너지 위기에의 긴급 대응으로 다음과 같은 사항을 핵심으로 하는 ‘REpower EU 계획’을 2022년 5월에 책정했다. 

① 에너지 절감

② 에너지 조달 다양화

③ 클린 에너지 트랜지션의 가속화

이에 러시아산 천연가스 의존 탈피를 포함해 에너지 시스템 전체를 전환하는 데만 2,100억 유로(약 30조 엔)의 추가 투자가 필요했다. Fit for 55(2030년 목표달성을 위한 관련 정책의 재검토)에 있어서도 에너지절감·재생에너지 목표를 포함해 각 목표가 상향 조정됐다. 한편 전력가격 급등 억제책도 EU 각국에서 추진됐다. 

이와 같은 환경·에너지 경제를 배경으로 난방·급탕용 히트펌프가 크게 주목받으면서 보급을 늘려가고 있다. <그림 2>는 2022년의 글로벌 수열원 히트펌프와 공기열원 히트펌프 각각의 전년대비 시장 성장률을 나타낸다. 그림에 표시한 흑점은 전년에 해당하는 2021년의 성장률이다. 2021년 히트펌프(HP)의 매출은 전 세계적으로 전년대비 13% 증가했지만 2022년에는 11% 증가에 머물렀다. 이는 2022년도 중국의 성장률이 크게 둔화됐기 때문이다. EU는 2020~2021년과 2021~2022년에 HP가 각각 220만대, 300만대 가까이 팔렸는데 이는 전년대비 약 40% 증가했음을 의미한다. 우크라이나 위기로 인해 천연가스와 전기료가 큰 폭으로 상승하고 또 EU 정책에 의해 각국에서 HP 도입에 대한 경제적 지원책을 내놓으면서 소비자는 효율적이고 경제적인 난방기 HP로 교체했다. EU는 히트펌프 도입률을 2배로 올리는 계획을 2022년에 발표하고 이 목표를 달성할 수 있도록 각국은 HP 도입에 대한 재정지원을 했다. 폴란드, 체코 등의 신흥국은 지난해 HP 시장이 2배로 성장했다. Air to Air HP의 시장점유율은 신규 판매에 있어 북유럽, 발트 3국에 있어서 이탈리아 등 남유럽과 마찬가지로 50~80%로 높다. 한편 독일과 폴란드에서는 냉방 수요가 작기 때문에 그리고 보일러 교체 수요로 인해 Air to Water HP의 비율이 다른 나라보다 더 높아졌다. 여기서 지중열 히트펌프 시스템(Ground Source Heat Pump System : GSHP)은 효율이 가장 높은 시스템으로 인식되고 있지만 유럽에서도 초기비용이 상당히 드는 시스템이기 때문에 현재 EU 내에서의 시장점유율은 10% 미만이다. 초기비용이 높은 이유는 지중열교환기(BHE)용 보어홀 굴착 비용과 이를 위한 용지가 필요하기 때문이다.

3. 유럽의 GSHP 동향

3.1  유럽의 GSHP 시장 

유럽 각국에서 2021년에 가동되고 있는 GSHP의 총수와 2021년의 도입건수를 <그림 3>에 나타낸다. 가동 총수는 210만 건 이상이다. 최대 국가는 스웨덴이고 다음은 독일, 프랑스, 핀란드, 스위스로 이어진다. 2021년 한 해 동안 도입된 건수로 보면 독일 27,000건, 스웨덴 15,300건, 핀란드 9,500건으로  이어진다. 유럽 전체의 연간 도입건수는 네덜란드, 노르웨이 등과 같이 데이터가 없는 나라도 있기 때문에 확실한 숫자를 말할 수는 없지만 연간 약 80,000 ~90,000건으로 추정된다. 

한편 인구 1인당으로 보면 스웨덴, 핀란드, 에스토니아, 스위스, 노르웨이, 오스트리아가 인구 1,000명당 10건 이상 도입한 국가들이다. 2013년, 2016년, 2019년 그리고 2022년에 있어서 유럽 각국 GSHP 총 가열능력의 변화를 <그림 4>에 나타낸다. 스웨덴은 7,280MWt, 독일 4,930MWt, 프랑스 3,075MWt이고 스위스가 총 가열능력에서는 핀란드와 큰 차이를 보여 제4위다. 이로써 스위스는 중~대형 시스템을 많이 도입하고 있는 반면에 핀란드는 가정용 소형 HP가 주류임을 알 수 있다. 유럽 전체의 도입용량은 약 29,000MWt에 이른다. 

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본 원고는 일본공업출판주식회사 발행하는 ‘建築設備と配管工事’잡지에서 발췌하여 번역한 것입니다.

전체 기사는 2023년 9월호 ‘월간 설비기술’에 게재되어 있습니다.(월간지 구입문의(02)2633-4995)

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