- 요약 - 

산업용 고온 히트펌프 기술동향 및 산업전망

★ 한국의 ‘2050 탄소중립 추진전략’ 목표달성을 위한 10대 핵심기술 중 산업공정 고도화를 위한 기술에는 산업용 고온(200℃) 히트펌프가 포함되어 있음

★ EU 및 일본은 200℃ 이하 산업용 열 수요에 대한 탈탄소화 전략의 핵심기술로 고온용 히트펌프를 지정한 후 제품 개발 중

★ 변동성이 높은 태양광, 풍력의 잉여전력 문제 해결을 위한 섹터 커플링(sector coupling) 분야에서 가장 현실성 있는 P2H(Power to Heat) 기술의 핵심은 산업용 고온 히트펌프이며 즉각적인 탄소배출량 저감 효과도 얻을 수 있음

시사점 및 정책제안

★ 국제에너지기구(IEA)는 2050 Net Zero 달성을 위한 에너지시스템의 전기화(electrification)를 목표로 산업용 히트펌프 시장 확대 및 보급 활성화를 위해 국가 간 공동연구로 Annex 48 프로그램을 진행하고 있음

★ 글로벌 냉매규제에 맞추어 기존 냉매는 모두 고가의 GWP 150 이하 신냉매로 변경해야 하며, Low GWP 냉매 적용을 위한 냉매압축기, 열교환기, 시스템 제어 기술 개발이 요구됨

★ 산업용 고온 히트펌프 상용화를 위한 실증설비, 관련 표준제정 및 성능인증 과정이 필요하며, 성공적인 시장 진입을 위해 정책적 지원이 필요함

산업용 고온 히트펌프의 특성

* 화석연료를 사용하는 흡수식 히트펌프는 내용에 미포함

★ 히트펌프는 기존에는 불가능 했던 산업 배열(폐열)을 이용하여 더 높은 온도로 활용할 수 있는 능동형 열원 장비임 [1]

★ 기존 화석연료(가스, 유류 등) 연소식 보일러를 대체 가능한 제품이 산업용 고온 히트펌프임

- 고온 히트펌프는 공정에서 사용하기에는 낮은 온도(40~100℃)의 미활용 열을 재사용하여 공정 요구온도(70~200℃)로 가열할 수 있음

- 산업공정에서 발생하는 연소가스, 공기, 수증기, 응축수 등으로 버려지는 다양한 미활용 열을 재사용하여 에너지 소비를 줄여 CO2 배출량을 줄일 수 있음

- 기존 화석연료 사용 보일러 또는 전기보일러보다 효율(COP)이 2~3배 높음

★ 산업용 고온 히트펌프는 산업공정에서 가열에 사용되는 장비임 - 물품의 가열에는 세정·살균·건조·증류·농축 등 다양한 공정이 있으며 공정에 따라 필요한 온도 분포가 달라 다양한 용도에 적용할 수 있는 제품군이 요구됨

★ 산업용 고온 히트펌프는 P2H의 기본이 되는 기술임 - 재생에너지(풍력, 태양광 등)에서 발생하는 변동성이 심한 잉여전력을 열에너지로 변환하여 사용하거나 저장할 수 있음(섹터 커플링 P2X 개념) [2]