열 펌프는 지속 가능한 편안함을 위해 선택하는 시스템으로 자리잡고 있으며 전 세계의 주거, 지방 자치 단체 및 상업용 시설의 난방 및 냉방을 지원하는 동시에 에너지 비용, 에너지 소비 및 탄소 종적을 감축하여 궁극적으로 온실 가스의 전 세계적인 영향을 줄입니다.
열 펌프는 무엇입니까?
가열 펌프는 용광로나 보일러와 유사하지만 연료를 태우지 않고 집이나 건물에 열을 공급하는 시스템입니다. 열 펌프는 에어컨과 동일한 열전달 과정을 거치고 거의 같은 장비를 활용하여 작동합니다. 에어컨은 폐쇄 루프 냉매 시스템으로 실내 공간의 열을 낮춰 건물 외부로 방출합니다. 열 펌프는 냉매 흐름을 간단히 뒤집어, 옥외에서 열을 제거하고 건물 내부로 방출합니다.
열 펌프는 열약한 주변 조건에서도 꾸준히 열을 포집하여 실내 공간에 제공할 수 있습니다. 대부분의 열 펌프는 겸용이므로 계절에 따라 냉방 또는 난방을 제공할 수 있습니다. 이는 매우 효율적인 난방 및 냉방 솔루션의 일부가 될 수 있으며, 에너지 소비량보다 최대 3배 더 많은 에너지를 전달합니다..
열 펌프의 환경적인 이점은 분명하며, 소비자는 이를 눈여겨보기 시작했습니다. 세계가 보다 지속 가능한 사고 방식으로 변화하는 가운데, 어떻게 하면 이미 전 세계적으로 성과를 낸 이 기술을 보다 널리 사용하게 할 수 있을까요?
온도와 편안함을 효율적이고 효과적으로 관리
수십 년 동안 유럽과 아시아에서 필수 품목이었던 열 펌프는 북미를 포함한 전체 주요 난방 시장에 빠르게 도입되고 있습니다. 열 펌프는 온도가 오랫동안 빙점 아래로 떨어지지 않는 온화한 기후에서 전통적으로 사용되어 왔습니다.
온도와 편안함을 모두 관리하는 것은 모든 난방 및 냉방 시스템이 직면한 과제입니다. 그러나 관련 기술이 진화하면서 열 펌프가 전 세계 기후 문제 중 하나를 해결할 수 있게 되었습니다. 여름에는 기온이 덥고 습하지만 겨울에는 추운 플로리다주를 예로 들어 봅시다.
미국 에너지 관리청에 따르면 플로리다주의 1인당 주거용 전기 수요는 미국에서 가장 높은 수준이며, 여름철에 에어컨을 많이 사용하고 플로리다주 가구의 약 90%가 난방용으로 전기를 사용하기 때문입니다. 편안함을 잃지 않으면서 에너지 비용을 최대 40% 절약 할 수 있기 때문에 기존 시스템을 열 펌프 시스템으로 전환하는 플로리다 거주자들이 늘어나고 있습니다. 사실, 플로리다에 새로 설치된 시스템 중 열 펌프의 비중은 거의 40%를 차지합니다. 열 펌프와 같은 주요 계약업체의 판매 절차는 쉽고 설치가 용이합니다.
열 펌프는 실내 난방 외에도 상업용 및 주거용 건물에서 물을 가열하는 데 사용합니다. 에머슨의 제품 및 솔루션은 인도 뭄바이에 있는 Veermata Jijabai Technological Institute(VJTI)에서 새로운 방식으로 에너지를 절감했습니다. VJTI는 파일럿 프로젝트의 일환으로 학생 기숙사에 열 펌프를 설치하여 매일 5,000리터의 온수를 생산하는 동시에 기존의 온수 난방 시스템에 비해 최대 72%의 에너지를 절감했습니다.
전 세계의 냉난방 수요를 충족시키기 위한 혁신
열 펌프 기술이 새로운 것은 아니지만, 지난 20년 동안 더 추운 기후에서 사용할 수 있고 전반적인 에너지 효율성을 높이는 발전이 있었습니다. 또한, 많은 소비자와 기업에서 가정과 기타 건물의 난방 및 냉방을 위해 환경친화적인 방법을 고려하고 있습니다. 최신 기술 발전을 고려할 때 열 펌프는 강력한 수단으로 부상하고 있습니다.
주요 발전은 압축기에서 이루어졌습니다. 열 펌프와 에어컨의 핵심인 압축기는 냉매 사이클을 구동하며 열 펌프 시스템 내에서 가장 많은 양의 에너지를 소비합니다. 압축 기술의 선두 업체인 에머슨은 열 펌프가 가정의 편의에 맞는 최고의 성능을 제공할 수 있게 설계된 압축기의 첨단 난방 및 냉방 기술을 보유하고 있습니다.
이러한 압축 혁신이 일어나기 전에는 단일 속도 압축기의 한계 때문에 난방 및 냉방 요구 사항이 거의 동일한 지역, 즉 극심한 온도 변동 없이 온건한 기후에서만 열 펌프가 사용되었습니다. 그러나 이제는 2단계 및 가변 속도 압축기와 같은 변조 기술로 열 펌프를 보다 효율적으로 운영하며 광범위한 지역에 설치할 수 있습니다.
에머슨의 Copeland 가변 속도 또는 2단계 압축기가 장착된 시스템은 낮은 주변 온도에서 성능을 유지하며 열 펌프의 주요 이점인 따뜻한 공기를 제공합니다. 또한, 가변 속도 또는 2단계 압축기는 거주자가 습도를 거의 즉시 20%에서 25% 줄일 수 있도록 하여 여름 습도 조절을 크게 개선했습니다. Copeland 압축기는 진단 및 보호 기능도 제공하여 서비스 용이성과 시스템 신뢰성을 높여줍니다. 열 펌프에 많이 사용되는 Copeland 스크롤 압축기가 전 세계에 2억 개 이상 설치되었고, 이는 어떠한 스크롤 압축기 브랜드보다도 많습니다.
지속 가능한 솔루션에 대한 요구 충족
전 세계가 온실 가스 배출을 줄이기 위해 주력하고 있는 가운데, 열 펌프는 지속 가능한 공간 및 온수 난방의 수요를 충족하면서도 쉽게 이용할 수 있는 솔루션입니다. 이 기술은 2021년 Bill Gates의 저서인 '기후 재해를 피하는 방법'에서 찬사를 받기도 했습니다. 그는 탈탄소화에 의미 있는 기여를 하기 위해 열 펌프 및 기타 최신 기술을 더 빠르고 더 똑똑하게 사용할 필요가 있다고 말합니다.
다행히도 우리는 이미 열 펌프 기술을 채택하기 시작했습니다. 지난 5년간 전 세계 주식이 매년 거의 10% 증가할 때인 2020년에 약 1억 8천만 개의 열 펌프가 난방에 사용되었습니다. 이 숫자는 전 세계 정부가 온실가스 감축 목표의 달성을 추진하면서 점점 증가할 것으로 예상됩니다.
난로 및 보일러와 같은 화석 연료 발열 장치에서 효율적인 전기 열 펌프로의 전환은 탄소 제로 시스템으로 향하는 시발점이 될 수 있습니다.
새로운 법률, 인센티브 및 세금 환급(미국의 Build Back Better 프레임워크에 포함된 유틸리티 그리드 업데이트와 영국의 주택 소유자 열 펌프 보조금과 2025년까지 모든 신규 주택 난방 시스템을 65% 재생 에너지로 가동해야 하는 독일의 서약 등)은 화석 연료 보일러와 난로 대신 열 펌프와 같은 저탄소 솔루션의 기술을 선택하는 데 큰 영향을 미칠 것입니다.
편의성, 에너지 및 비용 절감이 우수하고 환경적 책임을 바라기 때문에, 더 많은 소비자와 기업들이 열 펌프를 설치하고 있습니다. 이러한 개별적인 결정은 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 상업용 건물을 예로 들어 보겠습니다. 난방 및 냉방은 상업용 환경에서 CO2 배출의 30%를 차지합니다. 이 수치는 주거 환경에서 38%로 증가합니다. EIA의 연례 에너지 전망 2018에 따르면, 온수 난방은 주거 부문에서 CO2 배출량의 15%를 차지하는 또 다른 대규모 배출원입니다.
열 펌프로 전환하는 것은 CO2를 직접 배출하는 천연 가스와 난방유를 사용하는 화석 연료로 및 온수기의 효율적인 에너지 대안이 될 수 있습니다. 또한, 열 펌프는 전기 저항 발열장치 보다 효율적입니다. 난로 및 보일러와 같은 화석 연료 발열 장치에서 효율적인 전기 열 펌프로의 전환은 탄소 제로 시스템으로 향하는 시발점이 될 수 있습니다.
더 영향력 있는 두 번째 단계는 국가가 열 펌프 및 기타 주거용 전기 장치에 전력을 공급하기 위해 100% 재생 가능한 발전 그리드를 구축할 때 발생합니다. 화석 연료 기반 열에서 전기 열 펌프로 전환하면 풍력, 태양열, 수력 또는 원자력과 같은 깨끗한 공급원에서 발생하는 간접 탄소 배출도 감소합니다.
앞으로 수년간 지속적인 성장
에너지 효율성을 향상하고 더 추운 북부 기후에 추가적인 난방 기능을 제공하기 위해 더욱 혁신적인 열 펌프 기술을 개발하면서 전 세계 및 미국 전역에서 열 펌프의 수요가 증가하고 있습니다. 이 혁신은 소비자의 관심 및 정부의 탈탄소화 이니셔티브와 결합되어 앞으로 수년간 열 펌프 시장의 지속적인 성장을 나타냅니다.
