2050 탄소중립 목표 달성을 위해 건물부문 온실가스 배출 감축이 핵심 과제로 떠오르고 있다.

 

건물에서 가장 큰 에너지소비를 차지하는 냉난방기기부문 열에너지사용 고효율화를 통한 에너지절감이 시급하다.

 

히트펌프는 건물 고효율 냉난방의 최적시스템으로 1차 열원기기를 대체할 기술로 인정받고 있으며 기후변화협약의 주요 수단으로서 기술개발 필요성이 강조되고 있다.

 

최준영 한국산업기술시험원(KTL) 수석연구원과 이기원 KTL 주임연구원은 설비공학논문집 제37권 11호에 ‘국내 단독주택 난방·급탕시스템을 히트펌프로 전환 시 CO₂ 저감효과 예측에 관한 연구’를 게재했다. 이를 통해 국내 단독주택을 중심으로 기존 난방시스템을 히트펌프로 전환했을 때의 CO₂ 저감효과를 예측, 분석했다.

 

국내 단독주택 난방비중 지속증가

연구에 따르면 국내 단독주택은 2020년부터 2023년까지 난방비중이 꾸준히 증가하고 있다.

 

도시가스난방은 배관망 확충과 노후주택 설비교체 영향으로 2020년대 중반 이후 70% 이상으로 높아졌다.

 

 

석유보일러는 농촌지역 단독주택을 중심으로 이용돼왔으나 최근 감소하는 추세다. 도시지역에서는 5% 미만 수준이며 2020년 이후 농촌난방 인프라 개선과 유류비용 부담 증가로 사용이 지속 감소해 2023년에는 단독주택 등유난방 비중이 10%대 중반까지 감소했다.

 

LPG보일러난방은 도시가스 미공급지역의 단독주택에서 보완적으로 사용되고 있으며 2023년에는 단독주택 등유난방 비중이 10%대 중반까지 떨어진 것으로 추정된다.

 

전기보일러나 히트펌프 등을 활용한 전기난방의 경우 최근 관심이 증가하고 있지만 전체 단독주택의 10% 미만이다. 농촌지역에서는 약 9.4% 수준으로 등유대신 전기를 보조난방으로 활용하는 사례가 주를 이룬다.

 

연탄난방은 2023년 기준 약 7만가구로 2014년대비 절반 이상 감소했으며 단독주택의 1% 안팎에 불과하다. 지역난방은 아파트 위주로 공급돼 단독주택에서는 사실상 사용되지 않는다.

 

지난 2023년 국내 단독주택은 약 321만8,571호이며 아파트 등 공동주택보다 난방에 더 많은 에너지를 소비한다. 이는 단독주택의 단열성능과 난방효율이 상대적으로 낮기 때문으로 추정된다.

 

현재 단독주택 난방에는△도시가스 △등유보일러 △LPG보일러 △연탄보일러 등이 활용된다. 농촌지역은 △LPG △등유 △전기 등의 사용비율이 상대적으로 높으며 96% 이상이 개별난방형태를 유지 중이다.

히트펌프 전환 시 2035 CO₂ 36% 감축가능

연구진들은 고효율 전기식 히트펌프를 점진적으로 매년 10%p씩 보급해 10년간 꾸준히 확대하는 시나리오를 기반으로 연구를 수행했다.

 

연료별 CO₂ 배출계수는 에너지법 시행규칙 제5조에 따라 적용했으며 히트펌프의 계절성능지표(SPF)는 3.0으로 설정했다. 전력 배출계수는 0.4517tCO₂/MWh를 기준으로 삼았다.

 

단독주택 1호당 평균 난방·급탕 에너지소비량 약 1.13toe/년에 따라 전체 321만가구의 총 전력소비량은 364만toe 수준으로 추정했다. 배출계수를 적용한 결과 전환이전 단독주택의 연간 CO₂배출량은 총 1,000만2,400톤으로 산정됐다. 이를 고효율 전기식 히트펌프로 전환할 경우 단독주택 전체의 난방·급탕에 필요한 연간 전력소비량은 약 1,408만MWh(121만toe)로 예상된다.

 

연구결과 단독주택 난방을 전량 히트펌프로 전환하면 CO₂ 배출량은 약 636만톤으로 감소하게 돼 전환이전 약 1,000만톤과 비교할 때 약 364만톤, 즉 36%의 감축효과가 기대된다.

 

 

또한 시나리오에 따라 히트펌프를 매년 10%p씩 보급을 확대해 10년차에 전환이 완료될 경우 연도별 감축량은 초기 36만4,000톤에서 점차 늘어나 10년차에 364만톤에 도달해 10년간 누적감축량은 약 2,002만톤에 이를 것으로 전망된다.

 

KTL의 관계자는 “향후 10년간 점진적인 히트펌프 보급이 이뤄진다면 10년 누적 CO₂ 감축량이 2,002만톤에 달할 것”이라며 “건물부문 감축에 있어 유의미한 수준”이라고 밝혔다.

 

이어 “히트펌프 보급확대는 난방에너지 전기화와 탈탄소화가 병행돼야 가능한 시나리오”라며 “실제 정책추진 시 △전력공급 인프라 △초기투자비 △지역별 특성 등을 고려해 에너지절감과 온실가스 감축을 이뤄야한다”고 말했다.