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산업 공정의 탈탄소 전환이 본격화되면서 히트펌프가 핵심 기술로 부상하고 있다. 특히 400℃ 이하 산업 공정열을 전기로 대체하는 수단으로 주목받으며 에너지 효율과 탄소 감축을 동시에 달성할 수 있는 대안으로 평가된다.
히트펌프는 외부의 열을 끌어와 압축·변환해 필요한 온도의 열에너지로 공급하는 설비로, 냉난방뿐 아니라 산업 공정에도 활용된다.
29일 에너지경제연구원 보고서에 따르면 국제재생에너지기구(IRENA)는 산업용 히트펌프 보급이 지구 온도 상승을 1.5℃ 이내로 제한하는 국제 기후 목표 시나리오에서 2019년 100만 대 미만에서 2050년 약 8000만 대 규모로 확대될 것으로 전망했다.
세계 주요국들은 산업 탈탄소 전략의 일환으로 히트펌프 보급을 적극 추진하고 있다. EU는 재생에너지지침(RED)과 에너지효율지침(EED) 개정을 통해 산업 공정 전기화를 추진하고 있으며 데이터센터 폐열 회수 의무화 등을 통해 히트펌프 도입을 촉진하고 있다.
일본은 2030년까지 산업용 히트펌프 1,673MW 보급 목표를 설정했고, 중국은 제로탄소 산업단지 조성을 포함한 정책을 추진 중이다. 미국은 인플레이션 감축법(IRA)과 ‘Industrial Heat Shot’ 프로그램을 통해 공정열 전기화를 지원하고 있다.
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기술 발전 방향은 △120~200℃ 중심에서 160℃ 이상 고온화 △물·암모니아·CO₂ 등 자연냉매 전환 △식음료·소재 중심에서 화학·지역난방 등으로 적용 확대가 핵심이다. 고온 스팀 영역에서는 기계적 증기 재압축(MVR) 기술과의 결합도 늘고 있다.
해외 실증 사례도 확대되고 있다. 유럽 덴마크에서는 65MW급 지역난방 히트펌프가 운영 중이며, 일본은 120℃급 시스템으로 에너지 비용과 탄소 배출을 각각 50%, 40% 이상 줄였다. 미국 역시 양조·에탄올 생산 공정에 적용을 확대하고 있다.
한국은 연구개발 단계는 진행 중이나 산업 적용 사례는 제한적인 상황이다. 에너지경제연구원은 “히트펌프는 산업 탈탄소 전환의 핵심 수단으로 부상하고 있다”며 “온도 구간별 전략, MVR 연계, 실증 확대를 통한 초기 투자 리스크 완화가 필요하다”고 밝혔다.
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