한국형 히트펌프 전환 전략: 개별 설치를 넘어 중앙공급과 청정열에너지로 향하는 길

탄소중립과 기후위기 대응은 더 이상 미룰 수 없는 전 지구적 과제입니다. 특히 전체 온실가스 배출량에서 큰 비중을 차지하는 건물 부문의 탈탄소화는 에너지 전환의 핵심으로 꼽힙니다. 최근 이명주 명지대학교 건축학부 교수는 에너지경제신문과의 인터뷰를 통해 2035년까지 히트펌프 350만 대를 보급하겠다는 정부의 도전적인 목표를 달성하기 위한 현실적이고 구체적인 대안을 제시했습니다. 우리나라의 주거 환경 특성에 맞는 맞춤형 보급 전략과 제도적 기반 마련의 필요성을 심층적으로 짚어봅니다.

우리나라 주거 환경의 특수성과 히트펌프 보급의 한계

정부는 2035년까지 히트펌프 350만 대를 보급하겠다는 목표를 세우고 있습니다. 그러나 이를 단순한 가스보일러의 1대 1 대체 방식으로 접근한다면 현실적인 장벽에 부딪히기 쉽습니다. 우리나라는 아파트와 같은 고층 공동주택의 비중이 매우 높습니다. 기존 고층 공동주택의 경우 세대마다 히트펌프 실외기와 저장 설비를 설치할 공간이 턱없이 부족하며, 단지 내 전력설비 용량 역시 충분하지 않은 경우가 많습니다.

이러한 상황에서 무리하게 개별 설치 위주로 정책을 추진하면 초기 비용과 전력 사용량만 급증하는 부작용을 낳을 수 있습니다. 따라서 신축 건축물은 설계 단계부터 히트펌프 위치와 배관, 전력 용량을 반영하는 반면, 기존 고층 공동주택은 단지 기계실에 중·대형 히트펌프와 축열조를 설치해 여러 세대에 열을 공급하는 '중앙공급 방식'이나 도시 내 열네트워크와의 연계를 적극적으로 고려해야 합니다.

중앙공급 및 열네트워크 구축과 청정열에너지법의 필요성

건물 부문의 온실가스를 실질적으로 감축하기 위해서는 개별 기기의 보급 대수에 연연할 것이 아니라, 실제로 화석연료 사용량과 온실가스 배출량이 얼마나 줄었는지를 평가하는 '감축량 중심'의 성과 관리가 필요합니다. 이를 위해 강조되는 것이 바로 도심 속 미활용 열과 재생열의 활용입니다.

하수열, 산업폐열, 데이터센터 폐열 등 도심 곳곳에서 버려지는 열을 회수하고 효율적으로 공급하기 위해서는 국가 및 지역 단위의 '열지도' 구축이 선행되어야 합니다. 전기 부문과 달리 열에너지는 그동안 독립적인 정책이나 통계 체계가 부족했습니다. 열에너지가 우리나라 최종에너지 소비의 약 48%를 차지하고 있음에도 불구하고 법적·제도적 기반이 미비했던 이유입니다.

따라서 청정열에너지법 제정을 통해 열에너지를 국가 에너지전환의 독립적인 정책 대상으로 다루고, 지역별 열원과 수요를 체계적으로 조사하여 지원할 수 있는 지속 가능한 근거를 마련해야 합니다. 다만 의무 공급 비율을 일률적인 숫자로 강제하기보다는 지역별 여건과 인프라에 맞춰 유연하게 조정하고, 주민들의 냉난방 요금 부담으로 이어지지 않도록 합리적인 경제성 확보 방안을 함께 설계해야 합니다.

히트펌프의 효율성과 전력계통 연계 전략

일각에서는 화력발전 비중이 높은 전원 구조 속에서 전기로 구동되는 히트펌프가 당장 탄소중립 수단으로서 효과를 내기 어렵다는 우려를 제기하기도 합니다. 그러나 히트펌프는 전기로 직접 열을 만드는 방식이 아니라 공기, 물, 땅속의 열을 흡수해 이동시키는 장치로, 적은 전기로도 2.5~4배에 달하는 높은 열효율을 냅니다. 국제에너지기구(IEA)의 분석에 따르면 탄소집약도가 높은 전력으로 운전하더라도 일반 가스보일러보다 온실가스 배출량을 최소 20% 이상 줄일 수 있습니다.

나아가 재생에너지 발전량의 변동성에 대응하기 위해 히트펌프와 대형 축열조, 그리고 잉여전력을 흡수하는 전극보일러 등을 유기적으로 결합하는 지능형 전력망 연계 운영이 필수적입니다. 재생에너지 발전량이 풍부한 시간대에는 히트펌프를 적극 가동해 열을 저장하고, 전력 수요가 집중되는 피크 시간대에는 가동을 조절하는 유연성 운전에 요금 혜택이나 보상을 제공함으로써 전력계통의 안정성과 경제성을 동시에 확보할 수 있습니다.

사회적 영향 분석

이번 이명주 교수가 제안한 한국형 히트펌프 전환 전략과 청정열에너지 인프라 구축은 우리 사회와 경제 전반에 다방면으로 깊은 파급효과를 미칠 것으로 예상됩니다.

첫째, 환경적 측면에서 건물 부문의 탈탄소화가 가속화됩니다. 공동주택 중심의 국내 주거 특성에 맞춘 중앙공급형 히트펌프와 도심 폐열 재활용 시스템은 국가 온실가스 감축 목표(NDC) 달성을 위한 가장 현실적이고 강력한 동력이 될 것입니다. 화석연료 중심의 난방 체계에서 청정열에너지 중심으로의 전환은 미세먼지와 온실가스를 동시에 저감하여 쾌적한 도시 대기 환경을 조성하는 데 기여합니다.

둘째, 경제 및 산업적 측면에서 새로운 녹색 성장의 기회가 열립니다. 중·대형 히트펌프 제조, 열네트워크 배관 시공, 축열조 및 열지도 플랫폼 개발 등 연관 산업에서 새로운 기술 개발과 일자리 창출이 기대됩니다. 다만, 전환 과정에서 발생하는 초기 투자 비용이나 전기요금 부담이 취약계층이나 일반 주민에게 전가되지 않도록 장기 저리 자금 지원과 합리적인 요금 체계 개편 등 세심한 정책적 보완이 수반되어야 합니다.

셋째, 에너지 안보와 전력계통 안정화에도 긍정적인 영향을 미칩니다. 에너지 수입 의존도가 높은 우리나라에서 미활용 열과 재생열의 자체 활용 비율을 높이는 것은 에너지 자립도를 높이는 길입니다. 아울러 재생에너지 간헐성에 따른 전력망의 부담을 히트펌프와 축열 설비가 흡수하는 스마트한 수요 관리가 정착된다면, 국가 전력 시스템 전체의 효율성과 안정성이 한 차원 더 도약할 수 있을 것입니다.

Korean-Style Heat Pump Transition Strategy: Moving Beyond Individual Installations Toward Centralized Supply and Clean Thermal Energy

Tackling the climate crisis and achieving carbon neutrality have become imperative global tasks. In particular, decarbonizing the building sector—which accounts for a significant share of total greenhouse gas emissions—is recognized as the core of energy transition. In a recent interview with Energy Economy News, Professor Lee Myung-joo of Myongji University's Department of Architecture presented realistic and concrete alternatives to achieve the government's ambitious goal of deploying 3.5 million heat pumps by 2035. Her insights shed light on customized dissemination strategies tailored to South Korea's unique residential environment and the necessity of establishing a solid institutional foundation.

Unique Characteristics of South Korea's Residential Environment and Limitations of Heat Pump Deployment

The South Korean government aims to deploy 3.5 million heat pumps by 2035. However, approaching this solely as a 1-to-1 replacement of gas boilers will inevitably face practical hurdles. South Korea has a high proportion of high-rise apartment complexes. In existing high-rise apartments, individual households often lack the space to install outdoor compressor units and storage facilities, and local electrical capacity is frequently insufficient.

Under these conditions, forcefully pushing for individual installations risks driving up initial costs and electricity consumption. Therefore, while new buildings can integrate heat pump placements, piping, and electrical capacities from the design phase, existing high-rise complexes are better suited for "centralized supply systems"—where medium-to-large heat pumps and thermal storage tanks are installed in mechanical rooms to supply heat to multiple households—or connections to urban thermal networks.

Centralized Supply, Thermal Networks, and the Necessity of the Clean Thermal Energy Act

To substantially reduce greenhouse gas emissions in the building sector, the focus should shift away from mere installation counts toward a performance-based management system that measures actual reductions in fossil fuel use and greenhouse gas emissions. This highlights the active utilization of urban waste heat and renewable thermal energy.

Establishing national and regional "heat maps" is a prerequisite for recovering and efficiently supplying waste heat from sewage systems, industrial processes, and data centers. Unlike the electricity sector, the thermal energy sector has historically lacked independent policy frameworks and statistical systems. Even though thermal energy accounts for approximately 48% of South Korea's final energy consumption, adequate legal and institutional backing has been absent.

Consequently, enacting the Clean Thermal Energy Act is essential to treat thermal energy as an independent subject of national energy transition policies, providing a sustainable basis for investigating regional heat sources and demands and offering systematic support. Nevertheless, rather than uniformly enforcing mandatory supply ratios, policies should be flexibly adjusted according to regional conditions and infrastructure while carefully designing economic viability measures to prevent burdening residents with increased heating and cooling costs.

Heat Pump Efficiency and Grid Integration Strategies

Some express concern that given South Korea's high reliance on fossil fuel power generation, heat pumps driven by electricity may struggle to deliver immediate effectiveness as a carbon-neutrality tool. However, heat pumps do not generate heat directly through electrical resistance; instead, they absorb and transfer ambient heat from the air, water, or ground, achieving high thermal efficiencies of 2.5 to 4 times the electrical input. According to International Energy Agency (IEA) analyses, even when operated with carbon-intensive electricity, heat pumps emit at least 20% fewer greenhouse gases than conventional gas boilers in most cases.

Furthermore, to cope with the intermittency of renewable energy generation, intelligent grid-integrated operations—such as organically combining heat pumps with large thermal storage tanks and electrode boilers that absorb surplus electricity—are indispensable. Offering tariff incentives or demand response rewards for flexible operations, such as running heat pumps to store heat when renewable generation is abundant and reducing operations during peak demand hours, can simultaneously secure the stability and economic efficiency of the power grid.