[제주도=정승현 기자] 제주도 도남동에 위치한 연면적 100㎡(30평) 규모의 단독주택. 지붕에는 발전용량 3킬로와트(kW) 규모의 태양광 패널이 달려 있다. 외관과 건물 구조는 여느 동네 주택과 다르지 않다.
그러나 냉난방만큼은 평범하지 않다. 냉방과 난방 기기의 실외기가 하나로 돼 있고, 전기를 적게 소비하는 '히트펌프'를 쓰기 때문이다. 이곳은 지난 6월부터 삼성전자 히트펌프로 냉방을 하고 있다. 지난 여름 전국적으로 폭염이 기승을 부리는 날씨, 이곳은 삼성 히트펌프로 열 효율을 높였다.
히트펌프는 냉매의 온도·압력 변화에 따라 열을 방출하거나 흡수하는 원리를 이용해 실내 온도를 낮추거나 높이는 식으로 작동한다. 외부 공기의 열을 냉매가 흡수해 기체 상태로 변화시키고, 이 기체를 압축해 압력을 높였다가 응축하면 압력이 낮아지고 액체로 변한다. 이 과정에서 방출한 열을 축열조에 저장하고, 액체 냉매가 다시 외부 공기의 열을 흡수하면 같은 과정을 반복한다.
이 과정을 반대로 돌려 냉매가 실내 공기의 열을 흡수하도록 하면 냉방이 된다. 기존 에어컨은 열을 바깥으로 내보내지만, 히트펌프는 이 열을 버리지 않고 축열조에 저장한 뒤 물을 데우는 데 쓴다. 압축과 응축 과정에서 쓰는 전기는 태양광 발전으로 생산한 것을 이용한다.
삼성전자는 지난 6월부터 한국형 냉난방 겸용 'EHS 올인원 히트펌프'를 이 주택에서 실증하고 있다. 히트펌프가 4계절 동안 작동을 잘하는지 성능을 확인하는 작업을 거친다는 계획이다.
히트펌프는 기존 난방기와 온수기 대비 전력을 60% 적게 소비한다. 전력 소비량을 줄이는 동시에 태양광 같은 재생에너지로 자가 발전하면 전기료가 0이 된다.
삼성전자에 따르면, 이 제품은 35℃ 출수 조건에서 계절성능계수(SCOP)이 4.9를 기록했다. 계절성능계수는 연간 총 난방 에너지 공급량을 소비전력량으로 나눈 것이다. 정부는 히트펌프 보급사업 에너지효율 가이드라인으로 SCOP 기준을 4.5로 제시했다. 겨울에는 외기 온도 영하 25도에서 정격 난방 성능 100%를 제공한다.
이러한 성능은 지하에 축열조와 함께 설치된 제어기로 확인할 수 있다. 제어기에는 작동 상태와 실제 냉난방 효율을 확인할 수 있는 디스플레이 패널을 탑재했다
표순재 삼성전자 생활가전(DA)사업부 개발팀 부장 엔지니어는 “오늘(14일) 오전 히트펌프의 효율(SCOP)을 확인해 보니 4.1이 나왔다"며 “섭씨 50도(℃) 정도의 급탕(온수)은 기름 보일러를 쓰지 않아도 되기 때문에 비용이 0"이라고 설명했다.
그러면서 “냉방기 원리를 반대로 뒤집으면 난방이 가능한데, 기온 영상 7도에서는 열효율이 4를 넘고, 영하 15도에서도 2.5를 넘길 수 있도록 설계했다"고 말했다.
유럽에서는 히트펌프 보급 속도가 한국보다 빠르다. 온돌식 난방이 보편화된 한국과 달리, 물을 이용해 공기를 덥히는 라디에이터 문화가 발달했고, 여름철 무더위가 한국만큼 극심하지 않은 데다 각종 건축 규제의 영향으로 에어컨 설치 비중이 낮다. 게다가 2022년 러시아-우크라이나 전쟁으로 액화천연가스(LNG) 수급 위기가 닥치면서 기존 방식의 보일러를 대체하려는 움직임이 일어났다.
이미 유럽 시장에서 판매 중인 삼성전자 히트펌프는 현지 시장에 맞춘 제품 설계를 구현했다. 외관 측면에서는 전체적으로 검정색 계열로 통일하고, 팬의 형태가 겉으로 잘 드러나지 않으면서 공기와 맞닿도록 촘촘한 그릴 형태로 숨겼다. 아울러 부엌 냉장고 옆에 붙여 쓸 수 있게 디자인된 '키친 핏' 유형도 출시돼 있다.
반면 국내에서는 물리적으로 해결할 과제가 만만치 않다. 아파트가 주택 형태의 대부분을 차지해 국내 히트펌프 보급을 어렵게 하는 요인이다. 히트펌프 실외기가 큰 데다 축열조와 물탱크가 별도로 있기 때문이다. 실외기는 폭이 127cm로 넓고 공기를 순환시키는 팬이 크다. 축열조는 단독주택에서 지하실에 설치할 수 있는 반면 아파트에서는 작은 방 하나를 둬야 한다. 어른 두 명이 서있는 정도로 너비와 높이가 크다. 신축 아파트는 지금부터라도 설계를 바꾸면 되지만, 이미 사람이 살고 있는 아파트는 놓을 데가 없다.
표 부장은 “공동주택에도 설치할 수 있는 히트펌프를 만들려면 유럽의 키친 핏처럼 실외기 폭을 좁히고 키를 높여 집안에서 차지하는 면적을 가능한 한 줄여야 한다"며 “열교환기와 팬, 압축기 같이 열 성능에 영향을 직접 주는 설비 이외에 파이프나 제어판 같은 부수적 부분의 설계를 컴팩트하게 하는 방향으로 가능할 것"이라고 말했다.
