한전 전력연구원(원장 이중호)은 오텍캐리어와 친환경 연료전환과 전기화 가속에 대응하기 위해 '주택용 냉난방‧급탕 일체형 히트펌프 실증‧표준화 및 전력공급제도 신설' 공동연구 과제에 착수했다고 최근 밝혔다.

태양광·풍력 등의 신재생발전은 날씨와 계절의 영향을 많이 받는 에너지원이다. 이로 인해 종종 전력이 과잉 공급돼 전력수급 불일치가 발생할 수 있으며, 출력량을 줄이는 출력제한이 발생한다.

재생에너지 발전설비의 증가에 따라 출력제한 조치도 함께 증가하고 있어 신재생에너지를 유연하게 흡수할 수 있는 고효율의 섹터커플링 기기와 전력수요 관리제도가 필요하다.

섹터커플링이란 Power-to-X(P2X)로 표현하며 잉여전력을 다른 형태의 에너지로 전환해 사용, 저장하는 등의 시스템을 말한다. 잉여전력을 열에너지로 변환하는 Power to Heat(P2H), 수소로 변환하는 Power to Gas(P2G) 등이 있다.

P2H와 관련된 기술로 언급되는 히트펌프의 세계 시장규모는 매년 꾸준하게 성장하고 있으며, 국내에서도 '한국형 탄소중립 100大 핵심기술'에 히트펌프를 선정해 에너지전환을 추진하고 있다. 이같이 히트펌프에 대한 연구와 P2H와 연계해 운영하는 기술의 필요성이 높아지고 있다.

전력연구원은 히트펌프의 제작, 운영기술을 보유한 오텍캐리어와 공동연구 과제를 착수해 주택용 히트펌프-축열조 시스템을 실증하고 기술표준을 수립하고자 한다. 또 시범사업에 기반한 전력공급제도 신설을 통해 히트펌프를 확대보급해 초과공급된 신재생에너지를 흡수함으로써 출력제한을 최소화한다는 계획이다.

이를 위해 전력연구원은 한랭, 평균, 온난지로 환경을 구분해 히트펌프 실증시험을 수행함으로써 성능을 검증하고 표준화할 계획이라고 밝혔다.

또 경제성이 높은 상변화물질(Phase Change Material)을 활용해 물 대비 열저장 성능이 향상된 주택용 축열조를 설계하고 히트펌프와 연계한다. 축열조는 열에너지를 저장하는 용기로서 에너지저장이 가능하도록 해 출력제한으로 버려질 수 있는 전력을 저렴하게 활용할 수 있어 히트펌프의 보급률 향상에 기여할 수 있다.

더불어 히트펌프를 기반으로 신재생에너지의 집중발전 시간에 발생하는 출력제한 전력을 수용하는 신규 전력공급제도를 설계하고 도입할 예정이다.

신규제도 도입을 통해 2025년부터 도입되는 양방향 전력시장에서 발생할 수 있는 수요예측 오차를 감소하기 위한 수요관리 자원으로 히트펌프를 활용함으로써 대응할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

전력연구원은 오텍캐리어와 협력해 계절별, 지역별 최적화된 운전모델을 도출하고, 향후 건설기관과의 협력을 바탕으로 히트펌프 상세 보급계획을 수립할 계획이다. 이를 기반으로 전력사, 제조사, 건설사 컨소시엄을 구축해 히트펌프의 활용성을 극대화한다.

전력연구원 관계자는 “주택 내 히트펌프를 공급해 난방할 경우 전기화 및 전력부하 관리 개선을 통해 국가 탄소 발생량을 절감할 수 있다”라며, “히트펌프 기술 표준화와 전력공급제도 신설을 통해 히트펌프의 보급을 확대해 신재생에너지의 수용성을 높이고, 에너지 효율화에 기여하겠다”고 밝혔다.