지구온난화 방지 으뜸패, 히트펌프

(재)히트펌프·축열 센터_야타베 다카시(矢田部隆志)
깃카와 신야(吉川伸也)

개요
지구온난화가 진행되고 있다. 지구온난화의 주요 원인은 화석연료를 소비함으로써 발생하는 이산화탄소(이하 CO2)다. CO2의 배출량이 이대로 계속 증가하면 지구는 해면 상승 및 이상기상으로 살기 어려워진다.
또한 CO2를 발생시키는 화석연료 가격도 급등하여 가계 및 기업에 큰 타격을 주고 있다. 원유 가격이 1배럴당 10달러 정도에 그쳤던 1990년대 후반과 비교해, 2008년에는 100달러를 돌파함으로써 실제로 10년 동안 10배 이상이 상승했다. 지구온난화 문제 및 원유 가격 문제 등의 난제를 해결하려면 화석연료 소비를 줄이는 것이 지름길이다.
일상생활 속에서 연료를 태워 물을 끓이고 방을 따뜻하게 하는 방식을 바꾸는 것도 하나의 방법이 된다. 특히 일본에서는 주택 및 사업소 빌딩 등 민생부문에서의 CO2 배출량이 1990년과 비교하면 2005년을 기준으로 약 40% 증가하고 있어 이에 대한 대책이 매우 중요해졌다.
평소 낭비를 줄이고 절약·에너지 절감을 염두하고 생활하는 것이 제일이지만, 이것을 현실 속에서 실천하기란 좀처럼 쉽지 않다.
그렇다면 에너지 절감에 우수한 기계를 도입하는 것이 현실적인 선택은 아닐까.
최근 가정이나 기업에서 현재 생활 습관을 바꾸지 않고 대처할 수 있는 효율적인 환경 대책으로 급부상하고 있는 것이‘Cool Earth - 에너지 혁신 기술’로 채택된‘공기의 열’활용‘히트펌프’기술이다. 3년전 발매 직후부터 큰 인기를 모으고 있는 히트펌프 건조세탁기를 비롯해 히트펌프 급탕기‘에코큐트’ 등 환경과 경제적으로 우수한 히트펌프 이용 가전이 늘고 있다. 이를 사용하지 않은 곳이 없을 정도다.

일본 경제와 온난화 대책
그리고 에너지 시큐러티 지금껏 선진국의 풍요로운 생활을 지탱해 온 화석연료는 환경문제뿐 아니라 에너지 자원 확보의 관점에서 큰 과제를 안고 있다. 일찍이 1970년대에 일어났던 2번의 오일쇼크는 일본 경제에 있어 고도 경제 성장의 종언을 고하는 사건이었다. 이것이 계기가 되어 에너지 절감 기술의 혁신이 진행됐다. 그 후 30년을 거치면서 원유 가격은 다시금 급등했다.
이로 인해 현재 에너지 문제에 대한 국제적인 관심이 급속하게 늘고 있는데, 이러한 온실가스 배출에 의한 지구온난화를 어떻게 제어해야 하는가 하는 과제에 에너지 자원 확보의 문제가 맞물려 에너지 문제에 대한 관심은 더욱 높아지고 있다.
1970년대의 오일쇼크는 일본 에너지 수요 구조가 매우 허술하다는 것을 알려준 기회였지만, 지금도 에너지 자급률은 4%에 불과하다. 에너지 자급률을 높이기 위한 대책으로 에너지 공급 측은 천연가스 등의 연료 외에도 풍력발전·수력발전·태양광발전 · 원자력발전·생물력을 이용한 바이오매스와 같은 자연에너지의 활용 등 대체 에너지를 개발해야 한다. 코스트 측면에서나 기술적인 측면에서는 부단한 노력으로 혁신적인 기술을 개발하고 이 기술을 잘 조합하여 석유에 의존하지 않는 에너지 공급 체제를 구축하는 것이 중요하다. 즉, 공급 측에서 에너지원의 다양한 선택지를 준비하는 것이 꼭 필요하다.
그러나 에너지 대책은 공급 측 한쪽 편만의 문제가 아니다. 에너지를 소비하는 수요 측의 대책도 필요하다.
에너지 소비를 억제하기 위한 주택·건축물의 고기밀(高氣密)·고단열화 및‘효율 좋은 기기 시스템’도입, 특히 에너지 수요 측의‘에너지를 효율적으로 이용하는 기술’은 현재 일본이 자랑하는 에너지 절감 기술이다. 1970년대 오일쇼크와 비교해 볼때 현재와 같은 고유가 상황에서도 사회적 혼란이 적은 것은 에너지 절감 기술 및 에너지원의 다양화가 진행되기 때문이라고 생각된다. 이처럼 에너지의 공급 측과 수요 측 각각의 대처 방안을 서로 양륜(�쌓�)으로 할 때야말로 실효성 높은 대책이 마련될 것이다.

최근의 에너지 절감
에너지 절감은 지구온난화 문제 해결과 상당히 밀접한 관계가 있다. 지금까지 소비해 왔던 연료를 에너지 절감 대책으로 억제하면 CO2를 삭감할 수 있어, 지구온난화를 방지할 수 있다. 일본이 교토의정서에서 제시한 CO2 삭감 수준을 달성하기 위해서는 지금까지 이상으로 에너지 절감을 추진해야 한다.
지금까지 에너지 절감을 실천하는 방법은 참고 절약하는 것이었지만, 최근에는 에너지 절감 사정이 조금 달라졌다. 그 대표적인 예가 자동차다. 가솔린 1L로 30킬로미터 이상을 달리는 하이브리드 차 등이 등장한 것이다. 이 하이브리드 차는 동력 성능이 저하되지 않으면서도 연비를 향상시킨다. 또한 보통 가솔린차와 비교해도 전혀 손색이 없을 뿐 아니라 오히려 가속 성능이 좋은 차까지도 등장하고 있다. 물론 에코 드라이브(Eco Drive)가 전제가 되지만, 에너지 절감 운전을 하지 않고서도 연비가 좋은 하이브리드 차를 몰면 평소와 같이 운전해도 에너지는 절감된다.
한편, 최근 전력회사 및 제조업체의 광고에서‘건조한 공기로 세탁물을 건조시킨다’및‘공기의 열로물을 끓인다’라는 캐치프레이즈(Catchphrase)를 자주 들을 수 있다. 이처럼 이제부터는 이‘공기의열’이 에너지 절감의 키워드다.

‘공기의 열에너지’란?공기를 사용해 물을 끓인다는 것은 상식적으로 생각하면 있을 수 없다. 그러나 이미 그 상식은 뒤엎어졌다. 덥다, 춥다고 느끼는 것처럼 자연계에 존재하는 공기 및 물에는 이용되지 않은 만질 수 없는 열에너지가 넘쳐난다. 그 열에너지를 약한 힘으로 끌어 올려 사용할 수 없는 열에너지를 사용할 수 있는 열에너지로 바꿔 공조 및 급탕에 이용하는 기술, 이것을‘히트펌프’라고 한다.(<그림 1> 참조)
화석연료 대신 지금까지 사용하지 않았던 공기 및 물의 열에너지를 사용함으로써 에너지를 절감한다.
히트펌프라고 하는, 이제 곧 실현 가능한 지구온난화 해결책이 등장한 것이다.
그러나 이 히트펌프는 이미 에어컨 및 냉동기 등에 사용하고 있는 기술로, 실제로는 전혀 새로운 것이 아니다. 물을 낮은 곳에서 높은 곳으로 끌어올리는 기계를 펌프라고 하듯이 열을 저온에서 고온으로 끌어올리는 장치이기 때문에 열의 펌프 즉, ‘히트펌프’라고 불린다. 이를테면 난방은 옥외의 열을 실내에 끌어올리고 냉방은 실내의 열을 옥외로 끌어올리는 방식이다.(<그림 2> 참조)