먼저, 간단한 용어 해설요.

** COP가 1이면 전기 1kw를 사용하면 열 1kw를 만든다는거에요.

** SCOP는 겨울기간 모든 날의 평균 COP에요.

우리나라에서는 전기로 효율적으로 난방한다는 것 자체를 상상하기가 어렵지요. 안 되는건 아니지만, 누진제와 결합되면 수십만원의 전기요금이 나와버리지요. 10평방을 전기히터로 따듯하게 난방할려면 한시간에 3~3.5kw정도가 필요하다고 합니다. 항상 히터를 풀가동 해야 하는 것은 아니니 하루에 10시간을 가동한다고 가정하겠습니다. 3.5*10*30 = 1050kw이지요.

이건 난방만 계산한 것이고, 온수도 사용해야지요.  

일본 목욕용 욕조가 대략 200리터 정도에요, 물온도 10도에서 40도로 올리는데 대략 7kw의 전기가 필요하지요. 7kw *30을 하면 210kw가 되지요.

여기까지 1050kw + 210kw를 하면 1260kw이지요.

그리고 가정에서 일반적으로 사용하는 전기를 포함해서, 1600kw를 사용하면, 10평(난방 안 되는 면적까지 하면 13~15평) 즉, 2명 정도가 사는 집을 전기로 난방할 수 있어요.

한전기준으로 여름 할인없이 계산하면 약 41만원이지요.  

동경전력 기준으로도 1600kw를 사용했을 때엔, 50만원 정도가 나오구요.

일본도 도시가스가 있지만, 한국만큼 보급률이 높지 않아요. 가스통 배달시켜서 난방하거나, 석유로 난방하면, 당연히 도시가스보다도 비싸지요.

얼핏보면, 일본사람들 엄청 춥게 살만하지요. 일본에선 전기 난방비율이 가장 높은데요. 전기로 난방할려면 2인가구 작은 집이 50만원 드니, 3명 이상 사는집은 아껴써도 60만원은 들테니까요.

아니 그런데, 지금 이야기가 온돌랑 상관이 있을 수도 있는데, 우크라이나 전쟁 이야기는 왜 나와.라고 궁금해 하셨을거에요. 우크라전쟁 이야기로 가 볼게요. 얼핏 봐서는 이어지는 이야기도 왜 우크라 전쟁과 관련된 이야기인지 설명없이 이해는 어렵긴 해요. 그래도 가 봐요.

기사 3개 보겠습니다.

1. 2024년 1월 기사인데요.  

2021년에 시작된 DOE(미국 에너지 부)의 챌린지에 8개의 회사가 성공했고, 2024년에 미국 캐나다 한랭 기후 지역에 23개 이상의 시제품을 설치하고 모니터링 할 것이다.

이 챌린지는요. 영하 15도에서 히트펌프에 보조열원을 사용하지 않고 완전한 용량을 제공하는 챌린지에요.

2. 2025년 5월 기사인데요.

겨울철 평균 기온이 -7℃에 이르는 노르웨이에서는 전체 가구의 3분의 2가 히트펌프를 설치한 상태다.

3. 미국 캘리포니아주에서는 2027년부터 7층이하 주택 온수기 신규 설치시 가스 난방기 설치는 금지되어요. 뉴욕주에서는 올해 12월부터, 가스 난방 및 주방기구의 신규설치는 금지되지요. (이건 많이 알려진 이야기라 기사 링크 넣지 않겠습니다.)

일본과 같이 영하로 내려가는 경우가 별로 없는 경우에는 2000년대 초반부터 난방용으로 히트 펌프가 사용되기 시작했지요.

유럽에선 우크라이나 전쟁전에는, 난방용으로 러시아산 가스를 제일 많이 사용했지요. 그래서 우크전 초기에는 푸틴이 “가스관 잠가라”를 명령했다는 이야기가 좀 있었지요. 그런데 2020년초에 영하 10도~20도 이하에서도 효율성을 내는 히트펌프들이 많이 보급되기 시작했어요. 아마도 러시아의 자원무기화에 대응하기 위해서 유럽 및 미국에선 혹한에도 동작하는 히트펌프를 적극적으로 보급했으리라 생각되어요.

또, 2번 기사의 일부인데요.

“영국 정부 산하 독립 연구기관인 에너지시스템스 캐터펄트(ESC)가 약 2년에 걸쳐 수행한 실증 연구에 따르면 공기열 히트펌프의 계절성능계수(SPF)는 기온이 –0.4℃로 떨어졌을 때 평균 2.44를 기록했지만, 연평균으로는 2.9 수준을 유지했다. 이는 EU의 재생에너지 인정 기준(SPF 2.875)을 충족하는 수치로, 실사용에 적합함을 의미한다.”

(기사원문은 –6도인데요, 기사 내용 자체가 틀려요. 기자들은 대부분 원문 확인 같은거 안 하잖아요...^^)

우리나라에서 가스를 대체하기 위해서는 scop가 2.75는 나와야 되는데요. 2019년만 해도 일본같이 따듯한 나라에서나 COP 4정도의 효율이 나오지, 겨울이 추운곳 우리나라 같은 곳에서는 남부지방을 제외하곤 실제로 가스를 대체할만한 효율이 나오지 않았었어요. 우리나라에서 전기로 히트펌프를 돌려서 가스보다 비용효율적이기 위해선 scop가 2.75이상은 나와야하는데, 2019 이전에는 히트 펌프가 그 정도 성능을 내지 못 했었어요.

그런데 2020이후에는 히트펌프는 영하 20도에서도 평균 cop2를 유지했다고 합니다.

이것조차도 조금 지난 이야기구요. 최신제품들 SCOP를 찾아보면, -15도에서도 정격출력을 유지하는 북유럽형 히트펌프의 숫자가 상당해요. 작동가능을 기준으로 할 경우에는 –30도에서도 작동하는 애들도 많구요. (-30도까지 작동이 보장되는 애의 경우 실제로 작동된 온도는 –33도라고 하더라구요.)

저온에서도 작동하는 히트펌프는 가격이 꽤 비싸지요. NIBE 같은 경우에는 한국돈 1500~2000만원(설치비 포함)은 들어요. 일본에서 많이 쓰는 에어컨 형태의 히트펌프의 경우에도 거실(6평 정도) 만을 커버하는 용도의 것도 수백만원대이지요.

일본에서 물데우는데 많이 사용하는 에코큐트의 경우에는 COP가 4이긴 하지만, 200리터 욕조용도 한국돈 1000만원 넘게 들지요.

불과 5~6년전만 해도, 도시가스로 작동하는 온돌정도면, 고효율의 한류 난방기계로 히트펌프로 효율이 나오지 않는 지역에, 보일러는 물론이고, 여러 가지 한국 문화 및 상품들도 껴서 팔아먹을만한 문화였었지요.

한국기업들이 열심히 연구한 덕분에 한국형 가스보일러 및 관련제품들의 에너지효율은 세계 탑급인게 맞아요. 거꾸로 타는 보일러의 경우에는 양산 보일러의 열효율이 93%에 해당하거든요. 세계 어디에 가도 가스 열효율은 최고수준 맞았지요.

지금은 아니에요. 그런데 2025년 기준으로는 –15도에서도 출력을 유지하고, 겨울날 전체에선 전기 1kw를 넣으면 4.8kw의 열을 외부에서 가지고 오지요. 일본에서 많이 사용하는 에어컨처럼 보이지만 실은 히트펌프인 애들의 경우 1kw의 전기를 넣으면 외부에서 4kw의 열을 가지고 오구요. 불과 5~6년 전에는 히트펌프가 안 되는 지역에는 한국의 고효율 가스보일러가 충분히 먹힐만 했었는데요. 이제 미국 일부지역의 경우에는 신축건물의 경우에는 가스 난방 및 조리도구 사용 자체가 법으로 금지되었을 정도에요. 물론 발까지 따듯하다는 장점이 있긴 하지만, 2025년 기준으로는 가스로 바닥난방을 하는 한국식 온돌은 효율이 너무 떨어져요.

한류로서의 온돌이 통하기 위해서는, 어느 정도 효율성을 가져야 먹히는건데요. 이제 가스로 돌리는 온돌은 효율성이 세계에 통할 수준이 아니에요.

다시 일본으로 가서요. 위의 일본 예시에서는 난방용으로 전기를 1260kw를 사용했고요, 일반 생활용으로 340kw의 전기를 사용했지요. 총 1600kw의 전기를 썼는데요.  

한국 예스코에서, 전기 1260kw만큼의 가스를 사용하면, 아래와 같아요.

기본 요금을 포함하면 약 92610원 정도가 나와요.

- 전기 1kWh = 3.6MJ (메가줄)

- 1260kWh × 3.6MJ = 4536MJ

나머지 340kw를 한전 가정용 누진요금으로 계산하면 총 75950원 가량이 나와요.

합계 168560원 정도가 되네요.

일본에서 난방용으로 사용된 전기는 1260kw라고 했는데요. 일본에서 히트펌프는 전기 1kw를 넣으면, 열 4kw를 옮기지요. 그래서 난방과 온수를 위해 실제로 사용된 전기는 315kw에요. 그리고 생활용으로 사용된 전기는 340kw인데요. 둘을 더하면 655kw가 되지요.

AI에 계산시켜보니 23600엔 한화로는 22만원 정도가 나와요.

난방과 온수를 위한 전기의 60%를 야간전기요금제를 사용해서 할인을 받는다면, 20만원 정도도 가능하겠네요. 물론 야간전기를 사용해서 만든 온수를 보관하기 위해, 꽤 비싼 전용온수통과 공사비와 공간이 필요하겠지만요. 이 경우에는 한국과 거의 차이가 없어져 버려요.

전부 전기로 돌리면 한화로 50만원 넘게 나오는 것처럼 보일수도 있는데요. 실제로 일본 난방기구는 1kw의 전기로 4kw의 열을 옮기는 것이라, 한국과 같은 수준의 난방을 해도 한국보다 30%의 돈을 더 내면 되어요. 일본 가스요금, 전기요금을 생각하면, 얼핏 생각하면요, 일본에서 한국 수준의 난방을 할려면, 최소 한국보다 2~2,5배의 돈을 지불해야 된다는 결론을 내기 쉬운데요. 일본에서는 히트펌프 난방을 제일 많이 하고, 일본처럼 기온이 크게 낮지 않은 지역에선 히트 펌프 난방은 전기 1kw로 열 4kw를 집안으로 옮길수 있다는 팩트를 알면, 일본에서 한국 정도로 난방하는데 사용되는 금액은 한국과 아주 큰 차이가 없다는걸 알 수 있지요.....

일본 애들은 꽤 절약하면서 사는 편이라, 난방 + 일상 전기를 합쳐서 22만원 까지는 안 쓰기는 할 것 같아요.

영미권에서 살짝 큰 전쟁이라도 나면, 과학기술쪽으로 파급 효과가 제법 커요. 이번 우크 전쟁에서 러시아쪽 진영은 가스를 일종의 무기로 삼았고, 그 대응으로 영하 30도에서도 돌아가는 히트펌프가 나왔다고 봅니다. 우리 LG의 경우에도 여기에 충분히 대응하고 있는데요. 실제로 테스트를 완료한건 –25도 까지이고, -30도는 테스트 중이라고 합니다. LG 북유럽형 제품은 이제 막 나온거라. 유럽쪽 반응까지는 모르겠습니다만, 잘 나가길 바랍니다.

그리고, 미국과 사우디아라비아가 연합해서, 석유 가격을 내려서, 소련을 망하게 했던 것과 유사하게, 가스 소요를 줄이면, 러시아의 전쟁수행 능력이 저하되겠지요.

글 반응이 좋아야 2편이 적어지지요. 별것 아닌 글처럼 보이지만, 제 몇날 몇일의 고민이 담긴 글이라서요....^^;;

** 일본 애들 침실이 하도 추워서, 그냥은 잘 수 없어서, 온수로 몸을 데우고야 겨우 잔다는 헛소리도 있는데요. 200리터 욕조의 온수를 열로 따지면 7kw 만큼의 열이에요. 가스를 사용하던, 전기를 사용하던 이 열이면, 침실 하나는 1시간에 1kw쓰는 히터로 7시간을 충분히 데울수 있는 전기에요.  

** 열을 만드는 경우, 1kw의 에너지로 1kw이상의 열을 만들 수 없지요. 그런데 열을 이동시키는 경우에는 1kw의 에너지로 훨씬 큰 에너지를 이동시키는 것도 가능해요.

링크 및 참조들요.

1번 기사 링크

2021년에 시작된 DOE의 챌린지는 히트 펌프 시제품이 보조 열을 사용하지 않고, 화씨 5도(섭씨 영하 15도)에서 고효율로 완전한 가열 용량을 제공할 것을 요구한다.

기존의 레녹스 인터내셔널(Lennox International), 캐리어(Carrier), 트레인 테크놀로지스(Trane Technologies), 림(Rheem) 등의 기업과 함께 보쉬(Bosch), 다이킨(Daikin), 미데아(Midea), 존슨 컨트롤스(Johnson Controls)의 4개 기업이 추가되며 총 8개의 히트 펌프 제조업체가 DOE의 프로그램 기준에 성공적으로 도달했다. 이 8개 회사는 올해 미국과 캐나다 전역의 한랭 기후 지역에 23개 이상의 시제품을 설치하고 모니터링할 예정이다.

출처 : IMPACT ON(임팩트온)(http://www.impacton.net)

2번 기사

https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=354708

또한 유럽의 기후변화 싱크탱크 규제지원프로젝트(RAP)가 550가구를 대상으로 실시한 분석에서도 공기열 히트펌프가 -20℃ 환경에서 평균 COP 2를 유지했다는 결과가 제시됐다.

“영국 정부 산하 독립 연구기관인 에너지시스템스 캐터펄트(ESC)가 약 2년에 걸쳐 수행한 실증 연구에 따르면 공기열 히트펌프의 계절성능계수(SPF)는 기온이 –6℃로 떨어졌을 때 평균 2.44를 기록했지만, 연평균으로는 2.9 수준을 유지했다. 이는 EU의 재생에너지 인정 기준(SPF 2.875)을 충족하는 수치로, 실사용에 적합함을 의미한다.”

2번 기사에 따르면, 우리나라에서 난방할 때 전기가 가스를 대체하기 위해서는 cop가 2.75는 나와야 되어요.

2번 기사 틀린 내용

https://es.catapult.org.uk/wp-content/uploads/2023/03/EoH-Interim-Insights-from-Heat-Pump-Performance-Data-1.pdf

-6도에서 spf가 2.44였는데요. 실제 원문에서는 –0.4에도. coldest로 위 pdf보시면 되어요.

Electrification of Heat Demonstration Project라는 연구인데요. 영국에서 열펌프를 사용해서 겨울 난방을 하는 연구입니다. 영국 1920년대 이전 보급된 주택도 제법 많은데요. 20년 이전 주택이 무려 25%라고 합니다. 물론 이 주택들은 단열이 최악이죠. 위 2.44는 열교환기만의 효율을 따진건 아니구요. 집 전체의 효율을 따진거라고 해요. 그리고 공조장치를 완전히 새로 한게 아니라, 꽤 많은 경우에, 원래 있던 라이에이터 혹은 좀 더 용량이 큰 라디에이터로 교체해서 난방을 했다고 하는데요. 원래 있는걸 최대한 살려서 쓰느라고 최고의 효율을 뽑진 못한 것 같아요.

https://es.catapult.org.uk/project/electrification-of-heat-case-studies-on-heat-pump-experiences/

3번 기사.EU 2030까지 히트펌프 4500만대 보급

https://www.kharn.kr/news/article.html?no=25624