청정 저탄소 난방에 전력 장치 필요

최근 발표된 영국 정부의 열 및 건물 전략(Heat and Buildings Strategy)은 2028년까지 600,000개의 열 펌프를 설치하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이를 위해 정부는 주택 소유자가 열 펌프와 같은 보다 효율적인 저탄소 난방 시스템을 설치하도록 장려하기 위해 2022년 4월부터 500 파운드(US$6,636)의 보조금을 지급합니다. 이러한 보조금은 열 펌프 비용을 기존 가스 보일러 난방과 동일한 수준으로 낮추기 위함이며, 새로운 450 파운드(US$579백만)의 3년 보일러 업그레이드 계획을 통해 집행될 예정입니다.

영국 재생 에너지 허브(Renewable Energy Hub UK)에 따르면 8000 파운드(US$10,600)에서 14,000 파운드(US$18,580)에 이르는 일반적인 열 펌프 설치 비용을 고려할 때 5000 파운드의 보조금은 상당한 금액입니다. 그리고 열 펌프는 가스 보일러에 비해 운영 비용을 최대 52%까지 절약할 수 있어서 새로운 열 펌프 설치에 대한 투자 회수 시간을 단축할 수 있습니다(Renewable Energy Hub UK에 따르면). 난방 건물은 영국에서 전체 탄소 배출량의 21%를 차지하는 가장 큰 탄소 배출원 중 하나입니다. 저탄소 난방 솔루션은 영국이 2050년까지 순 탄소 배출량 0을 달성하겠다는 약속을 지킬 수 있는 열쇠가 될 것입니다.

열 펌프를 건물 난방에 사용할 경우 단순한 전기 저항 히터보다 훨씬 더 에너지 효율적이며, 열 펌프는 천연 가스와 같은 화석 연료를 연소하는 시스템보다 탄소 배출량이 더 적습니다. 열 펌프의 효율성은 주어진 열량을 전달하는 데 필요한 일이 전달되는 열량보다 훨씬 적기 때문입니다. 더 효율적인 전력 장치를 사용하면 주어진 양의 열을 전달하는 데 필요한 일을 더 줄일 수 있기 때문에 열 펌프의 효율성이 향상되어 더 친환경적이고 탄소 집약적입니다.

열 펌프와 같은 저탄소 및 효율적인 난방 시스템은 더 이상 비싸지 않을 것으로 예상되며, 곧 가스 보일러보다 구입 및 운영 비용이 더 저렴해질 것입니다. 새 프로그램의 목표 중 하나는 3년 이내에(2025년까지) 열 펌프 비용을 1/4~1/2 사이로 줄이는 것입니다. 시장 확장에 수반되는 기술 및 설계 개선과 생산량 증가는 열 펌프 비용 절감의 주요 원동력이 될 것으로 예상됩니다.

열 펌프는 압축기와 콘덴서 팬을 구동하기 위해 영구 자석(PM) 또는 BLDC(브러시리스 DC) 모터에 의존합니다. 이러한 모터에는 전자 구동 시스템이 필요합니다. 모터를 구동하는 전력 장치의 개선은 열 펌프 비용을 낮추는 데 중요한 역할을 합니다. 효율적이고 가성비가 뛰어난 모터 구동 설계는 빠르게 확장되는 열 펌프 시장에서 성공하는 데 필요하지만, 충분하지는 않습니다. 초기 목표의 기한이 3년으로 설정되어 시장 출시 시간이 적어도 멋진 디자인만큼 중요하게 되었습니다. 몇 주 더 짧은 디자인 주기는 시장 점유율 측면에서 큰 차이를 줄 수 있습니다.

통합 전원 모듈을 사용하면 개발 시간을 단축하고 부품 수를 줄일 수 있지만, 열 펌프 모터 구동 시스템에는 센서와 소프트웨어도 포함됩니다. 부품 수를 최대한 줄이고 시장 출시 시간을 단축하기 위해 다양한 센서와 직접 인터페이스할 수 있고, 정속 및 정토크 작동을 위한 소프트웨어와 번들로 제공되며, IEC 60335 및 60730을 포함하여 필요한 모든 국제 안전과 성능 기준을 충족하는 통합 모터 드라이브 IC를 사용할 수 있습니다. 정부는 2030년까지 열 펌프를 구매하고 운영하는 비용이 화석 연료 보일러와 동일한 목표를 달성할 수 있도록 업계와 협력하여 최선을 다하고 있으며, 시장이 확장되고 기술이 발전함에 따라 2025년까지 열 펌프의 비용이 대폭 낮아질 것으로 예상합니다. 이는 2035년까지 영국 가정에 설치되는 모든 난방 시스템에 대한 정부의 새로운 목표를 열 펌프와 같은 저탄소 기술을 사용하도록 지원하게 됩니다.

결론

Through the Heat and Buildings Strategy, the British government has set out its plan to incentivize people to install clean low-carbon heating systems like heat pumps, and it’s 영국 정부는 열 및 건물 전략(Heat and Buildings Strategy)을 통해 사람들이 열 펌프와 같은 깨끗한 저탄소 난방 시스템을 설치하도록 장려하는 계획을 수립했으며, 열 펌프 제조업체가 더 높은 효율성과 최대 50% 더 낮은 비용으로 혁신적인 설계를 신속하게 개발하도록 독려하고 있습니다. 고도로 통합되고 진화된 모터 드라이브 IC는 이를 가능하게 해주는 기술이 될 것입니다. 성공할 경우 이 전략은 50만 개 이상의 열 펌프를 설치하여 영국이 불안정한 글로벌 에너지 가격과 화석 연료에 대한 의존도를 크게 줄이고, 2035년까지 최대 240,000개의 일자리를 지원하게 됩니다. 파워 인테그레이션스(Power Integrations)는 다음을 포함하여 이러한 문제를 해결하는 다양한 레퍼런스 디자인을 제공합니다.

• RDR-851: BridgeSwitch BRD1260C IC를 사용하는 팬의 BLDC 모터용 50W 3상 인버터 설명
• RDR-852: FOC 작동에서 BridgeSwitch BRD1263C IC와 파워 인테그레이션스(Power Integrations)의 LinkSwitch-TN2 LNK3204D를 사용하는 고전압 BLDC 모터 구동용 200W 3상 인버터
• RDR-853: FOC 작동에서 BridgeSwitch BRD1265C IC와 파워 인테그레이션스(Power Integrations)의 LinkSwitch-TN2 LNK3204D를 사용하는 고전압 BLDC 모터 구동용 높은 써멀 성능 300W 3상 인버터

참조

영국 재생 에너지 허브(Renewable Energy Hub UK), https://www.renewableenergyhub.co.uk/main/heat-pumps-information/air-source-heat-pump-cost/

영국 정부, 청정 열 비용 절감 계획, https://www.gov.uk/government/news/plan-to-drive-down-the-cost-of-clean-heat