바다의 온난화가 가져오는 의외의 혜택과 그 영향 - 히트펌프가 바다를 구할 수 있을까? 마린 히트웨이브 시대의 열 순환 변화

1. 바다가 "거대한 버퍼"가 된 결과

지구 온난화로 인한 여분의 열의 90% 이상을 바다가 흡수하고 있으며, 1971–2016년의 평균 흡열은 200 TW에 달합니다 — 이는 인류의 총 1차 에너지 수요의 10배 규모입니다. 표층 75 m의 온도 상승 속도는 10년마다 0.11 ℃입니다. 해수면 아래에 축적된 열은 해양 열파(MHW)를 빈번하게 발생시키며, 생태계와 어업에 심각한 타격을 주고 있습니다.

2. "나쁜 이야기"만은 아닐까?

독일 신문 WELT(2025년 7월 26일자)은 〈Wärmepumpen – Das Meer erwärmt sich – das hat auch eine gute Seite〉에서 "따뜻해진 해수를 도시 난방에 활용할 수 있다"는 관점을 제시했습니다. 해수는 겨울에도 공기보다 높은 비열을 가지며, 안정적인 2–10 °C를 유지합니다. 이를 열원으로 사용하면 공기 열원보다 COP(성적계수)가 높고, 저소음으로 도시 지역에도 설치하기 쉽습니다. 스톡홀름의 로프스텐 해수 HP(1986년 가동)는 6기 총 180 MW로, 취수 15 m, 반환수 0.5 °C라는 운영을 30년 이상 지속하고 있습니다.

3. 최신 프로젝트와 기술 트렌드

• 에스비야우(덴마크) : 2025년 6월 가동, 70 MW의 CO₂ 냉매 SWHP. 목질 바이오매스 보일러와 전기 보일러와 하이브리드로 2.5만 가구를 난방.

• 고셰부르그(스웨덴) : 160 MW 시스템은 최대 50 MW의 단일 HP를 포함하며, 해수 3 °C에서도 80 °C 급탕이 가능합니다.

• 심층 해수를 냉방에 사용하는 DWS–C : 토론토와 하와이에서는 여름철에 4 °C의 심층수를 사용하여 사무실을 직접 냉각하고, 전력을 90% 절감합니다.

최근에는자연 냉매 CO₂와암모니아 채용이 주류입니다. 해수 부식 대책으로 티타늄 열교환기와 역세척 시스템을 병행하여, 염해 유지 비용은 연간 발전량의 1–2%에 해당한다고 추산되고 있습니다.

4. SNS의 목소리

• Reddit r/climate의 오토모더레이터는 "화석 연료 난방을 전기 히트펌프로 대체하라"며 개인 행동의 중요성을 강조합니다.

• RealClimate 포럼에서는 "상층 해양의 이상 온도 상승이야말로 경고이지만, 열을 빼앗는 기술로서 SWHP를 가속해야 한다"는 긍정적인 논의가 있습니다.

• 기술 블로그에서는 "해수 온도를 0.1 ℃ 낮추려면 수백 GW급이 필요하다"며 규모감을 냉정하게 지적하면서도, "지역 한정이라면 연안 도시의 열섬 완화에 기여할 수 있다"는 평가도 있습니다.

5. 생태계 영향과 규제

취수 및 방수로 인한 미세 생물의 흡입이나 국소 염분 농도 변화를 회피하기 위해, 유럽에서는

• 취수구에 5 mm 메쉬

• 흡입 속도≤0.15 m/s

• 방수 지점에서 ΔT≤3 K를 의무화하고 있습니다.
  실증 단계의 에코 모니터링에서는 플랑크톤 개체 수의 현저한 감소는 보이지 않으며, 신중한 스케일링이 권장되고 있습니다.

6. 경제 및 정책 전망

IEA는 2030년 시점에서 세계의 대규모 수열원 HP 용량을 1 GW→8 GW로 끌어올리면, 도시 난방 유래의 CO₂ 배출을 연간 1.4 Mt 줄일 수 있다고 추산합니다. 유럽 그린딜에서는 **"블루 히트" 보조금**을 창설하여, 도입 비용(평균 130 €/kW)을 25% 부담합니다. 오프피크 재생 에너지 전력을 흡수하는 "열의 대규모 저장"으로서의 역할도 중시되고 있습니다.

7. 일본에의 적용 가능성

도쿄만·오사카만은 겨울철 수온 약 10 °C로 높고, 얕은 수역에서도 동결 위험이 작습니다. 만안부의 하수 열 이용과 결합하면, 임해 부도심의 데이터 센터나 집합 주택의 탈가스 보일러화가 기대됩니다. 과제는 ①해역 점용 허가 ②해수 탁도에 의한 열교환기 오염 ③재생 에너지원 확대와의 동기화입니다. 국토교통성의 항만 재생 에너지 펀드나 GX 리그 실증에 포함하는 움직임이 시작되고 있습니다.

8. 향후 연구 주제

1. 해수 HP와 담수화(RO/MEH) 플랜트의 폐열 통합

2. 소형 모듈러 원자력(SMR)과의 하이브리드로 베이스 부하 열 공급

3. AI 예측에 의한 해양 열파와 열 수요의 동시 최적 운영

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