2.1 단독주택 난방 현황

대한민국 단독주택의 난방방식 분포는 KOSIS 통계표⁽⁴⁾, 지역별 난방방식 최근 4년(2020~2023년) 현황은 다음과 같은 추이를 보이고 있다. 도시가스 난방의 비중은 꾸준히 증가하여 단독주택 난방의 독보적 이치를 차지하고 있으며, 등유(석유) 보일러와 연탄 난방의 비중은 감소 추세에 있습니다. Table 1은 연도별 주요 난방 방식의 가구 비중 변화를 요약한 것이다.

2.2 단독주택 난방 방식

국내 단독주택의 난방 방식별로 정리하면 다음과 같다.⁽⁵⁾

◦ 도시가스 난방: 단독주택의 주요 난방 연료로서 지속적인 보급 확대 추세에 있으며 2015년 전체 가구 기준 도시가스 보일러 사용률이 64.4%로 가장 높았으며 2010년에 비해 4.9%p 증가한 바 있다. 이후 2020년대에도 도시가스 보급률이 상승하여, 단독주택에서 도시가스 난방 비중은 약 60%대 중반에서 70% 이상으로 높아졌다. 이는 도시가스 배관망 확충과 노후주택의 난방설비 교체 등의 영향으로 보인다. 예를 들어 2020년 기준 도시 지역 가구의 72.5%가 도시가스 보일러를 사용하고 있으며, 읍 지역 등 도시가스 공급이 이루어진 읍면부에서도 지속적으로 도시가스 보급률이 높아지는 추세이다.

◦ 석유(등유) 보일러 난방 : 농촌지역 단독주택을 중심으로 이용되어 왔으나, 최근 감소 추세가 뚜렷하다. 2015년 전체 가구 기준 등유 보일러 비중은 12.1%였으나 2010년에 비해 3.7%p 감소한 바 있다. 2020년 경 농촌 가구의 32.9%가 기름보일러로 난방하는 것으로 나타났으나, 이는 도시가스 보급이 미흡한 지역에 한정된 현상이다. 도시지역의 경우 석유 보일러 사용률은 5% 미만으로 낮다. 2020년 이후 농촌 난방 인프라 개선과 유류 비용 부담 증가로 등유 보일러 사용은 지속 감소하여, 2023년에는 단독주택의 등유 난방 비중이 10%대 중반 수준까지 떨어진 것으로 추정된다.

◦ LPG 보일러 난방 : 프로판가스(LPG)는 도시가스 미공급 지역의 단독주택에서 보완적으로 사용된다. 농촌 지역 단독주택의 약 7.3%가 LPG 보일러를 사용하고 있으며, LPG 소형 저장탱크 보급 사업 등을 통해 일부 농촌 마을에 공급망을 구축한 사례가 있다. 하지만 LPG 연료비가 상대적으로 비싸고 편의성이 떨어져, 도시가스가 도달하지 않는 지역을 제외하면 사용 가구가 많지 않다. 2020년대 들어 LPG 보일러 비중은 약 5% 내외에서 소폭 감소하는 추이를 보이고 있다.

◦ 전기 난방 : 전기보일러나 전기판넬, 히트펌프 등을 활용한 전기난방은 최근 관심이 증가하고 있으나, 전체 단독주택 중 10% 미만의 비중을 차지하고 있다. 농촌의 전기보일러 사용 비율은 약 9.4%로 나타나 도시(주로 전기장판 사용 등) 보다 높은 편이며, 이는 도시가스 미보급 지역에서 등유 대신 전기로 난방을 보조적으로 활용한 결과로 보인다. 2020년 이후 신재생에너지와 결합한 전기난방(지열 히트펌프 등) 보급이 일부 진행되었으나, 전기요금 인상 등의 영향으로 급격한 증가는 이루어지지 않아 비중이 한 자릿수 중반 정도에 머물고 있다.

◦ 연탄 난방 : 연탄보일러 및 연탄아궁이를 사용하는 가구는 크게 감소하였다. 2014년 약 16만 8천 가구에 달했던 연탄 사용 가구는 2023년 7만 4,167가구로 55.9% 감소하였고, 특히 최근 2년(2021~2023년) 사이 전국적으로 8.5% 줄어들었다. 단독주택 중 연탄으로 난방하는 비율은 1% 안팎에 불과하며, 해마다 줄어드는 추세이다. 다만 에너지 취약계층이 밀집한 일부 지역(예: 대구, 제주 등)에서는 연탄 가격 대비 다른 연료비 급등으로 연탄 사용이 일시적으로 증가한 사례도 있다. 그럼에도 전국적인 추세로 보면 연탄 난방은 오래된 주택의 개보수나 거주자 교체 등을 통해 점차 사라져가는 추세이다.

◦ 지역난방 : 지역난방(중앙집중식 난방 포함)은 아파트 단지 위주로 공급되는 방식으로, 단독주택에서는 사실상 사용되지 않고 있다. 통계에 따르면 농촌 가구의 중앙난방, 지역난방 이용률은 합하여 3.8%에 불과하며, 이는 농촌에서도 공동주택에 한정된 비율이다. 단독주택 거주 가구는 독립난방을 사용하므로 지역난방 비중은 거의 0%에 가깝다. 2015년 대비 2020년까지도 중앙난방 방식의 이용률은 지속 감소하는 추세였으며, 단독주택 분야에서는 의미 있는 변화가 없다.

3.1 전제 조건

2023년 대한민국 단독주택(일반․다가구 포함)은 약 3,218,571 호에 달하며, 아파트 등 공동주택보다 난방에 더 많은 에너지를 소비하는 것으로 알려져 있다.⁽⁶⁾ 중부지역 기준으로 단독주택의 단위면적당 연간 난방 에너지소비량은 아파트보다 30 ~ 50%가량 높다. 이는 단독주택의 단열성능과 난방효율이 상대적으로 낮기 때문으로 추정된다. 현재 단독주택 난방에는 도시가스(천연가스), 등유 보일러, LPG 보일러, 연탄보일러 등이 주로 사용된다. 도시지역 단독주택은 도시가스 보급률이 높으나, 농촌지역 단독주택은 등유․LPG․전기․화목 보일러 사용 비율이 상대적으로 높으며 96% 이상이 개별난방을 사용하고 있다. 이 논고에서는 향후 10년에 걸쳐 모든 단독주택의 난방을 기존 화석연료 보일러에서 고효율 전기히트펌프로 전환한다고 가정한다. 단독주택 수와 에너지 소비 특성을 바탕으로, 전환 전후의 에너지 소비량과 CO₂ 배출량을 산정하고 연간 및 10년 누적 감축량을 추정한다. 주요 전제는 다음과 같다.

◦ 단독주택 수: 약 3,218,571호(2023년 통계청 KOSIS 기준 향후 큰 변동 없다고 가정)

◦ 평균 난방 및 급탕 에너지소비량 : 가구 당 약 1.66 toe/년(약 19,306 kWh/년, 가구 당 평균 에너지소비량) 중 난방 및 급탕 에너지소비량은 총 68% 정도이므로 1.13 toe/년(약 13,142 kWh/년)으로 가정 - 단독주택 에너지소비 Intensity와 평균면적을 고려한 추정

◦ 연료별 CO₂ 배출계수^(7,8)(연료별 국가 고유 발열량 및 배출계수는 에너지법 시행규칙 제5조(에너지열량 환산기준)) : 도시가스 56,100 kgCO₂/TJ, 등유 73,200 kgCO₂/TJ, LPG 64,000 kgCO₂/TJ, 연탄(무연탄) 95,100 kgCO₂/TJ(연료용)

◦ 히트펌프 계절성능지표(SPF) : 3.0(고효율 히트펌프의 경우 보일러 대비 보수적으로 약 3.0배 효율 향상)

◦ 전력 배출계수(2024년 승인 국가 온실가스 배출 계수)⁽⁸⁾ : 0.4517 tCO₂/MWh(2024년 국내 소비단 기준 CO₂ 배출계수)

3.2 연료별 난방 에너지소비와 CO₂ 배출량(전환 이전)

전환 이전 단독주택 난방/급탕 부문의 연간 에너지소비량은 약 364만 toe 수준으로 추산된다(1.13 toe/단독주택 1호당 × 3,218,571호). 이를 연료별로 보면 상당수가 도시가스를 사용하고, 농촌 등을 중심으로 등유와 LPG 사용 비중도 적지 않으며, 연탄 사용은 약 1% 미만으로 매우 적은 편이다. 각 연료의 연소 시 CO₂ 배출계수를 적용하여 산정한 연간 CO₂ 배출량은 총 약 1,000.24만 톤에 이르는 것으로 추정된다. Table 2는 주요 난방연료의 배출계수와 단독주택 부문의 연간 에너지소비량 및 CO₂ 배출량을 요약한 것이다.

상기 결과에서 알 수 있듯이, 단독주택 난방/급탕으로 인한 연간 직․간접 CO₂ 배출량은 약 10.00 백만 톤 규모이다. 이는 2023년 기준 건물부문 CO₂ 배출량 44.2 백만 톤(KOSIS 통계치)의 22.6%, 국가 총배출 624.2 백만 톤의 1.6%의 부분을 차지하는 양이다.⁽⁵⁾

3.3 히트펌프 전환 시 에너지소비량

고효율 전기식 히트펌프로 난방을 전환하면 동일한 열에너지를 생산하는 데 필요한 1차 에너지가 크게 감소한다. 히트펌프는 외기 등의 열원을 활용하여 전기만으로 구동되며, 일반 가스보일러 대비 에너지 효율이 약 3.0배에 달한다. 예를 들어 SPF(Seansonal Peformance Factor) = 3.0인 히트펌프는 전기 1을 투입해 열에너지 3.0을 얻는다. 반면 보일러는 연료 1을 태워 얻는 열이 거의 1에 불과하다(효율 ~ 90% 가정). 단독주택 전체를 히트펌프로 난방/급탕할 경우 연간 전력 소비량은 약 14.08 백만 MWh(약 1.21 백만 toe, 전기난방 포함) 수준으로 예상된다. 이는 전환 전 화석연료로 공급되던 열수요를 SPF 3.0 기준으로 전기로 대체한 양이다. 구체적으로, 전환 전 난방열 총수요가 3.64 백만 toe라면, 전환 후 필요한 전기는 그 약 1/3 수준 (1.21 백만 toe)으로 줄어든다. 이처럼 에너지 소비 구조가 화석연료에서 전기로 전환됨에 따라, 배출 양상도 연료 연소 직접배출에서 전력생산 부문의 간접 배출로 이동한다. 현재 전력 생산 시 CO₂ 배출계수는 약 0.4517 kgCO₂/kWh(0.4517 tCO₂/MWh)로 화석연료 연소 대비 낮은 편이다. 이는 우리나라 전력 믹스에 석탄․LNG뿐 아니라 원자력, 신재생 등이 포함되어 있기 때문이다. 결과적으로, 같은 난방열을 공급할 때 CO₂ 배출이 줄어드는 효과가 발생한다. 요약하면, 히트펌프 전환 후 단독주택 난방/급탕 부문에서는 연료 연소로 인한 직접배출이 제로(0)가 되고, 대신 전력사용으로 인한 간접배출만 발생하는데 소비에너지가 약 1/3로 감소하고 전기배출계수도 적용되므로, 난방으로 인한 CO₂ 배출은 크게 줄어들게 된다.

3.4 CO₂ 저감량 예측

전술한 전제 하에, 단독주택 난방을 전량 히트펌프로 전환하면 연간 CO₂ 배출량은 약 636 만 톤으로 감소할 것으로 추정된다. 전환 이전의 1,000 만 톤과 비교하면 매년 약 364 만 톤의 CO₂를 감축하는 효과가 있다. 다시 말해 단독주택 난방/급탕부문의 온실가스 배출을 약 36% 감축하게 된다.

정부가 설정한 2030년 건물부문 감축목표(2018년 대비 -30%)에도 크게 기여할 수 있는 수준이다. 연료별로 보면, 도시가스 보일러 대비 히트펌프 전환 시 CO₂ 배출계수(간접배출 기준)는 대략 다음과 같다.

◦ 도시가스 보일러: 연소배출계수 ≈ 56 kgCO₂/GJ(보일러효율 0.9 감안 시 ≈ 62 kgCO₂/GJ 열)

◦ 전기 히트펌프: 전력배출계수 ≈ 122 kgCO₂/GJ, SPF=3.0 적용 시 ≈ 40.7 kgCO₂/GJ 열

즉, 천연가스 대비 난방열 단위당 배출량이 30% 정도로 떨어진다. 등유나 연탄 대비로는 감축효과가 더욱 크다. 건물부문 탄소중립 시나리오 상 2050년까지 건물 직접배출 88.1% 감축목표, 단독주택의 화석연료 난방을 전기화하면 난방/급탕 직간접 배출을 약 36% 줄일 수 있어 이러한 목표 달성에 기여할 수 있다.

현실적으로 단독주택 난방의 히트펌프 전환은 점진적으로 이루어질 것이다. 향후 10년에 걸쳐 꾸준히 보급이 확대되어 10년 차에 전환 완료된다고 가정하면, 연도별 CO₂ 감축량은 초기에 작다가 점차 증가하게 돈다. 1년 차 약 36.4 만 톤에서 시작하여 10년 차에는 연간 364 만 톤 감축에 도달하며, 10년간 누적 감축량은 약 2002.0 만 톤에 이를 수 있다. 본 시나리오는 10년간 균등하게 전환(매년 10%p씩 보급)한다고 보고 10년 차 이후에는 매년 약 364 만 톤의 CO₂가 지속적으로 감축되며, 누적 감축량은 전환 후 해가 지날수록 선형적으로 증가한다. Table 3에 연차별 세부 내역을 정리했다.