21세기 에너지문제(고유가, 자원안보, 기후변화)는 인류가 해결해야 할 중대한 도전이 되고 있다. 무엇보다도 지구온난화의 기후변화문제는 더욱 심각하고 중대한 도전이다.

그 해결책을 찿기 위하여 UN을 비롯한 주요 선진국들은 다양한 노력을 기울이고 있다. 공통적으로 제시되고 있는 긍극적 해결책의 핵심은 획기적인 에너지기술력으로 비화석연료(carbon-free)?청정 에너지를 사용하는 것으로 요약된다.

 지난 2007년 12월 인도네시아 발리에서 개최되었던 제13차 기후변화협약 당사국 총회에서는 포스트 교토, 즉 2012년 이후의 온실가스감축에 대한 추진방향에 대해 논의되었으며 그 결과로 발리로드맵이 채택된 바 있다. 발리로드맵에서는 지금까지 온실가스감축 의무부담이 38개 선진국에만 한정되어 있었던 것을 다른 선진국으로도 확대하도록 합의한 바 있다.

이에 따라 우리나라도 제2차 의무감축기간인 2013년부터 온실감축 의무부담은 피할 수 없을 것으로 보인다.

기후변화협약에 대응한 온실가스배출의 저감은 멀지 않은 장래에 각 부문의 에너지사용을 압박하게 될 것이므로 국제환경규제 추세에 능동적으로 대응해 나가야 할 것이다. 특히 온실가스의 80% 이상이 에너지소비에서 발생하고 있기 때문에 각 부문별 에너지의 효율적 사용이 기후변화협약에 대한 일차적 방안으로 부각되고 있다.

 특히 전체 에너지사용량의 22.5%를 차지하는 가정 및 상업부문은 쾌적한 생활환경의 추구와 건물의 대형화, 고층화로 에너지사용량은 더욱 증가할 전망이다. 가정 및 상업용 에너지사용량 중에서 냉난방, 급탕용 에너지소비비율은 약 82%를 차지하고 있으며, 현재와 같이 60℃ 미만의 냉난방, 급탕열을 생산하기 위해 고온·고질의 화석연료를 소비한다는 것은 에너지·환경면에서 불합리함으로, 어 이 부문의 에너지이용 효율화대책이 필요하다. 

한편, 도시지역내에는 아직 사용하고 있지 않는 해수, 하천수, 하수 등 온도차에너지(여름은 대기보다 차갑고 겨울은 대기보다 따뜻한 물)와 소각장이나 공장 등에서 버려지고 있는 폐열 등 각종 미활용에너지가 대량으로 부존하고 있다. 대부분의 미활용에너지는 저온열에너지이나 기술적으로는 최근 열펌프(heat pump) 기술 등의 진전으로 저온의 미활용에너지를 이용한 지역열공급을 가능하게 하고 있다.

스웨덴, 덴마크, 노르웨이 등 북유럽에서는 1980년대초부터 온도차에너지를 이용한 지역난방을 실시하고 있으며, 이웃 일본의 경우 2012 년 민생용 에너지 수요량의 10 %를 미활용에너지로 공급한다는 목표로 관련 기술개발과 함께 보급촉진시책을 1991년부터 실시하고 있다.

미활용에너지이용시스템은 기존의 냉난방시스템에 비해 에너지절약은 물론, 도시 및 지구환경 개선, 전력평준화 효과 등을 기대할 수 있다.  그러나 대부분의 미활용에너지들은 함유된 이물질, 이용하기에 적절하지 않은 온도차, 밀도가 낮고 불안정하며 계절에 따라 변화하는 온도 등으로 인하여 현재의 기술로는 그 사용에 많은 문제점이 있으므로 이에 적절한 기술개발이 선행되어야 경제적인 이용이 가능하다.
 
특히 온도차에너지 이용의 경우, 8~15℃의 열원수를 이용하여 지역난방 열공급을 위해서는 70℃ 이상 열펌프에서 승온이 필요하며, 따라서 승온폭이 약 60℃의 고온출력 지역난방용 열펌프를 개발 및 COP 향상기술 개발이 당면과제인 동시에 핵심 애로기술이다.

또한, 오염 및 부식성이 강하므로 열펌프시스템의 내구성을 확보하기 위한 전처리기술 및 열교환기의 고효율화가 필요하다. 이와 함께 경제성 제고를 위한 사회기반시설로서의 배관망 설치, 초기투자비 증가분에 대한 보조금 지원 등 시책 마련이 필요하다.

세계는 지금 소리없는 에너지전쟁이 한창이다. 화석연료 고갈로 인한 고유가와 세계적 관심이 집중되는 기후변화에 현명하게 대처하기 위해서는 화석에너지 사용을 지양하고 청정에너지인 각종 미활용에너지를 공급하여 지속가능한 자원순환형 도시에너지공급시스템을 조성해야 할 것이다.