The available hydrothermal energy from river water and raw water were estimated as 653,645 and 140,106 TJ/year in South Korea. In summer season, river water source heat pump is more efficient than the air source heat pump due to the relatively low heat source temperature. In winter season, however, the efficiency of the water source heat pump may decrease due to the low river water temperature, and the operation may not be possible under the sub zero condition. The demonstration project to install and test of water source heat pump system (1,750 kW) has been started since 2021 in Han River Basin Headquarters. A TES (thermal energy storage) was also installed for stable heating and cooling operation and load transfer effects. In addition, the operation control method was designed and established to compensate for the heat source temperature using heat stored in the TES during winter. It is expected that the utilization rate of the hydrothermal system in winter will be increased by the heat compensation operation using the TES.