▲ 히트펌프 개념도(출처 : 기계연 기계기술정책, https://www.cloverleafmaintenance.co.uk/how-does-an-air-source-heat-pump-work/

인공지능(AI) 확산으로 데이터센터 전력 소비와 냉각 수요가 급증하는 가운데 산업 공정의 탈탄소화와 에너지 전환을 동시에 실현할 수 있는 핵심 기술로 히트펌프가 주목받고 있다. 특히 산업용 고온 히트펌프와 데이터센터 폐열 활용 기술이 탄소중립 시대의 전략 기술로 부상하면서 관련 산업 육성과 제도적 지원이 필요하다는 분석이 나왔다.

한국기계연구원(원장 류석현)은 글로벌 히트펌프 시장·기술·정책 동향을 분석한 ‘기계기술정책’ 제124호 ‘히트펌프, AI 시대 탄소중립을 위한 핵심 열에너지 전환기술’을 발간했다고 15일 밝혔다.

히트펌프는 저온의 열원에서 열을 흡수해 고온의 열을 생산하는 고효율 열변환 장치다. 화석연료 기반 보일러를 대체할 수 있을 뿐 아니라 산업·건물·데이터센터 부문의 열수요 전기화를 가능하게 하는 대표적인 에너지 전환 기술로 평가받는다.

기계연은 보고서를 통해 히트펌프가 단순 냉난방 설비를 넘어 산업 공정의 탈탄소화와 AI 데이터센터 냉각, 폐열 재활용을 연결하는 핵심 인프라로 자리매김하고 있다고 분석했다.

보고서에 따르면 글로벌 히트펌프 시장은 2024년 758억달러 규모에서 2030년 1,626억달러로 성장할 전망이다. 산업용 히트펌프 역시 제조업 공정의 탄소배출 저감을 위한 수단으로 빠르게 확산되고 있으며, 기술 경쟁의 중심도 산업용 고온 히트펌프와 친환경 자연냉매, 디지털 히트펌프, 데이터센터 폐열 활용 기술로 이동하고 있는 것으로 나타났다.

산업 부문은 전 세계 최종 에너지 소비의 약 40%를 차지하는 분야다. 이에 따라 화석연료 기반 공정열을 고온·대용량 히트펌프로 전환하는 것이 탄소중립 달성을 위한 핵심 과제로 꼽힌다.

또한 생성형 AI 확산과 함께 데이터센터 건설이 늘어나면서 냉각 에너지 수요도 급증하고 있다. 이에 데이터센터에서 발생하는 폐열을 지역난방망이나 산업단지 열원으로 재활용하기 위한 고온 히트펌프와 디지털 제어 기술의 중요성이 더욱 커지고 있다는 분석이다.

정책 환경도 변화하고 있다. 과거 보급 보조금 중심이었던 글로벌 히트펌프 정책은 전기요금 체계와 탄소가격제, 기술 실증, 제조 기반 지원 등을 포함하는 종합 정책 패키지 형태로 진화하고 있다.

정부 역시 ‘히트펌프 보급 활성화 방안’을 통해 2035년까지 히트펌프 350만 대 보급 목표를 제시한 바 있다.  보고서는 이를 산업용 고온·대용량 히트펌프와 데이터센터 폐열 활용 중심의 산업정책으로 확대할 필요가 있다고 강조했다.

기계연은 탄소중립기계연구소 산하 히트펌프연구센터를 중심으로 고효율·친환경 히트펌프 시스템과 핵심 기자재를 개발하고 있다. 또한 2025년 히트펌프 기술로드맵을 수립해 산업용 히트펌프, 디지털 트윈 기반 히트펌프, 데이터센터 냉각 기술 등의 중장기 개발 방향을 제시했으며, 대표 브랜드인 ‘케이히트업(KHEATUP)’을 중심으로 관련 기술 육성에 나서고 있다.

보고서는 국내 히트펌프 산업 경쟁력 강화를 위해 △산업용 고온·대용량 히트펌프 연구개발 투자 확대 △실증 인프라 구축 △자연냉매 전환을 위한 규제 개선 및 기술 가이드라인 마련 △디지털 히트펌프 및 데이터센터 폐열 활용 제도 기반 구축 △산학연 및 대·중견·중소기업 협력 생태계 강화 △국제협력 확대 등이 필요하다고 제언했다.

이운규 기계연 기계정책센터 책임연구원은 “히트펌프는 산업 공정 탈탄소화의 핵심 수단이자 전력·열·데이터 인프라를 연결하는 차세대 에너지 전환 플랫폼”이라며 “AI 데이터센터 확산과 자연냉매 전환, 산업용 고온 공정열 탈탄소화가 동시에 진행되는 지금이 관련 기술과 핵심 부품, 실증 인프라, 제도 기반을 확보할 수 있는 중요한 시기”라고 말했다.