한국기계연구원이 인공지능(AI) 확산에 따른 데이터센터 냉각 수요 증가와 산업 공정 탈탄소화에 대응하기 위해 산업용 고온·대용량 히트펌프와 데이터센터 폐열 활용 기술을 전략적으로 육성해야 한다고 제안했다.

기계연은 15일 글로벌 히트펌프 시장·기술·정책 동향을 분석한 「기계기술정책」 제124호 ‘히트펌프, AI 시대 탄소중립을 위한 핵심 열에너지 전환기술’을 발간하고, 히트펌프 산업 경쟁력 확보를 위한 연구개발 및 제도 정비 방향을 제시했다.

히트펌프는 저온 열원에서 열을 흡수해 고온 열을 생산하는 열변환 기기다. 기존 화석연료 기반 보일러를 대체할 수 있어 건물 냉난방뿐 아니라 산업 공정열 생산, 데이터센터 냉각, 폐열 회수 분야에 적용될 수 있다.

보고서에 따르면 글로벌 히트펌프 시장은 2024년 758억 달러에서 2030년 1,626억 달러 규모로 확대될 전망이다. 산업용 히트펌프는 제조 공정에서 발생하는 탄소배출을 줄이기 위한 대안으로 검토되고 있으며, 주요 기술 개발 분야는 산업용 고온 히트펌프, 자연냉매 적용, 디지털 제어, 데이터센터 폐열 활용이다.

산업 부문은 세계 최종 에너지 소비의 약 40%를 차지한다. 보고서는 산업 공정에서 사용되는 화석연료 기반 열원을 전기 기반 고효율 열 시스템으로 전환하는 것이 탄소 감축 과제라고 분석했다. AI 데이터센터 증가에 따라 냉각 과정에서 발생하는 폐열을 지역난방망이나 산업단지 열수요와 연계하는 방안도 제시했다.

정책 측면에서는 히트펌프 지원 정책이 보급 보조금 중심에서 전기요금 체계, 탄소가격, 기술 실증, 제조 기반을 포함하는 방식으로 확대되고 있다고 봤다. 정부는 ‘히트펌프 보급 활성화 방안’을 통해 2035년까지 히트펌프 350만 대 보급 목표를 제시한 바 있다.

기계연은 탄소중립기계연구소 산하 히트펌프연구센터를 중심으로 고효율·친환경 히트펌프 시스템과 핵심 기자재 연구를 진행하고 있다. 2025년 히트펌프 기술로드맵에서는 산업용 히트펌프, 디지털 트윈 히트펌프, 데이터센터 냉각 기술의 중장기 개발 방향을 제시했다.

보고서는 국내 히트펌프 산업 경쟁력 확보를 위한 과제로 산업용 고온·대용량 히트펌프 연구개발 확대, 실증 인프라 구축, 자연냉매 전환을 위한 규제 정비, 데이터센터 폐열 활용 제도 기반 마련, 산학연 협력 및 국제협력 강화를 제안했다.

이운규 기계연 기계정책센터 책임연구원은 “히트펌프는 산업 공정 탈탄소화와 전력·열 인프라 전환을 함께 다룰 수 있는 기술”이라며 “고온·대용량 히트펌프와 핵심 부품, 실증 기반을 함께 확보해야 한다”고 말했다.