AI 데이터센터 폐열, 산업용 히트펌프가 잡는다

인공지능(AI) 확산으로 데이터센터 전력 사용과 폐열 배출이 급증하면서, 버려지는 열을 다시 산업용 에너지로 돌리는 히트펌프가 새 해법으로 떠오르고 있다. 한국기계연구원은 산업 공정 탈탄소화와 데이터센터 냉각을 동시에 해결할 수 있는 고온·대용량 히트펌프를 국가 전략기술로 육성해야 한다고 제안했다.


한국기계연구원은 최근 발간한 ‘기계기술정책’ 제124호에서 산업용 고온·대용량 히트펌프와 데이터센터 폐열 활용 기술을 중심으로 한 에너지 전환 전략을 제시했다. 보고서는 화석연료 보일러에 의존해 온 산업 공정열을 전기 기반 히트펌프로 대체하면, 탄소 배출과 에너지 비용을 동시에 줄일 수 있다고 분석했다.

히트펌프는 저온 열원을 끌어올려 고온의 열로 공급하는 장치로, 전기를 동력으로 삼기 때문에 연소 과정에서 직접 배출이 발생하지 않는다. 특히 24시간 가동되는 데이터센터에서 나오는 저온 폐열을 모아 승온한 뒤, 인근 공장의 공정열이나 지역난방 열원으로 공급하면, 전력 피크 완화와 열에너지 재활용 효과를 동시에 거둘 수 있다는 설명이다.

이운규 한국기계연구원 기계정책센터 책임연구원은 “히트펌프는 산업 공정 탈탄소화의 핵심 수단이자 전력·열·데이터 인프라를 하나로 묶는 에너지 전환 플랫폼”이라며 “AI 데이터센터 확산과 자연냉매 전환, 고온 공정열 탈탄소화가 한꺼번에 진행되는 지금이 기술·시장 기반을 동시에 키울 골든타임”이라고 말했다.

정부는 이미 ‘히트펌프 보급 활성화 방안’을 통해 2035년까지 350만 대 보급을 목표로 제시한 상태다. 한국기계연구원은 현재 가정·상업용 중심인 정책 초점을 산업용 대용량 설비와 데이터센터 폐열 활용까지 넓혀야 실질적인 감축 효과를 거둘 수 있다고 지적했다.

기계연은 탄소중립기계연구소 산하 히트펌프연구센터를 통해 고온·대용량 히트펌프와 디지털 제어 기술, 자연냉매 기반 시스템 등 핵심 기술 개발을 진행 중이다. 자체 브랜드 ‘케이히트업(KHEATUP)’을 앞세워 산업용 실증과 상용화 로드맵도 구체화하고 있다.

보고서는 국내 히트펌프 산업이 글로벌 시장에서 경쟁력을 확보하기 위해 다섯 가지 정책 과제를 제시했다. 우선 산업용 고온·대용량 히트펌프에 대한 연구개발(R&D) 투자와 실증 인프라를 대폭 확충해, 고온 공정열 분야에서 선도 기술을 확보해야 한다고 강조했다.

강화되는 환경 규제에 대응하기 위해 자연냉매 전환을 뒷받침할 규제 정비와 기술개발 가이드라인을 마련하는 것도 시급한 과제로 꼽혔다. 데이터센터 폐열 활용과 디지털 히트펌프 확산이 실제 시장에서 작동할 수 있도록 관련 제도와 전력·열 요금 체계, 인센티브 구조를 손질해야 한다는 지적도 담겼다.

이와 함께 정부의 ‘히트펌프 보급 활성화 방안’을 산업정책 차원으로 격상해, 가정·상업용을 넘어 산업용과 데이터센터용 설비까지 포괄하도록 정책 범위를 넓혀야 한다고 주문했다. 산학연과 대·중소기업이 함께 참여하는 개방형 생태계를 구축하고, 해외 연구기관·기업과의 공동 연구 및 표준 협력을 확대해 글로벌 시장 진출 기반을 다져야 한다는 제언도 덧붙였다.