🔎 3줄 요약
- 기후 변화와 AI 기술 확산 속에서 냉난방공조(HVAC) 기술이 핵심 인프라 산업으로 주목받고 있습니다.
- 삼성과 LG를 비롯한 글로벌 기업들이 산업용·생활용 공조 시장을 전략적으로 공략하는데요.
- 고효율 히트펌프, 액침 냉각 등 신기술 경쟁이 가속화되며 HVAC는 에너지 전환 시대의 필수 기술로 떠오릅니다.
삼성전자와 LG전자가 나란히 유럽 냉난방공조(HVAC) 전문기업을 인수했습니다. 각각 독일과 노르웨이에 있는 기업인데요. 삼성은 산업용 냉각 시스템, LG는 생활 밀착형 온수 솔루션을 강화하기 위한 전략적 행보입니다.
기후 위기와 에너지 전환 흐름 속에서 공조 기술이 다시 주목받고 있습니다. 오늘 <테크 한입>에서는 글로벌 HVAC 시장이 왜 다시 커지는지, 삼성·LG는 어떤 전략으로 뛰어들었는지, 그리고 AI 데이터센터, 히트펌프, 액침 냉각 등 최신 기술 흐름까지 차근차근 짚어보겠습니다.
냉난방공조 기술이 뭐야?
🌬 냉난방공조 기술이란?
냉난방공조는 냉방, 난방, 공기 조화의 줄임말입니다. 공간 온도와 습도, 공기 흐름을 적절하게 조절해서 원하는 환경을 만드는 기술 혹은 시스템을 말하죠. 덥고 습한 여름날에 실내 공간을 뽀송하고 시원하게 만들어주는 에어컨과 제습기가 대표적인 예입니다. 영어로는 Heating(난방), Ventilation(환기), Air Conditioning(냉방)의 앞 글자를 따서 HVAC라고 부릅니다.
HVAC 시스템은 외부 공기와 내부 공기를 혼합해 흡입하는 과정부터 시작됩니다. 필터는 공기 속의 먼지와 오염물질을 걸러내고, 깨끗하게 정화합니다. 공기는 깨끗해진 상태에서 냉난방에 들어갑니다. 냉방 과정에서는 냉매가 증발기에서 실내 공기 중의 열을 흡수해 냉각합니다. 이때 공기를 내보내는 장치인 팬(fan)이 실내로 시원한 공기를 공급합니다. 시원한 공기로 가득 찬 공간은 시원해집니다. 난방의 경우에는 가열 코일이 공기를 데우고, 다시 팬이 따뜻한 공기를 실내로 보내는 방식으로 작동합니다.
습도 조절도 중요한 기능입니다. 냉각 중에는 공기 중 수증기가 응축되며 자연스럽게 제습이 이뤄집니다. 반대로 겨울처럼 건조한 환경에서는 가습 장치가 수증기를 공급해 습도를 조절합니다. HVAC 시스템은 팬과 공기 통로를 의미하는 덕트(duct)를 통해 실내에서 공기를 옮기면서 순환시킵니다. 사용이 끝난 공기는 배기 덕트를 통해 외부로 배출합니다.
마지막으로 열 회수 기술을 활용하면 에너지 효율을 극대화할 수 있습니다. 예를 들어 겨울철에는 배출되는 따뜻한 공기의 열을 이용해, 외부의 찬 공기를 동시에 가열하는 겁니다. 미리 외부의 공기를 가열해서 들이면 에너지를 두 번 쓰지 않아도 되니 손실은 줄어들고, 쾌적한 공기를 더 빨리 만들 수 있습니다.
♻️ 최적의 환경을 만든다
공간의 규모나 용도에 따라 공조 시스템은 다른 방식으로 작동합니다. 대표적인 구분은 설비 크기와 제어 방식에 따라서 중앙 공조, 개별 공조, 하이브리드 공조 시스템으로 나눌 수 있습니다. 중앙 공조 시스템은 대규모 건물, 공장, 호텔 등에서 주로 사용됩니다. 중앙 설비에서 냉방과 난방을 하고, 덕트를 통해 각 공간에 공기를 분배합니다. 통합해서 제어할 수 있고 열원이 많이 필요하지 않아 효율적이지만, 초기 설치 비용이 많이 든다는 점은 단점인데요. 덕트로 공기가 옮겨지는 동안 온도가 처음과는 달라질 수 있기 때문에 개별 공간의 온도를 섬세하게 조절하는 데도 한계가 있죠.
개별 공조 시스템은 사무실이나 주택처럼 작은 공간에서 많이 쓰입니다. 각 공간에 별도의 장치를 설치해 낭난방하고, 사용자의 취향에 따라 온도와 바람량을 개별 설정할 수 있습니다. 원하는 대로 공기를 섬세하게 바꿀 수 있다는 점에서 유연하지만, 여러 군데에서 각자의 설비를 동시에 사용하기 때문에 에너지 효율은 상대적으로 낮은 방식입니다.
중앙식의 에너지 효율과 개별 공조 시스템의 유연성을 살려낸 방식이 하이브리드 공조 시스템입니다. 주요한 공간은 중앙 공조로 관리하고, 세부적으로 공기를 섬세하게 조절해야 하는 곳이 있으면 독립적인 장치를 설치해 보완하는 것입니다. 덕분에 최근 친환경 건물에서 많이 채택되고 있습니다.
냉난방공조가 주목받는 이유
♨️ AI, 열을 낸다
바야흐로 AI의 시대. AI 학습에 필요한 AI 칩, 데이터센터 등 각종 인프라가 급격히 늘어나는 추세입니다. 특히 AI 서버는 AI 모델 학습과 추론, 클라우드 서비스, 빅데이터 분석까지 동시에 수행하기 때문에 일반 데이터센터보다 훨씬 많은 열을 발생시킵니다. 기존 데이터센터 대비 AI 데이터센터에는 냉각 장치 구축을 위해 6배의 투자가 필요한 것으로 알려져 있죠.
예를 들어, AI 칩 대표 기업으로 알려진 엔비디아의 '블랙웰'(Blackwell) GPU를 탑재한 서버는 일반 서버보다 전력 집적도가 13배 이상 높습니다. 높은 연산 능력만큼이나 전력 소모량도 어마어마한데요. 최대 2,700W의 전력을 소모하면서 엄청난 발열을 동반합니다. 블랙웰에는 무려 2,080억 개의 트랜지스터가 탑재됐는데요. 이는 전 세대 '호퍼'보다 두 배 이상 많은 수치로, 칩의 집적도가 높아진 만큼 단위 면적당 열 발생량도 증가한 것입니다. 이를 제어하지 않으면 칩이 뒤틀리거나 저항이 커지는 등 장비 손상이나 성능 저하로 이어질 수 있죠. 화재를 예방하는 것뿐만 아니라, 고성능 반도체를 보호하고 잘 활용하기 위해 고성능 냉각 기술이 핵심으로 떠오르고 있습니다.
🌍 EU의 친환경 전환
유럽연합(EU)은 2050년까지 탄소중립(Net-Zero)을 달성하겠다는 목표를 내세웠습니다. 이를 위한 중간 단계의 목표로는 2030년까지 탄소 배출량을 1990년 대비 55% 감축하겠다고 선언했는데요. 이런 정책 변화는 냉난방공조 산업에도 직접적인 영향을 줬습니다. 기존 화석연료 기반 시스템에서 전기 기반 시스템으로의 전환, 고효율 냉난방공조 제품의 수요 증가 등의 변화로 이어졌죠.
독일과 프랑스를 포함한 주요 유럽 국가들은 가스·석유 보일러의 신규 설치를 단계적으로 금지하고 있습니다. 대신 전기 히트펌프나 고효율 환기 시스템 등 친환경 냉난방 기술로의 전환을 유도하죠. 냉방보다는 난방 수요가 더 컸던 유럽에서 난방 시스템의 전면 교체가 냉난방공조 수요를 늘리는 겁니다. 프랑스와 오스트리아 등은 소득 수준에 따라 다양한 보조금을 제공해, 설치비 부담이 큰 히트펌프나 에너지 절감형 HVAC 시스템 설치를 지원하기도 합니다.
히트펌프: 히트펌프는 외부의 열을 흡수해 실내로 전달하거나, 실내 열을 흡수해 외부로 배출하는 냉난방 장치를 뜻합니다. 가스를 태워 직접 열을 내는 보일러와 달리, 존재하는 열을 움직여 에너지를 더 효율적으로 사용합니다. 최근 미국에서는 보일러보다 효율이 높은 히트펌프가 주목받으면서 캘리포니아 신규 주택의 55%에 설치될 만큼 빠르게 보급되고 있습니다.
🏭 아시아, 새로운 수요
아시아 국가에서도 냉난방공조 시스템에 대한 수요가 꾸준히 늘어나고 있습니다. 기후 변화로 인해 폭염과 대기 오염 문제가 심각한 문제로 떠오르고, 동시에 개발도상국의 가처분 소득이 증가하고 생활 수준이 향상되고 있기 때문인데요. 더 쾌적한 실내 환경에서 살고 싶어 하는 사람들이 늘어나는 만큼 냉난방공조의 수요도 늘어나는 것입니다.
특히 중국, 베트남, 인도 등에서 산업용 냉난방 시스템 수요가 급증합니다. 글로벌 기업의 공장 이전과 신규 생산 시설 유치가 이어지면서, 냉난방 설비에 대한 투자가 활발해진 건데요. 냉각 효율이 낮으면 생산 공정 자체에 차질이 생기기 때문에 대형 설비 시장이 빠르게 확대되는 중이죠. 또한 코로나19 이후 업무 환경이 재정비되면서 업무용 에어컨의 판매도 아시아 신흥국을 중심으로 늘어납니다. 단순한 생활 가전이 아닌, 산업 효율성과 연결된 핵심 인프라로서의 HVAC 기술이 주목받는 것입니다.
🔥 냉난방공조가 핫해진다
AI 데이터센터의 급증, 유럽의 탄소중립 정책, 아시아 신흥국의 산업화 등 여러 요인이 동시에 작용해 냉난방공조(HVAC) 시장은 지금 그 어느 때보다 뜨겁습니다. 글로벌 시장 규모는 2024년 약 3,016억 달러(약 415조 원)에서 2034년 5,454억 달러(약 750조 원)로 성장할 전망입니다. 10년 사이 거의 두 배 가까이 커지는 셈입니다. 이런 흐름을 반영해 글로벌 주요 기업도 HVAC 기술을 미래 전략 사업으로 삼고 M&A와 기술 투자를 확대하고 있습니다.
끓는점에 도달한 냉난방공조, 관건은?
🧊 액침 냉각, 앞으로의 핵심 기술
데이터센터는 일반적으로 공기를 이용해 열을 식히는 공랭식 냉각 방식을 사용해 왔습니다. 이 방식은 팬(fan)이나 에어컨 등을 통해 찬 공기를 서버에 불어 넣고, 더운 공기를 외부로 배출하는 구조입니다. 하지만 AI 서버나 고성능 반도체의 전력 밀도와 발열량이 증가했고, 공랭식 냉각을 위해 사용되는 전력량이 데이터센터 전체의 30~50%까지 사용돼 에너지 효율 면에서도 개선이 필요했습니다.
이에 새로운 냉각 기술로 주목받는 분야가 바로 액침 냉각 솔루션(Immersion Cooling)입니다. 액침 냉각은 반도체 장비를 통째로 전기가 통하지 않는 기름 수조에 담가 식히는 방식입니다. 반도체가 수조에 들어가기 때문에 한쪽 면이나 부분만 냉각할 수 있었던 기존 공랭식이나 칩 냉각 방식보다 냉각 범위가 넓고 열 제거 효율이 뛰어난 것이 특징입니다. SK텔레콤은 인천 본사에서 4개월간 시험 운영한 결과, 기존 공랭식 대비 냉각 전력을 93% 절감하고 서버 전력을 10% 이상 절약해 전체 전력 소비량을 37% 줄였다고 밝혔습니다. 이런 수치는 액침 냉각 기술이 가진 에너지 절감 가능성을 명확히 보여줍니다.
전 세계 액침 냉각 분야 1위 기업은 스페인 기업 서브머(Submer)입니다. 데이터센터 운영 경험을 가진 창업자들이 냉각 기술의 한계를 직접 느끼고 설립한 기업인데요. 은퇴한 산업 엔지니어와 재료 과학자들의 도움을 받아 냉각수, 서버 랙, 스마트 컨테이너 등을 자체 개발하죠. 기존에는 별로 관심을 받지 못하다가 생성형 AI 열풍과 AI 데이터센터 발열 문제가 떠오르자 주목을 받기 시작했습니다. 델과 수퍼마이크로 등의 회사가 서브머의 액침냉각 기술을 도입해 AI서버를 짓고 있고, 서브머는 최근 735억 원 규모의 투자를 유치하며 미국과 아시아 시장 확대에도 나서고 있습니다.
한국 기업 가운데서는 SK엔무브와 GS칼텍스 등을 중심으로 시스템 상용화 연구가 진행 중입니다. SK엔무브는 텔레콤 데이터센터에 액침냉각 시스템을 시험 적용했고, 델 테크놀로지스 등 해외 기업과 공급 협상도 진행 중입니다. 한화에어로스페이스와 함께 화재에 강한 배터리용 액침 냉각 기술도 개발했죠. GS칼텍스는 정유사로서 친환경 액침냉각유 '킥스 이머전 플루이드 S'를 만들었습니다. 데이터센터, 전기차 배터리, ESS(에너지저장장치) 등 다양한 분야에 적용할 수 있게 개발된 4종의 액침냉각유를 추가로 출시했습니다.
액침 냉각 솔루션은 고성능 냉각 기술로 주목받고 있지만, 여전히 극복해야 할 과제도 있습니다. 우선, 초기 설치 비용이 많이 들고 관리도 복잡하다는 단점이 있습니다. 또한 수조형 시스템은 큰 공간을 차지하고, 냉각유가 반도체나 기판에 직접 닿기 때문에 부식 우려도 제기됩니다. 업계에서는 안정성, 환경 유해성, 비용 효율성, 산업 표준화 등 측면에서 해결해야 할 과제가 여전히 많다고 평가하죠.
그럼에도 AI 반도체의 발열 문제가 심각해지면서, 액침 냉각은 기업들의 차세대 투자 대상으로 빠르게 부상하고 있습니다. 시장조사기관 글로벌 인포메이션에 따르면 글로벌 액침 냉각 시장은 2023년 38억 7천만 달러(약 5조 7천억 원)에서 2031년 154억 3천만 달러(약22조 7천억 원)까지 연평균 21.8% 성장할 전망입니다.
🥇 점유율 1위, 다이킨
일본 다이킨은 HVAC 분야 점유율 1위 기업입니다. 100년 넘는 업력을 가진 다이킨은 최근까지도 새로운 기업을 인수해 자사 기술을 확장하는 데 적극적으로 임합니다. 일본 기업인 다이킨은 글로벌 공조기업 가운데 가장 빠르게 북미 시장에 안착한 사례로 꼽힙니다.
다이킨은 본토인 일본에서는 주거용 히트펌프와 냉각장치에 들어가는 저탄소 냉매 기술에, 북미에서는 데이터센터 냉각과 산업용 공조에 집중하고 있습니다. 미국 굿맨(Goodman)과 맥콰이어(McQuay)라는 두 회사를 인수하고 북미 지역의 다양한 고객층에 맞춘 제품군과 기술 기반을 확보했는데요. 굿맨은 주거용 에어컨과 난방 장비에 강점이 있는 HVAC 제조사고, 맥콰이는 상업·산업용 냉난방 시스템에 특화된 기업입니다. 여기에 멕시코 공장까지 확장하면서 북미 시장 맞춤형 제품을 빠르게 생산하고, 물류 효율도 높여 현지 대응력을 크게 강화하고 있습니다. 최근에는 Alliance Air, CM3 등 미국 HVAC 기업을 인수해 데이터센터 냉각 역량을 키웠고, 일본 미우라와 협업해 공장용 통합 냉난방 시스템까지 확대하고 있습니다.
🏛️ 캐리어, 120년의 역사
캐리어는 냉난방공조 산업의 120년 역사를 가진 원조 브랜드입니다. 최근에는 독일 '비스만 클라이밋 솔루션'을 인수해 에너지 효율이 좋은 산업시설을 만드는 데 집중하는 모습인데요. HVAC 장비의 연료 효율과 친환경 기준을 모두 충족할 수 있는 전략입니다.
캐리어는 고효율 히트펌프 개발, 지구온난화지수가 낮은 저GWP 냉매, AI 기반 빌딩 관리 시스템 등을 통해 산업·상업시설의 에너지 절감에 집중하고 있습니다. 미국 에너지부가 주도한 '혹한기 히트펌프 챌린지'에도 참여해 영하의 날씨에서도 성능을 유지하는 냉난방 기술력을 입증했죠.
저GWP 냉매: 기존 냉매(HFC 등)는 냉각 성능은 뛰어나지만, 지구온난화지수(GWP) 가 매우 높아 기후 변화의 주범으로 지목돼 왔습니다. 이에 비해 저GWP 냉매는 온실가스 영향이 적고, 환경 규제를 충족할 수 있는 냉매입니다. 대표적으로는 천연 냉매(암모니아, 이산화탄소, 프로판 등)가 있습니다. 각국은 고GWP 냉매의 단계적 퇴출을 추진 중입니다. 이제는 성능 못지않게 환경영향이 적은 냉매가 선택의 기준이 되고 있습니다.
또한 독일 냉난방 전문업체 비스만(Viessmann) 인수로 유럽 히트펌프 시장 공략에 나섰고, 자회사 노레스코를 통해 노후 공공 산업 시설의 에너지 효율을 개선하는 리트로핏(Retrofit) 사업도 적극 추진하고 있습니다. 오래된 노하우로 고효율 장비, 컨설팅, 유지관리까지 아우르는 풀서비스를 제공하고 있다는 것은 타사와 구별되는 캐리어만의 강점입니다.
🧱 삼성전자, 산업용 HVAC 잡는다
삼성전자는 지난 5월, 독일 산업용 공조 기업 플랙트그룹을 2조 3천억 원에 인수했습니다. 플랙트는 데이터센터, 반도체 공장, 기가팩토리 등 고발열 산업 시설에 특화된 냉각·공조 솔루션을 제공하는 유럽 최대 HVAC 기업입니다. 이번 인수를 통해 삼성전자는 산업용 냉난방 시장에서 입지를 빠르게 넓혀갈 예정입니다. 삼성은 반도체, 서버, 데이터센터에 이어 거기 필요한 냉각 기술까지 한 회사에서 해결하는 수직 통합 구조의 생태계를 갖추게 됐습니다.
수직 통합: 수직 통합은 한 기업이 제품 생산과 공급 과정의 여러 단계를 직접 소유하고 통제하는 구조를 말합니다. 삼성전자는 반도체 설계·생산부터 서버, 데이터센터 운영, 여기에 필요한 냉각 기술까지 한 회사에서 해결할 수 있게 됐습니다. 이렇게 되면 원가 절감, 공급망 안정, 제품 간 연동 최적화 같은 이점을 통해 경쟁력을 더욱 높일 수 있습니다.
🌱 LG전자, 생활 속 친환경 공조를 노린다
LG전자는 최근 노르웨이의 온수 솔루션 전문 기업 OSO의 지분 100%를 인수했습니다. OSO는 1932년 설립된 유럽 1위 고효율 온수 저장장치 기업입니다. 히트펌프와 보일러를 연계한 고효율 온수 시스템에 강점이 있죠. LG전자는 자사의 히트펌프 기술과 OSO의 온수 저장 시스템을 결합해, 유럽 주거·상업 공간의 전기화와 탄소중립 수요를 흡수할 통합 솔루션을 개발 중입니다. 대형 산업 시설에 집중한 삼성전자와 달리, LG는 생활 밀착형 친환경 공조 기술을 통해 시장을 공략하고 있습니다.
한동안 건물 뒤편이나 천장 속에 숨어 있던 공조 시스템이 이제는 미래 산업의 핵심 인프라로 재조명받고 있습니다. 고발열 AI 칩, 스마트 건물, 탄소중립 사회로 나아가기 위한 조건이 맞물리면서 HVAC 기술은 그 자체로 전략 산업이 됐습니다. 모두 기후와 기술, 에너지 전환이라는 시대의 흐름 속에서 움직이는데요. 공기를 다루는 기술이 이제는 공간이라는 키워드로 산업과 환경을 설계하는 핵심적인 힘이 돼가고 있습니다.
