500W를 넘으면 냉각은 선택이 아니다 - 휴머노이드 열관리 시장과 한국 기업의 기회

왜 500W가 분수령인가

500W는 우연히 정해진 숫자가 아니다. 이 지점을 넘어서면 자연 대류나 소형 팬만으로는 발열을 감당할 수 없어, 액체 냉각이나 정밀 설계된 콜드플레이트 같은 능동 냉각 수단이 사실상 필수가 된다. 고성능 액추에이터, AI 컴퓨팅 칩(챕터 06 참고), 배터리(챕터 05 참고)가 한 몸에 밀집된 휴머노이드는 이 임계점을 넘기 쉬운 구조다.

중국 정밀감속기 업체 케이허기어스(Khgears)는 최근 실적 설명회에서, 기존 하모닉 감속기의 작동 효율이 80% 미만에 그쳐 그만큼 많은 에너지가 열로 손실된다고 밝혔다. 관절 모듈처럼 공간이 이미 빠듯한 곳에서는 이 손실열이 곧바로 과열 문제로 이어진다는 것이다2). 이 회사는 효율을 95%에 근접시킨 저치차감속기(Low-Tooth-Difference Gearbox) 샘플을 2026년 3분기 중 중국 휴머노이드 기업에 제공할 계획이라고 밝혔는데, 이는 감속기 효율 개선 자체가 열관리 문제를 해결하는 또 다른 경로임을 보여준다2).

냉각 시장 6억 2,300만 달러, 승자는 아직 없다

시장조사기관 인텔마켓리서치에 따르면 글로벌 휴머노이드 로봇 냉각 시스템 시장은 2024년 6,710만 달러에서 2025년 9,140만 달러로, 다시 2032년 6억 2,300만 달러로 성장할 전망이다1). 공랭식, 액체냉각, 열전냉각 등 다양한 기술이 모터·구동장치·제어장치의 열을 식히는 데 쓰이고 있으며, 상위 5개 기업이 2024년 기준 매출의 상당 부분을 차지하고는 있지만 아직 절대 강자는 없는 상태다1).

현재 시장 선두주자로는 정밀 열관리 부품과 유통망을 갖춘 중국 저장싼화지능제어(Zhejiang Sanhua Intelligent Controls)가 꼽힌다1). 에너지 효율이 높은 액체냉각 시스템에 집중해온 전략이 휴머노이드 로봇의 까다로운 발열 요구조건과 잘 맞아떨어졌다는 평가다.

마이크로채널 콜드플레이트: 관절 속 발열원을 잡는 기술

마이크로채널 콜드플레이트는 액체가 흐르는 미세한 채널을 통해 발열원의 열을 직접 흡수하는 방식으로, 전력 밀도가 높은 좁은 공간에서 특히 효과적이다. 한 연구에서는 10×10mm² 구리 기판 위에 0.5×0.5mm² 크기의 핀휜(pin-fin) 형상을 촘촘히 배열한 소형 콜드플레이트 6개를 두 가지 순환 방식(직렬·양방향 병렬)으로 비교한 결과, 양방향 병렬 순환이 열저항과 열전달률, 표면 온도 상승 억제 모든 면에서 더 우수한 성능을 보였다3).

무게를 줄이기 위해 콜드플레이트를 폴리카보네이트 같은 비금속 재질로 감싸는 시도도 이뤄지고 있다3). 로봇 전체 중량에 민감한 휴머노이드 설계 특성상, 냉각 성능과 경량화를 동시에 만족시키는 이런 접근이 계속 발전할 것으로 보인다. 최근에는 유연한 매니폴드를 임베디드 마이크로유체 냉각에 도입해, 냉각 효율을 높이면서 칩에 가해지는 응력을 완충하는 방식도 제안되고 있다4).

글로벌 선도기업: 덴소·말레·젠텀은 왜 유력한 후보인가

흥미로운 지점은 로봇 열관리 시장에서 아직 이렇다 할 로봇 전문 기업이 두각을 나타내지 못하고 있다는 것이다. 대신 자동차 열관리 분야에서 수십 년간 쌓아온 기술력을 가진 기업들이 유력한 후보로 거론된다.

[ 글로벌 열관리 선도기업 비교 ]

기업	국가	핵심 역량	로봇 적용 가능성
덴소(Denso)	일본	연 매출 약 500억 달러, 공조·엔진냉각·배터리냉각 등 풀라인업 보유	전기차 열펌프 기술을 로봇 배터리·구동부 냉각에 응용 가능
말레(Mahle)	독일	'배터리 헬스 오소리티'로 불릴 만큼 냉각플레이트·필터링 특화, 레이저 용접 냉각판이 브레이징 대비 열전달 12% 우수	고밀도 배터리팩 냉각판 기술을 로봇 배터리·전력전자에 직접 이식 가능
젠텀(Gentherm)	미국	열전(Thermoelectric) 기반 냉난방 좌석 기술의 원조, 배터리 성능관리·케이블 시스템까지 포트폴리오 확장	열전소자 기반 소형·정밀 냉각을 로봇 국소 발열부에 적용 가능
한온시스템	한국	글로벌 열관리 매출 10조 원 돌파, 소프트웨어 기반 열관리제어(TMD) 역량 보유	로보택시 열관리 경험과 데이터센터 냉각 확장 계획을 로봇으로 넓힐 잠재력

출처: Verified Market Research 'Top Automotive Thermal Management Systems'(2026), 헤럴드경제(2026.07.15), 데일리카(2026) 기반 스마트팩토리아 재구성

이들 기업의 공통점은 '열을 어떻게 흡수하고 옮기고 방출할 것인가'라는 문제를 자동차라는 훨씬 가혹한 환경(고온, 진동, 장기 내구성 요구)에서 이미 검증받았다는 것이다. 로봇의 열관리 요구 조건은 결국 소형화된 자동차 열관리 문제와 본질적으로 닮아 있다.

한국의 경쟁력: 한온시스템이라는 확실한 자산

한온시스템은 2025년 한국앤컴퍼니그룹에 편입되며 창립 40주년을 맞았고, 2036년까지 글로벌 1위 열관리 기업으로 도약하겠다는 비전을 선포했다5). 이미 열관리 부문에서만 매출 10조 원을 돌파했으며, 회사는 자동차 산업을 넘어 데이터센터 냉각 등 인프라 산업으로 사업 영역을 확장하겠다는 방침을 밝혔다5).

특히 주목할 부분은 소프트웨어 역량이다. 한온시스템은 열관리 시스템을 하드웨어와 소프트웨어를 통합해 제어하는 '열관리 드라이버(TMD)'를 개발하고, AUTOSAR 기반 소프트웨어 아키텍처와 생성형 AI를 활용한 모듈형 소프트웨어 라이브러리를 구축해왔다6). 회사는 24시간 운행되는 로보택시 환경에서 시스템 발열을 안정적으로 제어하는 능력이 차량 가동률과 직결된다는 점에 착안해 글로벌 소프트웨어 조직을 신설하기도 했다5).

이 '24시간 가동 + 다수의 발열원 통합 제어'라는 문제의식은 사실상 휴머노이드 로봇의 열관리 요구조건과 거의 동일하다. 로보택시를 위해 구축한 소프트웨어 기반 열관리 플랫폼은, 명칭만 바꾸면 그대로 로봇에 적용할 수 있는 수준의 기술 자산이라고 볼 수 있다.

한국 기업의 경쟁력 강화를 위해 필요한 것

다만 자동차 열관리 기술을 그대로 로봇에 옮겨놓는 것만으로는 부족하다. 국내 기업이 이 시장에서 실질적 지위를 확보하려면 다음과 같은 준비가 필요하다.

•          초소형·고밀도 냉각 설계 역량 확보: 자동차 부품 대비 훨씬 좁은 관절 공간에 냉각 시스템을 넣어야 하는 만큼, 마이크로채널 콜드플레이트 같은 초소형 열교환기 설계 전담 조직이나 협력 체계가 필요하다.

•          경량화 소재와의 결합: 폴리카보네이트 등 비금속 소재를 활용한 콜드플레이트 경량화 기술은 챕터 07에서 다룬 로봇 구조 소재 기업들과의 협업을 통해 시너지를 낼 수 있는 영역이다.

•          로봇 제조사와의 초기 파트너십 구축: 냉각 시스템은 로봇 설계 초기 단계부터 함께 반영돼야 하는 만큼, 완성 로봇이 나온 뒤 부품을 공급하는 방식이 아니라 설계 단계부터 협업하는 얼리 파트너십이 중요하다.

•          소프트웨어 기반 통합 열관리 플랫폼 마케팅: 한온시스템의 TMD 같은 소프트웨어 자산을 '자동차용'이 아닌 '로봇 및 임베디드 시스템 범용 열관리 플랫폼'으로 재포지셔닝해 새로운 고객군에 어필할 필요가 있다.

결론: 자동차의 경험이 로봇의 무기가 된다

휴머노이드 로봇의 열관리는 화려한 신기술의 영역이라기보다, 자동차 산업이 수십 년간 갈고닦아온 열관리 노하우를 얼마나 빠르게 로봇이라는 새로운 폼팩터에 이식하느냐의 문제에 가깝다. 덴소·말레·젠텀이 유력한 후보로 거론되는 이유도 여기에 있다.

한국은 한온시스템이라는, 세계적 수준의 열관리 기업을 이미 보유하고 있다. 로보택시를 위해 구축한 소프트웨어 기반 열관리 역량과 초소형 냉각 설계 투자가 결합된다면, 이 시리즈에서 다뤄온 액추에이터·센서·배터리·반도체·구조부품·연결성에 이어 열관리에서도 한국이 의미 있는 지분을 확보할 수 있을 것이다.

참고문헌

1) Intel Market Research. "Humanoid Robot Cooling System Market Outlook 2025-2032." intelmarketresearch.com. 2025.09.19. https://www.intelmarketresearch.com/humanoid-robot-cooling-system-market-7280

2) DigiTimes. "Humanoid robot mass production hits a thermal wall." digitimes.com. 2026.05.27. https://www.digitimes.com/news/a20260527PD226/robot-cooling-production-efficiency-management.html

3) IEEE Xplore. "Thermal management of liquid-cooled cold plates for multiple heat sources in a humanoid robot." ieeexplore.ieee.org. https://ieeexplore.ieee.org/document/5382215/

4) Cell Press(Device). "A flexible thermal management method for high-power chips in humanoid robots." cell.com. 2024.10.14. https://www.cell.com/device/fulltext/S2666-9986(24)00498-8

5) 데일리카. "'2036년 글로벌 No.1 열관리 기업 도약'…한온시스템, 미래 비전 선포." dailycar.co.kr. 2026. https://www.dailycar.co.kr/content/news.html?type=view&autoId=60897

6) 헤럴드경제. "K-열관리, 매출 10조 장벽 깨고 독주하는 비결 [그 회사 어때? - 한온시스템]." biz.heraldcorp.com. 2026.07.15. https://biz.heraldcorp.com/article/10810028