칼라(Cala), ‘똑똑한 히트펌프 온수기’로 시장 진출… 전력요금 예측해 가열 스케줄 최적화

미국 스타트업 칼라(Cala)가 AI 예측 제어 기술을 탑재한 히트펌프 온수기(HPWH)를 2,999달러(약 435만 원)에 출시하며 기성 시장에 도전장을 내밀었다. 전기 온수기 대비 3배 효율과 더불어, 태양광 발전량·전력 요금·사용자 습관을 분석해 최적의 가열 스케줄을 자동으로 생성한다. 미국 내 1억 2,000만 대의 기존 온수기 교체 시장을 타깃으로 한다.

히트펌프 온수기, 왜 지금 주목받나

히트펌프 온수기(HPWH, Heat Pump Water Heater)는 외부 공기의 열을 끌어와 물을 데우는 방식으로, 기존 전기 온수기 대비 약 3배의 에너지 효율을 제공한다. 미국에서는 전체 온수기 설치량의 46%가 전기 온수기인 상황에서, 히트펌프 전환이 주거용 탈탄소화의 핵심 과제로 부상했다. 글로벌 히트펌프 온수기 시장은 2025년 26억 2,000만 달러(약 3조 7,990억 원)에서 2030년 37억 2,000만 달러(약 5조 3,940억 원)로 성장할 전망이다.

이 시장에는 이미 리엠(Rheem), 브래드포드 화이트(Bradford White), LG, AO 스미스(AO Smith) 등 기존 강자와 GE, 나비엔(Navien) 같은 최근 진입자를 포함해 13개 브랜드가 경쟁 중이다. 이런 포화 시장에 칼라가 ‘스마트 기능’을 차별화 포인트로 삼아 도전한다.

칼라의 차별화: AI 예측 제어와 가변 속도 압축기

칼라의 핵심 기술은 미국 국립재생에너지연구소(NREL, National Renewable Energy Laboratory)로부터 라이선스한 예측 제어 기술이다. 가정 내 물 사용 패턴, 실외 온도, 전력 요금 신호를 종합 분석해 언제·얼마나 물을 데울지 자동으로 결정한다. 통합 유량 센서는 탱크에서 나가는 물의 양을 실시간으로 측정하며, 가변 속도 압축기는 수요가 낮을 때 천천히 가열해 효율을 극대화한다.

특히 주목할 기능은 통합 믹싱 밸브다. 평소보다 높은 온도로 물을 저장해두고 사용 직전에 찬물과 섞어 배출하는 방식으로, 탱크의 에너지 저장 용량을 실질적으로 확장한다. 이는 전력 가격이 저렴한 시간대에 ‘에너지를 탱크에 축적’해두는 기능으로, 사실상 온수기를 ‘가정용 배터리’처럼 활용할 수 있게 한다.

그리드 상호작용, 온수기의 새로운 역할

칼라의 시스템은 태양광 발전 데이터, 전력 비용, 순환 펌프 사용 여부, 가정 주인의 소음 선호도까지 종합 고려한다. 밤새 조용한 모드로 운영하다가, 태양광 발전이 많은 낮에 가열을 집중하는 방식이다. 이런 ‘그리드 상호작용(Grid-Interactive)’ 온수기는 수요 반응(demand response) 프로그램에 참여해 전력 회사에 유연성을 제공하고, 가정에는 요금 할인 혜택을 가져다준다.

미국에서는 이미 PG&E(태평양가스전력)가 와이파이·셀룰러 기반 양방향 통신으로 온수기를 제어하는 ‘워터세이버(WatterSaver)’ 프로젝트를 진행하고 있으며, 칼라는 이 같은 유틸리티 프로그램과의 연동을 전제로 설계됐다.

칼라의 전략: 프리미엄 포지셔닝과 직접 영업

마이클 리그니(Michael Rigney) 칼라 CEO가 이끄는 이 회사는 매사추세츠 윌밍턴에 제조 시설을 두고 있다. 초기 판매는 뉴잉글랜드 지역에서 시작해 전국 확장 단계에 있으며, ‘칼라 프로 컨트랙터스(Cala Pro Contractors)’ 네트워크를 통한 계약자 직접 영업과 소비자 직접 판매(D2C)를 병행한다.

2,999달러라는 가격은 경쟁사의 1,500~2,500달러 대비 높은 프리미엄 세그먼트지만, 예측 제어로 인한 전력 요금 절감과 수요 반응 프로그램 참여 수익을 감안하면 회수 기간이 빠를 것으로 회사는 주장한다.

한국 시장에 던지는 함의

한국에서도 가스 보일러 중심의 기존 난방·온수 시스템을 히트펌프로 전환하는 정책 논의가 활발하다. 특히 도시가스 요금 인상과 탈탄소 목표 달성을 위해서는 고효율 히트펌프 온수기 보급이 필수적이지만, 아직 국내에서는 AI 예측 제어를 적용한 프리미엄 제품이 드물다. LG전자와 경동나비엔이 히트펌프 온수기 시장에서 경쟁하고 있지만, 칼라처럼 전력 요금·태양광 연동까지 구현한 제품은 제한적이다. 한국도 태양광 가정이 증가하는 추세인 만큼, ‘그리드 상호작용 온수기’ 카테고리의 시장 기회가 향후 확대될 전망이다.