데이터센터 전력부하 대응책으로 수요자원화 기술개발이 전력계통 안정화에 기여할 것으로 기대된다.

 

AI작업이 학습을 넘어 추론으로 확대되면서 데이터센터는 ‘AI공장’으로 진화하고 있다. 기존 데이터센터가 평균부하와 설비이중화를 중심으로 설계·운영됐다면 AI 데이터센터는 고성능 연산장치 확산으로 전력밀도와 부하변동성이 크게 증가하는 것이 특징이다. 이에 따라 기존 전력운용방식만으로 최대전력수요와 급격한 부하변동에 대응하는 데 한계가 나타나면서 데이터센터를 단순한 전력소비시설이 아닌 능동적인 전력운영주체로 전환해야 할 필요성이 커지고 있다.

 

무정전전원장치(UPS)는 단순히 정전 시 전력을 공급하는 장치가 아니라 피크 완화와 계통안정화에 기여하는 유연자원으로 평가되고 있다. 특히 직류(DC)-UPS는 데이터센터 내부의 서버, 배터리, 에너지저장장치(ESS), DC 배전망을 변환기없이 직접 연계할 수 있어 기존 교류(AC)-UPS대비 효율개선 가능성이 크다. AC기반 전력구조는 AC/DC, DC/AC 변환단계가 반복돼 전력 변환 손실과 발열이 유의미하게 발생하는 반면 DC배전과 DC-UPS를 함께 적용하면 변환단수를 줄이고 전원경로를 단순화할 수 있어 데이터센터 전력계통 안정화와 전력수급 효율성 제고 수단으로 주목받고 있다.

 

이와 함께 미국, 유럽 등 해외 선진기술 유입 이전에 국내 실증기반 AC/DC·DR·DCIM 통합모델을 선점할 필요성이 증대되는 상황이다. 또한 한국전력이 APEC 에너지장관회의에서 ‘글로벌 DC 이니셔티브’를 제안하며 AI·전기화로 급증하는 전력수요에 대응하기 위해 AC중심 전력망을 DC기반으로 전환해 제2의 전력망 혁신을 수행하겠다는 의지를 공식화해 국내 생태계 조성과 구축이 필요한 상황이다.

 

DC배전기반, 차세대 데이터센터 핵심 전력인프라

데이터센터의 전력운영 패러다임 변화에 대응해 기후에너지환경부 산하 한국에너지기술평가원은 ‘차세대 데이터센터 수요자원화 기술개발’ 과제를 기획했다.

 

과제의 핵심은 데이터센터 내부 전력인프라를 고효율화하는 데 그치지 않고 UPS 등 보유자원을 활용해 데이터센터 자체를 전력계통에 기여할 수 있는 수요자원으로 전환하는 것이다.

 

이번 과제의 주관기관으로 선정된 이온은 지난 4월 과제에 착수했다. 이온은 데이터센터 내부설비에 안정적으로 DC전원을 공급하는 DC-UPS기반 DC배전시스템과 전력운용을 모니터링하며 조정하는 Smart-DCIM과 GFDC 플랫폼을 구축할 계획이다.

 

컨소시엄은 △이온 △어니언소프트웨어 △이아이피그리드 △한국전자기술연구 원(KETI) △한양대학교 △한국데이터센터에너지효율협회(KDCEA) △KT △한국남동발전 영흥발전본부 △한화 △한국전력거래소 등으로 구성됐다.

 

특히 전력거래소가 필수참여기관으로 참여해 기술개발에 그치지 않고 데이터센터의 실제 전력시장 참여 가능성까지 검증한다. 연구진은 데이터센터의 전력 사용량과 UPS 등 보유자원을 활용한 수요자원(DR) 프로그램을 개발해 향후 전력시장과 연계하는 것을 목표로 한다.

 

컨소시엄은 이번 과제를 통해 데이터센터의 △에너지효율 향상 △운영비 절감 △계통안정화 기여 △국산 DC 전력인프라 산업경쟁력 강화 등 성과를 기대하고 있다.

 

연구진은 1차연도에는 수요자원화 시스템 구축을 위한 전산모의, 설계작업, 실증현장 구축을 위한 개발요구사항 검증 등을 중심으로 과제를 수행한다. 또한 1차연도 달성목표로 △재생에너지 발전량 예측정확도 △종합효율 △출력전압 안정도 △절체시간 등의 전산모의와 △Fast DR자동실행 응답시간 등 정량적 목표도 함께 설정했다.

 

이번 과제를 통해 데이터센터의 △에너지효율 향상 △운영비 절감 △계통안정화 기여 △국산 DC 전력인프라 산업경쟁력 강화 등이 이뤄질 것으로 기대된다.

 

이온의 관계자는 “DC 수요자원화 UPS의 핵심은 데이터센터의 전원안정성을 유지하면서 UPS를 전력시장과 계통 안정화에 활용가능한 유연자원으로 만드는 것”이라며 “이번 과제를 통해 에너지효율 향상뿐만 아니라 계통 안정화와 DR연계를 동시에 달성하는 차세대 데이터센터 전력인프라 기술을 개발하겠다”고 밝혔다.

 

한편 이번 과제 총 사업비는 130억원 규모로 2026년 4월1일부터 2029년 12월31일까지 3년 9개월간 진행될 예정이다.