이온은 통합전력솔루션기업을 지향하며 에너지저장장치(ESS)와 무중단 전원장치(UPS) 기술개발을 선도하고 있다.

 

국내 첫 융합솔루션으로 ESS 겸용 하이브리드 UPS 및 상용 ESS 개발을 통해 통합 전력솔루션기업을 지향해왔다. 특히 이온의 하이브리드 UPS는 △전력안정성 △에너지효율 △계통유연성 등 전력설비의 핵심성능을 동시에 충족해 주목받고 있다.

 

이온은 UPS·ESS분야뿐만 아니라 전압보상기, 위상벼환기 등 다양한 전력변환분야 시장진출을 위해 R&D에도 지속 투자하고 있으며 국내·왜 글로벌기업과 네트워크를 구축해 최고의 경쟁력을 제공하는 최적파트너를 지향한다. 데이터센터와 전력인프라시장 국산화를 핵심성장전력으로 최근 배터리 보호장치(BPU)와 대용량 PCS(Power Conditioning System), 전기차 충전기, 위상변환기 등으로 제품군을 넓히며 사업을 다각화 중이다.

 

이번 ‘계통 안정화에 기여하는 차세대 데이터센터 수요자원화 기술개발 및 실증’ 과제 주관기관으로 참여해 직류(DC)-UPS시스템 개발을 통한 데이터센터 전력 주요자원화 달성이 목표다. 이를 통해 데이터센터 및 산업용 설비로 사업영역 확장과 친환경·스마트솔루션 기업으로 도약을 준비하고 있다.

 

이번 과제에서 이온은 DC배전기반 UPS시스템 구축에 돌입한다. 또한 ‘데이터센터용 초고효율 모듈형 UPS시스템 개발’ 과제를 병행해 데이터센터용 DC-UPS시스템 통합개발에 매진할 계획이다.

 

임승범 이온 R&D센터장을 만나 DC-UPS기반 수요자원화 과제 추진배경과 기술개발 방향 등에 대해 들어봤다.

 

■ 이번 과제의 추진 배경과 목표는

AI 데이터센터는 변동이 큰 전력부하를 특성삼아 전력계통 혼잡과 지역계통 제약의 심화요인으로 작용하고 있다. 이에 따라 데이터센터 수요자원화 및 DR 관리가 불가피한 가운데 Smart-DCIM 고도화와 전력계통연계형 운영기술이 데이터센터 성능제고를 위한 핵심인프라로 부상하고 있다.

 

기존 데이터센터는 평균부하와 설비이중화 구조에 맞춰 설계·운영돼 왔으나 최 근 데이터센터는 AI학습·추론 공장으로 진화하며 시장변화에 따른 최대부하(피크) 대응한계에 봉착했다. 이에 따라 데이터센터에 전력의 계통안정성 및 수급 효율성에 직접적인 영향을 미치는 전력운영주체로서 역할전환이 요구되는 시점이다.

 

향후 기술확산과 제도정착을 위해 데이터센터 특화 수요자원 운영을 위한 표준 운영가이드라인과 정책연계 모델이 부재한 상황에서 실증기반 Smart-DCIM 운영모델의 선제적 확보가 필수적이다.

 

■ DC 수요자원화 UPS는 어떤 의미인가

수요자원화 DC-UPS는 데이터센터의 전원공급장치인 UPS를 단순한 비상전원 장치가 아니라 전력계통에 기여할 수 있는 수요자원으로 활용하는 기술을 의 미한다. 기존 UPS는 정전이나 순간전압 저하 발생 시 서버 부하를 보호하기 위 한 백업전원 역할에 그쳤다면 수요자원화 DC-UPS는 UPS 내부의 배터리나 ESS 저장에너지를 활용해 △피크전력 절감 △부하 이동 △수요반응(DR) 참여 까지 가능하게 하는 능동형 전력자원으로 확장된다.

 

데이터센터는 AI서버와 고성능컴퓨팅(HPC) 증가로 인해 전력사용량이 크고 순간적인 피크부하도 커지고 있다. DC-UPS는 서버에 안정적으로 전원을 공급하면서 AC/DC 변환단계를 줄여 전력변환 손실과 발열을 낮출 수 있다. 또한 UPS와 ESS를 연계하면 전력사용이 집중되는 시간대에는 배터리 에너지를 활용해 계통에서 가져오는 전력을 줄이고 부하가 낮은 시간대에는 충전하는 방식으로 전력수요를 조절할 수 있다.

 

DC 수요자원화 UPS의 핵심은 데이터센터의 전원안정성은 유지하되 UPS를 전력시장과 계통안정화에 활용가능한 유연자원으로 만드는 것이다. 이를 위해 UPS시스템을 Smart-DCIM, GFDC, DR플랫폼과 연계해 UPS 상태, 배터리 SOC, 서버 부하, 냉각부하, 피크전력 등을 실시간으로 감시하고 제어한다.

 

이에 따라 데이터센터는 전기를 일방적으로 소비하는 시설에서 벗어나 필요 시 전력사용량을 조정해 계통안정화에 기여하는 능동적 전력운영주체가 된다. DC 수요자원화 UPS는 무정전 전원공급, 에너지효율 향상, 피크전력 절감, DR시장 참여, 계통안정화 등을 동시에 달성하기 위한 차세대 데이터센터 전력인프라기술이다.

 

 

■ DC-UPS시장 동향과 기술적 이슈는

국내는 아직 DC배전의 상용화사례가 제한적이어서 관련부품 공급망과 SI·운영 노하우가 분산돼 있으나 향후 시장에서는 하이퍼스케일, AI 데이터센터를 중심 으로 △고전압 DC배전 △모듈형 UPS △병렬확장형 UPS △ESS 연계형 UPS 등 고밀도전력과 확장성 관련수요가 증가할 것으로 보인다. 최근 800V급 HVDC기반 AI 데이터센터 전원 아키텍처도 제시됐으며 이는 고전력 GPU 랙의 전력공급효율을 높이고 부하급변에 대응하기 위한 방향으로 해석된다.

 

이에 따라 UPS시장은 기존 백업전원 중심에서 △고효율 전력변환 △에너지 저장 △전력시장 연계 등으로 재편될 것으로 예상한다. 또한 확인가능한 제품군은 제어설비용 소용량 DC-UPS 또는 통신인프라용 48V 정류기(배터리 백업 포함) 등에 편중돼 랙·존단위 고밀도 부하를 대상으로 한 DC배전 상용패키지는 사실상 부재해 기술개발 필요성이 부각되고 있다.

 

 

■ 이번 과제에서 구현하려는 시스템 개발방향은

이번 과제에서 구현하려는 시스템은 데이터센터를 단순 전력소비시설이 아니라 계통안정화에 기여할 수 있는 수요자원으로 전환하는 통합운영시스템이다. 핵심 구축방향은 △DC배전망 △DC-UPS △ESS △Smart-DCIM △GFDC △DR플랫폼 등을 시스템구조로 통합해 데이터센터의 전력사용을 실시간으로 감시하고 피크전력을 저감하고 DR에 참여하는 것이다.

 

이번 과제의 최종목표는 다중 데이터센터 실증을 통해 △DC-UPS·Smart-DCIM기반 수요자원 발굴 △수요유연화 △DR 연계기술 등을 개발·검증하고 △피크전력 10% 이상 감축 △PUE 1.5 이하 등 목표수치를 달성하는 것이다.

 

 

■ 실증지 구축계획과 향후 실증방향은

실증지는 총 4곳으로, 각 부지마다 데이터센터 유형별 특성을 반영해 DC배전 망, DC-UPS, Smart-DCIM, DR 연계기술을 단계적으로 검증하는 방향으로 추진할 계획이다. 실증지는 적용기술과 운영목적에 따라 △대기업 데이터센터 △공공 발전소 데이터센터 △중소형 데이터센터 △DR·VPP(Virtual Power Plant: 가상발전소)연계 데이터센터 등으로 구성했다.

 

1호 실증지인 한화 실증부지에서는 개발 성과물을 종합적용하는 통합솔루션검증을 수행해 통합패키지 표준 제시를 목표하고 있다. 2호 실증지인 KT 실증부지에서는 DC배전망과 DC-UPS 중심의 전원공급 효율화 및 운전데이터를 확보해 PUE, 피크전력 등 운영KPI를 개선한다. 3호·4호 실증지인 한국남동발전 영흥본부와 어니언소프트웨어 PoC센터에서는 각각 Smart-DCIM과 DR사업 연계를 중심으로 기축 계통에서의 운영안정성과 중소형 데이터센터 내 운영편의성 등을 검증할 계획이다.

 

■ 이번 과제를 통한 기대효과는

이번 과제를 통해 기대되는 효과는 데이터센터 전력인프라를 기존 AC중심 구조에서 DC배전망과 DC-UPS기반 고효율 전원구조로의 전환이다.

 

DC-UPS와 ESS를 연계하면 AC/DC 변환단계를 줄여 전력변환 손실과 발 열을 낮출 수 있으며 고밀도 서버와 AI부하 증가에 대응가능한 안정적인 전원공급체계를 확보할 수 있다. 또한 양방향 DC/DC 컨버터, 병렬운전 제어, 전류 밸런싱, 보호기술 등을 통해 모듈형·확장형 UPS 구조를 구현함으로써 데이터센터의 무정전성, 유지보수성, 전력품질을 동시에 향상시킬 수 있다.

 

또한 Smart-DCIM과 GFDC 의사결정 엔진을 활용해 서버·냉각 부하, UPS 상태, ESS 충·방전 상태를 통합적으로 관리해 데이터센터의 수요유연성을 정량화하고 피크전력 저감, 부하이동, DR 참여 등 계통기여형 운전이 가능해질 것이다. 특히 데이터센터의 안정적인 서비스운영을 유지하면서도 전력계통상황에 따라 자동으로 전력사용을 조정할 수 있다는 점이 기존 UPS기술과 가장 큰 차이점이다. 산업 측면에서는 데이터센터를 수요자원 및 에너지서비스 사업의 참여주체로 전환시킬 것으로 기대한다.

 

이번 과제성과를 통해 DC-UPS, DC배전망, Smart-DCIM, DR·VPP 연계플랫폼으로 제품화·사업화가 가능하며 기존 데이터센터 개조(Retrofit)와 신규 AI 데이터센터 구축에 적용될 수 있다. 또한 DR사업자 및 전력거래소와 연계한 실증을 통해 수요자원 등록, 감축량 검증, 정산모델까지 확보할 수 있어 새로운 에너지서비스사업 모델 창출이 가능하다.

 

■ 마지막으로 하고 싶은 말이 있다면

이번 과제는 단순히 데이터센터에 새로운 UPS나 전력변환장치를 적용하는 수준의 기술개발이 아니라 데이터센터의 역할을 근본적으로 바꾸는 데 의미가 있다.

 

현재 데이터센터는 전력효율 향상단계를 지나 필요 시 전력수요를 조절하고 계통안정화에 기여할 수 있는 능동형 자원으로 역할전환이 필요하다. 이번 과제에서 개발·구성하고자 하는 DC배전망, DC-UPS, ESS, Smart-DCIM, GFDC, DR 기술은 이러한 변화에 대응하기 위한 핵심기술이다. 과제가 성공적으로 수행된다면 국내 데이터센터 전력인프라 기술경쟁력을 높이고 향후 AI 데이터센터와 차세대 전력시장에 대응할 수 있는 중요한 기술적 기반이 될 것이라 확신한다.

 

또한 이온은 인도네시아 국가연구혁신청(BRIN)과 연구협력 및 사업확장을 위한 MOU를 체결했다. 이미 동남아시아지역에서 배터리 관련제품 수출실적을 확보하고 있으며 향후 개발 중인 모듈형 UPS, DC-UPS와 ESS 제품 군까지 포함해 글로벌시장 진출도 본격화할 예정이다.

 

향후 전력인프라는 에너지효율과 계통안정성, 데이터기반 운영기술이 결합된 산업으로 빠르게 변화하게 될 것이다. 이온은 하이브리드 UPS와 차세대 전력전자 기술을 기반으로 데이터센터와 산업시설, 글로벌시장까지 연결되는 친환경·스마트솔루션 기업으로 도약해 대한민국을 대표하는 전력전자인프라 구축의 전 단계를 책임지는 기업으로 성장해 나갈 계획이다.