[기획]안전강화 대용량 UPS, 2027년 개발 완료…국산화 시동 건다

지난 9월 발생한 국가정보자원관리원(국정자원) 화재는 리튬이온 배터리 기반 무정전전원장치(UPS)에서 시작됐다. 지난 2022년 발생한 SK AX 판교 데이터센터 화재때와 동일하게 리튬이온 배터리의 소위 '열폭주' 현상으로 순식간에 불이 빠른 속도로 번졌고, 진화 역시 쉽지 않았다. 인공지능(AI) 시대, 데이터센터가 점차 대형화되는 추세 속 리튬이온 배터리 UPS 역시 이용이 늘 것으로 예상되는 만큼 문제 해결책이 시급하다.

이에 산업통상부와 한국에너지기술평가원, 한국전기안전공사는 '대용량·고출력 1MVA급 무정전전원장치 위험성 평가 및 안전기술 개발' 사업을 지난해부터 시작했다. 이 사업의 목표는 데이터센터 대형화 추세에 발맞춰 대용량·고출력의 UPS를 개발함과 동시에 이에 대한 안전성을 평가할 수 있는 시스템과 센터를 구축하는 것이다.

분야별 전문기업이 참여, 오는 2027년까지 기술개발과 센터 구축을 완료한다는 방침이다. 이를 통해 대용량 UPS를 국산화 해 글로벌 시장에도 진출하는 등 UPS 시장에서도 주도권을 가져간다는 계획이다.

◇목표는 안전강화형 UPS 개발

UPS는 중요한 전력보조장치로 사고시 막대한 피해로 연결 될 수 있다. 특히 리튬계열(LiB) 배터리는 일반건물에 설치되고 있어 화재발생시 열폭주 등 화재확산 등으로 막대한 인명피해 및 경제적 손실 발생 우려된다.

무엇보다 데이터센터(IDC센터) UPS 화재사고는 사회기반 시설에 큰 영향을 미치는 파급력이 큰 분야로 에너지산업 안보 확립 대책 마련이 시급하다. 2022년 판교 데이터 센터 화재 당시 문제점으로 △대용량 UPS 안전성 검증(인증)체계 부재 △국내 UPS제작사의 미흡한 대용량 UPS 제작 기술 등이 지적된 바 있다.

이에 안전이 강화된 UPS 보급이 필요하다는 인식이 확산됐다. AI·클라우드 등을 중심으로 데이터센터가 빠르게 확산하는 상황에서 UPS 대용량화를 비롯해 안전한 UPS 관리를 위한 체계가 필요하다는 관점에서 이번 사업이 시작됐다.

이 사업은 총 3 세부로 나눠 진행 중이다.

1 세부에서는 'LiB기반 1MVA급(고출력) 안전강화형 대용량, 고출력 UPS 표준모델 개발'에 주력한다. 1 MVA급 LiB 기반 안전 프로토콜이 반영된 1MVA급 안전강화형 UPS 시스템 표준모델을 개발하고 실증하는데 집중한다. 이를 위해 △대용량, 고출력(1MVA급) 모듈식 무정전전원장치 △4대 이상 UPS 병렬운전 기술 △정전·화재사고 예방 안전강화형 UP시스템 △UPS 설비에 대한 사전예방적 성격의 원격 모니터링용 외부통신 기능 등을 개발한다.

2 세부에서는 'LiB-UPS 시스템 단위 성능검증 기술 및 안전성 평가 시스템 개발'을 목표로 한다. △LiB-UPS 시스템 단위 성능검증 안전성 평가 시험장치·시험설비 개발 △LiB-UPS 포괄적 안전성 평가시스템 테스트베드 구축·실증이 주된 목표다. 구체적으로 △LiB-UPS 시스템 운영실태 분석·시험방법 등 절차서 개발 △LiB-UPS 시스템 성능평가 시험장치 개발·테스트베드 구축 △LiB-UPS 시스템 성능평가 시험장치 성능검증 현장적용 실증 △LiB 기반 UPS 시스템 인증 표준·안전기준 개발에 집중하는 중이다.

3 세부에서는 LiB-UPS 사고유형별 모의실증 기반 데이터 연계 운영 프로그램을 개발한다. 목표는 사고유형별 모의 실증 데이터 기반 LiB-UPS 실시간 모니터링 표준모델, 분석·진단 프로그램 및 사고대응 표준 가이드라인을 개발하는 것이다. 세부적으로 △LiB-UPS 운영 현황·사고 유형별 분석 및 시뮬레이터 개발 △데이터 연계 시스템 구조 설계 및 사고 모의실증 설비 구축 △로컬 통합모니터링 시스템 개발 및 사고유형별 최적 운영·제어 실증 △1년 이상 실증 데이터 기반 안전기준 및 사고대응 매뉴얼 개발 등을 진행한다.

◇2027년 완료 예상…국산 UPS 기술, 다양한 활용 기대

센터 구축 과정에서 가장 주안점을 두는 부분은 우선, 국내 최초 LiB-UPS 시스템 단위 안전성평가 시험장치를 개발하고 테스트 베드를 구축한다는 부분이다. 또 LiB-UPS 시스템 단위 시험방법 등 절차서를 개발하고, 세계 최초 LiB-UPS 시스템 인증 표준·안전기준을 개발해 주도권을 가져가는데 목표를 두고 있다.

이 같은 목표를 달성하기 위해 기존 인프라 활용뿐만 아니라 국내외 전문기관과 협력도 강화한다. 현재 구축 중인 '신재생 연계 ESS 안전성평가센터'와 '극한 환경 대응 BESS 평가설비' 등을 집적해 에너지저장장치 안전성평가 클러스터 조성이 가능하다. 해외 우수기관과 국내 배터리 3사 등과 업무협력을 통한 기술개발 네트워크도 구축한다.

오는 2027년 완료를 목표로 추진되는 이번 사업 결과는 다양한 곳에 활용될 것으로 기대된다.

우선 LG에너지솔루션, 삼성 SDI, SK온, 중소기업 등 LiB-UPS 제조기업에서 안정성 평가 기준 등을 활용할 가능성이 크다. LiB-UPS 시스템 성능평가 및 검사장비 시제품을 주관연구개발기관에 구축해 국내 기업의 제품개발 시험·인증도 지원한다. LiB-UPS 표준모델 시제품 성능평가 및 시험인증을 통해 해외 시장 진출도 가능하다.

◇대용량 UPS 국산화, 큰 성과…UPS 자립 기대

이번 사업을 통해 대용량·고출력 UPS 적용 데이터센터를 설립·운영하고 신산업 육성 등으로 연간 약 330여명 일자리 창출이 예상된다.

경제적 측면에서 다 다양한 성과를 기대한다. 우선 데이터센터 등 UPS 전기설비 정전·화재사고 사전 예방으로 약 1350억원의 경제적 손실 감소 효과가 발생된다. RE100 구현으로 탄소중립 목표달성에 기여하고 에너지 절감 효과도 거둘 것으로 보인다.

특히 국내 기술 기반의 국제표준 선점과 해외 경쟁국 대비 우위 확보로 관련 시장진입이 가능해 질 것으로 전망된다. 그동안 외국 UPS 기술에 의존해왔던 것을 낮추고 국산 기술력 확보로 능동적 대응이 가능해졌다. 또 단순 UPS가 아니라 안전강화형으로 특화한 만큼 이를 통해 기술 차별화 포인트도 확보하게 됐다.

이밖에 기술적 측면에서도 데이터센터 안전한 사용환경 구축을 통해 화재·정전사고가 매년 9% 감축되는 효과를 예상할 수 있다. LiB 배터리를 포함한 UPS 전체 시스템에 대한 평가를 전원시스템 범위의 사고와 위험요소 시스템단위별 검증과 실증과 현장 검증이 완료된 안정화된 안전규정을 통해 고장 또는 재발방지 안전검사에 활용이 가능하다. 대용량 UPS 전주기 데이터 분석과 통합 운영 노하우가 적용된 안전 지향적인 설계-시공-운영 가이드라인도 제공해 안전한 UPS 생태계 구축에 크게 기여할 것으로 전망된다.

김지선 기자 river@etnews.com