[기고] AI 데이터센터의 숙명 고효율·신뢰성…해법은 '이컨버전'

최근 인공지능(AI) 기술의 급격한 발전과 함께 데이터센터 수요가 폭발적으로 증가하면서 전력 소비량도 전례 없는 수준으로 급증하고 있다. AI 데이터센터를 포함한 현대의 핵심 시설들은 막대한 전력을 소모하기 때문에 에너지 효율 향상이 필수적 과제이지만, 동시에 서비스 연속성을 보장하기 위한 전력 신뢰성 역시 결코 포기할 수 없는 핵심 가치다.

이런 배경 속에서 무정전 전원 공급 장치(UPS)는 전력 보호와 안정적인 에너지 관리를 위한 핵심 설비로서 그 중요성이 더욱 강조되고 있다. UPS는 기본적으로 전력 장애 발생 시 부하에 무중단 전원을 공급하고 유입 전력의 품질을 개선하는 역할을 수행하며 전통적으로 이중 변환(Double Conversion) 모드와 에코(ECO) 모드라는 두 가지 방식으로 운용돼왔다.

전통적 방식인 이중 변환 모드는 유입되는 교류(AC)를 직류(DC)로 바꾼 뒤 다시 교류로 변환하는 과정을 거쳐 부하에 전원을 공급한다. 이 방식은 인버터가 상시 작동해 출력 전압을 정밀하게 제어하므로 신뢰성이 매우 높고 정전 시에도 무순단으로 전원을 공급할 수 있어 부하 보호에 최적화된 최상위 보호 등급인 'IEC 62040-3' 기준 클래스 1 시스템으로 분류된다. 그러나 두 번의 전력 변환 과정에서 발생하는 에너지 손실로 인해 효율이 통상 94~97% 수준에 머무른다는 단점이 있다.

반면 에코 모드는 전력망에 이상이 없을 때 부하를 바이패스 경로를 통해 유틸리티 전원에 직접 연결함으로써 전력 변환 과정을 생략한다. 이를 통해 99% 이상의 높은 효율을 달성할 수 있지만 전력 장애 발생 시 인버터를 켜고 부하를 인계받기까지 약 8~10ms의 미세한 전압 중단(순단)이 발생할 수 있어 부하 보호가 취약한 클래스 3 등급으로 평가받는다.

이러한 효율성과 신뢰성 사이의 상충 관계를 해결하기 위해 슈나이더 일렉트릭은 특허받은 혁신 기술인 '이컨버전(eConversion)' 모드를 도입했다. 이컨버전은 이중 변환 모드의 높은 신뢰성과 에코 모드의 초고효율을 결합한 방식으로, 바이패스 경로를 통해 전원을 공급하면서도 인버터를 항상 켜진 상태로 유지하며 바이패스 전원과 병렬로 작동시킨다.

이 기술은 연속 바이패스 운전 방식에 관한 전용 특허 'US 2012/0181871'를 보유하고 있으며 인버터가 활성 상태를 유지하므로 유틸리티 장애 발생 시 별도 전환 시간 없이 즉각적이고 원활하게 부하를 인계받는 무중단 절체(Zero-break transfer) 성능을 제공한다. 덕분에 이컨버전은 고효율 운전 모드임에도 불구하고 이중 변환 모드와 동일한 최상위 보호 카테고리인 IEC 62040-3 클래스 1 시스템으로 제3자 인증을 획득했다.

운영자 관점에서 이컨버전 도입은 탁월한 경제적 이익과 기술적 장점을 동시에 제공한다. 우선 연결된 부하에 따라 최대 99%의 초고효율을 실현해 에너지 손실을 최소화한다. 이는 일반적으로 10년 운용 시 UPS 구매 가격의 최대 3배에 달하는 전기 요금을 절감할 수 있는 총소유비용(TCO) 최적화로 이어진다.