전력 손실 줄이는 SST가 뜬다…효성중공업, AI 데이터센터 시장 '정조준'

SST, 데이터센터 공간·효율 극대화 핵심 기술로 부각

GPU 전력 수요 급증, 복잡한 변환 단계를 하나로 압축

효성중공업세계 첫 22.9kV SST 앞세워 시장 선점 속도

효성중공업이 개발한 22.9kV SST ⓒ효성중공업

AI 산업 확대로 전 세계 데이터센터 투자가 급증하면서 전력 효율을 높일 차세대 인프라 경쟁도 본격화되고 있다. 특히 대규모 전력을 안정적으로 공급하면서 손실을 최소화할 수 있는 반도체 변압기(SST)가 차세대 핵심 장치로 부상하고 있는 가운데 국내에서는 효성중공업이 관련 기술 개발과 사업화에서 앞서 있다는 평가를 받는다.

전력 손실 최소화한다…SST 찾는 데이터센터들

24일 업계에 따르면 엔비디아는 데이터센터 전원 공급 인프라를 직류로 전환하는 방안을 추진하고 있다. AI 서버의 폭발적인 전력 수요를 감당하기 위해 전력 변환 단계를 줄이고 손실을 최소화하려는 전략으로 해석된다.

현재 대부분의 데이터센터는 교류(AC) 기반 구조다. 외부에서 공급된 교류 전력은 변압기를 통해 전압을 낮춘 뒤 무정전전원장치(UPS)에서 직류로 전환돼 배터리에 저장된다. 이후 다시 교류로 바뀌어 서버로 전달되고, 서버 내부 전원공급장치(PSU)에서 다시 직류로 변환된다. 전력 흐름이 복잡한 데다 변환 단계마다 손실이 누적되는 구조다.

반면 직류 기반 시스템은 이러한 다단계 변환 과정을 줄여 전력 효율을 높일 수 있다. 특히 AI 데이터센터처럼 수천~수만개의 GPU가 동시에 구동되는 환경에서는 작은 손실도 전체 운영 비용과 냉각 부담에 직접적인 영향을 미친다.

이 과정에서 주목 받는 기술이 바로 SST다. SST는 전력반도체를 활용해 변압 기능과 교류-직류 변환 기능을 하나의 장치에 통합한 차세대 장비다. 기존 변압기·정류기·UPS 등 여러 장비가 수행하던 역할을 단일 시스템으로 대체할 수 있어 공간 활용도를 높이고 전력 손실도 줄일 수 있다.

최신 AI GPU의 전력 소모가 빠르게 늘면서 한정된 공간에 고밀도 서버를 구축해야 하는 데이터센터 사업자들 사이에서는 SST 도입 필요성이 커지고 있다.

글로벌 시장조사기관 마켓앤마켓에 따르면 글로벌 SST 시장은 전력 인프라 고도화 추세에 힘입어 향후 연평균 40% 이상 성장할 것으로 전망된다. 최근 북미와 유럽의 주요 전력기기 기업들이 AI 데이터센터용 SST 개발에 속도를 내는 배경이다.

세계 최초로 22.9kV SST 개발한 효성중공업…강점은 ‘계통 안정화’

국내 기업 중에서는 효성중공업이 선제적으로 SST 시장 진출에 나서고 있다. 효성중공업은 2018년부터 국책과제를 통해 SST 기술 개발을 추진했고, 2022년에는 22.9kV 1.05MVA급 SST 개발에 성공했다. 22.9kV는 국내 도심 배전망에서 대형 빌딩과 데이터센터 등이 직접 수전하는 대표 전압으로, 실제 산업 현장 적용 가능성을 입증했다는 평가를 받는다.

SST는 기술 장벽이 높아 개발과 상용화가 쉽지 않은 전력 설비로 꼽힌다. 전력망과 데이터센터 간 전기적 분리를 통해 시스템 보호와 안전을 확보하는 절연 기능을 유지하면서도, 다수의 반도체 소자를 오차 없이 동시에 스위칭하고 전압을 균일하게 분배하는 초정밀 고압 전력 제어 기술이 필요하기 때문이다. 과거에는 전력반도체 성능과 가격 문제로 상용화 진입 장벽도 높았다.

효성중공업은 지난 50여년간 초고압 변압기와 차단기 등을 생산하며 전력 제어 기술력을 축적해왔다. 또 스태콤, 전압형 HVDC 등을 국내 최초로 독자 개발하는 등 전력반도체 기반 차세대 전력 솔루션 연구도 이어왔다.

효성중공업은 SST와 ESS(에너지저장장치)를 연계한 솔루션도 강점으로 내세우고 있다. AI 데이터센터는 연산 과정에서 급격한 전력 부하 변동이 발생하는데 SST와 ESS를 결합하면 실시간 전압·전류 제어를 통해 ‘계통 안정화’가 가능하다는 설명이다.

효성중공업은 국내 ESS 시장 점유율 1위 사업자로 최근 영국·남아공·호주 등 글로벌 시장에서도 수주를 확대하고 있다. 업계에서 SST와 ESS를 결합한 통합 솔루션 경쟁력이 더욱 커질 것으로 전망하는 이유다.

효성중공업 관계자는 “글로벌 시장에서 경쟁력을 인정받고 있는 초고압 전력기기와 스태콤, ESS 역량에 첨단 SST 기술을 융합할 것”이라며 “단순한 장비 공급을 넘어 데이터센터 전력망 전반을 아우르는 토털 전력 솔루션 프로바이더로 자리매김하겠다”고 말했다.