국내공장 직접 찾아온 美빅테크‥韓 직류배전기술 세계가 주목[전력산업대전환]②

韓 '직류 배전'이 뜬다
데이터센터 운영비의 60%가 전기요금
효율성 높은 직류 배전 도입 적극 검토
LS일렉트릭, 북미 데이터센터 수주 8000억 넘어

편집자주전력산업이 자동차, 반도체 이어 우리 산업의 효자종목으로 떠오르고 있다. 전력은 오랫동안 산업 분야에선 '조력자' 역할에만 그쳤다. 하지만 인공지능(AI) 데이터센터와 전기차, 재생에너지 확산으로 전력 수요가 폭증하면서 해외에서도 찾는 K산업의 주역이 된 것이다. LS일렉트릭 등 국내 전력기기 4사가 확보한 일감만 33조원어치다. 수출과 일자리 창출에 기여하는 성장 산업으로 자리매김했다. 전력 업계의 관심은 선순환 구조를 어떻게 확보하냐에 쏠렸다. 보다 효율적인 송전을 위해 직류 관련 기술을 확보하는 게 핵심과제가 됐다. 전력산업 대전환을 위해 우리 기업들이 당면한 과제를 짚었다.

지난해 11월 미국의 한 빅테크(대형 정보기술 기업) 관계자들이 LS일렉트릭 청주공장을 찾았다. 이들은 LS일렉트릭이 생산하는 수배전반 변압기 차단기 등 주요 배전 장비를 직접 확인했다. 데이터센터 전력 효율 요구가 커지면서 직류(DC) 기반 배전 기술에 대한 관심이 높아지자 국내 전력기기 기업의 기술력을 보고 발주까지 진행하기 위해서였다. 청주공장은 LS일렉트릭의 3개 공장 중 규모가 가장 크다.

데이터센터 전력 구조가 대용량·고효율 중심으로 빠르게 바뀌는 흐름은 한국 전력기기 기업에 기회가 되고 있다. 그동안 의존해온 이튼, 슈나이더, 지멘스, ABB 등 이른바 전력기기 글로벌 '빅4'만으로는 수요를 감당하기 어렵다는 판단이 작용한 것도 있지만 배전의 효율성을 높이기 위해 국내 기업들이 선제적으로 직류전환을 준비한 것도 큰 역할을 했다. LS일렉트릭은 직류 기반 배전반·변압기 라인을 선제적으로 구축해 북미 기업들의 집중 검토 대상이 됐다.

배채윤 LS일렉트릭 선행기술연구단장은 "전 세계적으로 데이터센터를 중심으로 '누가 더 빨리 설비를 확보하느냐'라는 경쟁이 벌어지고 있다"며 "각국 고객사들 역시 우선 공급해달라는 요청을 쏟아내고 있다"고 말했다.

초고압 변압기의 6배… 직류 수요가 키운 북미 배전 시장

반도체, 서버, 냉방기, 공조 장치 등 데이터센터 주요 장비들은 모두 대규모 전력을 사용한다. 시장조사 업체 IDC는 2024년 보고서에서 데이터센터 운영비 가운데 에너지 비용이 가장 높은 비중을 차지한다고 밝혔다. 기업용 데이터센터는 운영비의 46%, 서비스 제공용 데이터센터는 60%가 전기요금이었다. 전력 비용이 급격히 불어나면서 효율 개선 요구도 커지게 됐다.

효율성 제고는 기술 재검토를 가속화했다. 특히 서버와 냉각설비 용량이 빠르게 커지면서 배전 구간의 안정성과 효율을 동시에 확보하는 게 주요 과제로 떠올랐다. 이 과정에서 불필요한 손실을 줄일 수 있는 DC 기반 배전 방식이 대안으로 거론되고 있으며 설계 단계에서부터 이를 검토하는 사례도 늘었다.

배 단장은 "글로벌 데이터센터 업체들 역시 DC 적용을 적극 검토하고 있다"며 "DC는 교류(AC)에 비해 에너지 효율이 높고 데이터센터 특성상 큰 부하 변동에도 안정적으로 대응할 수 있다는 장점이 있다"고 설명했다.

전력 효율을 중시하는 구조 재편이 이어지면서 LS일렉트릭의 수배전반과 변압기 등 핵심 장비가 북미 데이터센터 프로젝트에서 실제 발주로 이어지고 있다. 이 회사는 이달 중순 미국 내 AI 데이터센터 전력 인프라 구축 프로젝트에 7600만달러(약 1100억원) 규모의 공급 계약을 체결했다. 이보다 일주일 앞서선 북미 빅테크 기업과 9190만달러(약 1329억원) 규모의 고압·저압 수배전반 및 변압기 공급 계약을 맺었다.

LS일렉트릭의 올해 북미 데이터센터 수주액은 5500만달러(약 8000억원)를 넘겼다. 전체 데이터센터 관련 수주액 1조원 가운데 약 80%가 미국에서 발생했다. 회사는 미국 대응을 강화하기 위해 본사에 'AI 데이터센터 전담팀'을 신설했고 텍사스주 배스트럽에 4만6000㎡(약 1만4000평) 규모의 판매·서비스 시설(테크센터)을 구축했다.

전력 수요가 급증하면서 데이터센터가 전력을 공급받고 분배하는 데 필요한 배전반 수요도 함께 늘고 있다. 배전시장은 통상 송전시장의 2~3배 규모로 추정된다. 북미 배전시장은 초고압 변압기시장의 6배 규모에 이를 것이라는 전망도 제기된다.

"데이터센터 전기료 줄여라"… 직류 전환 확산

효율성 중심의 전력기기 기술 개발 흐름은 국내에서도 강화되고 있다. 한국전력은 지난 4월부터 한화 건설 부문, LG전자와 함께 서울 영등포구에 신축 중인 한화 데이터센터 일부 구간에 직류 전력을 공급하는 '전력 소비 절감형 DC 데이터센터'를 구축하고 있다. 한전은 저압직류배전(LVDC) 방식으로 배전반까지 전력을 직접 보내 변환 단계를 줄이면 약 10%의 에너지를 절감할 수 있을 것으로 보고 있다.

재생에너지 비중 확대도 직류 전환 논의를 뒷받침하고 있다. 태양광과 풍력은 직류 전력을 생산하며 교류 전력망에 연계하기 위해 인버터를 거쳐야 한다. 이런 구조적 이유로 직류 배전은 재생에너지와의 적합성이 높아 국내외에서 재생에너지 기반 독립형 전력망인 마이크로그리드 실증도 확대되고 있다. 전남 서거차도는 LS일렉트릭이 구축한 세계 최대 규모의 '직류 에너지섬'으로 신재생에너지를 활용한 직류 배전망을 통해 가로등과 가전 전기 카트 등을 운영하며 직류 기반 전력망의 적용 가능성을 보여주고 있다.

강희종 에너지 스페셜리스트 mindle@asiae.co.kr