세계 최초 100% 직류 공장 가동...AI시대 빅테크 관심, LS일렉에 쏠린다

LS일렉트릭 DC팩토리 가보니
전력 손실·발열 최소화 기술
AI 데이터센터서 활용하면
전력 병목 획기적 개선 가능
“글로벌 DC시장 선점 시동”

세계 최초 100% 직류(DC) 배전 공장인 LS일렉트릭 천안 DC팩토리에서 생산된 전력변환장치(PCS) ‘G2’. LS일렉트릭

충남 천안시 동남구에 있는 LS일렉트릭 천안 사업장. 최근 방문한 이곳 현장은 근로자들의 자사 기술력에 대한 자부심과 호기심으로 활기가 넘쳤다. 세계 최초로 100% 직류(DC) 배전을 도입한 ‘천안 DC팩토리’가 지난달 준공식을 갖고 제품을 본격적으로 생산하고 있기 때문이다.

약 14만㎡ 면적 용지 중심에 자리 잡은 컨테이너 2개 규모의 DC 솔루션은 차세대 전력 시장의 개막이 현실화했음을 암시했다.

배채윤 LS일렉트릭 기반기술연구단장은 “천안 DC팩토리는 저전압 직류(LVDC) 설비를 기반으로 가동하는 생산 공장”이라며 “전력 사용량 측면에서는 하이퍼스케일 인공지능(AI) 데이터센터보다 규모가 작지만 설계 관점에서 배전 기술의 완성도는 최고이자 최종 단계”라고 강조했다. 이어 그는 “세계 최초라는 상징성 덕분에 전력·건설 업종은 물론 다양한 분야 기업과 기관들로부터 기술 문의를 받고 있다”고 덧붙였다.

태양광·풍력 등 재생 에너지 확대와 AI 데이터센터를 비롯한 전력 다소비 산업의 활성화로 DC 배전 기술이 전력 패러다임을 전환할 열쇠로 부상하고 있다. LS일렉트릭은 반도체 변압기(SST)와 반도체 차단기(SSCB), 에너지저장장치(ESS) 등 직류 전용 핵심 기기에서의 기술력을 바탕으로 글로벌 DC 시장 선점에 나선다는 방침이다. 특히 천안 DC팩토리를 바탕으로 글로벌 표준 확립에 도전한다.

직류 배전은 전력 변환 과정에서 발생하는 손실을 최소화할 수 있는 기술로 주목받는다. 기존 교류(AC) 배전 체계에서는 발전 단계에서 생성된 직류 전력을 송전하고자 교류로 변환한 뒤 최종 사용 전 다시 직류로 바꿔야 하는 다단계 변환을 거쳐야 했다. 하지만 직류 기반 신재생에너지 발전원이 늘어나고 전력구매계약(PPA) 등 재생에너지 직접 활용 제도가 활성화하면서 직류 배전을 통한 구조적 손실 방지가 시도되는 것이다.

배 단장은 “일반 공장이 1~5㎿ 수준의 전력을 사용한다면 대규모 AI 데이터센터는 최소 60~80㎿, 최대 120~200㎿에 달하는 막대한 전력을 소모한다”며 “전력 공급이 AI 산업의 주요 병목으로 부상하는 상황에서 직류 시스템 도입은 현실적인 해법으로 주목받고 있다”고 분석했다. 또 그는 “다단계 AC·DC 변환이 초거대 AI 데이터센터 환경에서 막대한 열 손실을 초래한다는 점에서도 DC 배전은 가치가 높다”고 설명했다.

LS일렉트릭은 이러한 기술 전환기에 기존 천안 사업장의 스마트팩토리 기반 설비와 직류 전용 생산 라인을 접목하며 선도적 시도를 단행했다. 공장 외벽에 태양광 패널을 설치해 직류 전력을 직접 생산하고 이를 직류 전용 전기차 충전소와 내부 생산 라인으로 공급한 것이다. 또 자체 생산하는 SST와 SSCB 등을 활용해 기존 교류용 설비보다 전력 사용 효율을 10% 개선한 것은 물론 공간 효율성까지 개선된 DC 배전 체계를 완성했다.

배 단장은 “생산 라인이 들어서는 클린룸 내부는 온습도가 엄격히 제어되는 밀폐 구조”라며 “내부 조명과 공조 시스템, 생산 설비와 운영 제어기 전체가 직류 전원으로 작동하도록 맞춤 설계됐다”고 말했다. 이어 그는 “처음 시도되는 직류 전용 공장인 만큼 초기 운영 안정성을 확보하기 위해 교류와 직류 설비를 함께 설치해 이중화 체계를 구축했다”며 “실증을 거쳐 단계적으로 전면 직류로 전환할 것”이라고 부연했다.

천안 DC팩토리는 생산 제품에서도 DC 배전 생태계 확장에 이바지하고 있다. 직류 전력 제어의 핵심 역할을 하는 차세대 배터리 일체형 ESS 전력변환장치(PSC) ‘G2’를 생산하는 것이다. 이 제품은 기존 공랭식에서 수랭식 냉각 기술을 도입해 발열 제어와 내구성을 극대화했다.

LS일렉트릭의 DC 배전 기술력은 국내외에서 주목받고 있다. LS일렉트릭은 최근 GS건설과 AI 데이터센터용 DC 배전 기술 고도화에 협업하기로 했다. 또 GS건설이 추진하는 AI 데이터센터 프로젝트에 배전반과 가스절연개폐장치(GIS), 초고압 변압기를 비롯한 핵심 전력기기를 공급한다. LG유플러스와는 실제 데이터센터 운영 과정에서 축적한 전력 데이터를 활용해 DC 전력 솔루션 고도화를 꾀한다.

배 단장은 “계약상 구체적으로 밝힐 순 없지만 AI 산업의 전력 소모량 급증으로 고효율·고밀도 DC 배전 솔루션에 대한 세계 주요 기업들의 관심이 매우 높다”며 “천안 DC팩토리는 DC 배전 솔루션 전체를 실제 현장에서 검증하는 테스트베드다. 이곳에서 확보한 실증 데이터와 운영 경험을 살려 글로벌 DC 전력 인프라 시장에서 기술 표준과 주도권을 확보할 것”이라고 역설했다.

천안 이진한 기자