반도체 변압기가 뭐길래 … 효성중공업, 전력시장 판 바꾼다

인공지능(AI) 데이터센터 확산으로 전력 변환·공급 기술이 핵심 인프라로 부상하고 있다. 전력 손실을 줄이고 공간 효율을 높일 수 있는 차세대 장비가 주목받는 가운데 효성중공업이 ‘반도체 변압기(SST)’를 앞세워 데이터센터 전력 시장 공략에도 적극 나섰다.

24일 업계에 따르면 AI 반도체 기업 엔비디아와 클라우드 사업자인 아마존 웹 서비스(AWS) 등을 중심으로 초대형 데이터센터 투자가 이어지면서 전력 인프라의 중요성은 빠르게 커지고 있다. 

데이터센터는 막대한 전력을 소비하는 구조인 데다, 연산에 사용되는 GPU가 직류(DC) 전력을 필요로 하는 특성상 전력 변환 과정에서의 효율성이 핵심 경쟁력으로 떠오르고 있다.

현재 데이터센터는 외부에서 공급되는 교류(AC) 전력을 직류로 변환하기 위해 변압기, 무정전전원장치(UPS), 정류기 등을 거치는 다단계 구조를 사용한다. 이 과정에서 변환 단계마다 전력 손실이 발생하고, 변전 설비가 별도의 공간을 차지해 운영 효율을 떨어뜨린다는 지적이 제기돼 왔다.

SST는 이러한 구조를 근본적으로 바꾸는 장비다. 전력반도체를 활용해 변압과 정류 기능을 하나의 시스템으로 통합함으로써 복잡한 변환 단계를 단순화할 수 있다. 이에 따라 전력 손실을 줄이는 동시에 변전 설비 공간을 서버 운영 공간으로 전환할 수 있어, 고밀도 서버 구축이 필요한 AI 데이터센터에 적합한 기술로 평가된다.

효성중공업은 해당 기술을 선제적으로 확보했다. 2018년부터 국책과제를 통해 연구를 진행하며 2022년 도심 배전망에 직접 연결 가능한 22.9kV급 SST 개발에 성공했다. 이는 데이터센터에 필요한 고압 전력을 직접 처리할 수 있는 수준으로, 글로벌 시장에서도 초기 상용화 단계에 속하는 기술이다.

SST는 기술적 난도가 높은 분야로 꼽힌다. 전력망과 설비 간 절연 기능을 유지하면서도 다수의 전력반도체 소자를 정밀하게 제어해야 하기 때문이다. 효성중공업은 초고압 변압기와 차단기 등 전통 전력기기에서 축적한 기술력과 함께, 스태콤(STATCOM), HVDC 등 전력반도체 기반 설비 개발 경험을 바탕으로 경쟁력을 확보했다.

에너지저장장치(ESS)와의 연계도 강점으로 꼽힌다. AI 데이터센터는 연산 과정에서 전력 부하가 급격히 변동하는데, SST와 ESS를 결합하면 전압과 전류를 실시간으로 제어해 전력망 안정성을 높일 수 있다. 효성중공업은 국내 ESS 시장 점유율 1위를 기반으로 글로벌 시장에서도 수주를 확대하고 있어, 두 기술 간 시너지 효과도 기대된다.

효성중공업은 향후 초고압 전력기기와 전력반도체 기반 설비, ESS를 결합해 데이터센터 전력망 전반을 아우르는 ‘토털 솔루션’ 사업자로 도약한다는 전략이다. 오는 5월 미국 시카고에서 열리는 ‘IEEE PES T&D’ 전시회에 SST 서브모듈을 선보이며 글로벌 시장 공략도 본격화할 계획이다.

이에 효성중공업 관계자는 "글로벌 시장에서 최고 수준으로 인정받고 있는 초고압 전력기기와 스태콤, ESS 역량에 첨단 SST 기술을 융합할 것"이라 말했다. 

글로벌 시장 역시 빠르게 성장하고 있다. 글로벌 시장조사기관 마켓앤마켓(MarketsandMarkets)에 따르면 SST 시장은 전력 인프라 고도화 수요에 힘입어 연평균 40% 이상의 성장세가 예상된다. 다만 데이터센터용 고압·대용량 SST는 아직 초기 단계로, 일부 선도 기업을 중심으로 실증과 상용화가 진행 중이다.

업계에서는 AI 시대 경쟁력이 반도체뿐 아니라 이를 안정적으로 구동할 전력 인프라에 달려 있다고 보고 있다. 전력 효율과 안정성을 동시에 확보할 수 있는 기술 경쟁이 본격화되면서, 효성중공업 등 전력 솔루션 기업의 역할은 더욱 확대될 전망이다.