데이터센터 확산으로 전력 수요가 급증하면서 비상전원설비인 무정전전원장치(UPS)의 안전성 확보가 중요해지고 있다.
특히 에너지밀도가 높은 리튬이온배터리(LiB)를 적용한 대용량 UPS가 늘면서 배터리 화재와 전기적 고장에 대응할 수 있는 별도의 안전기술 마련이 과제로 떠올랐다. 이에 한국전기안전공사가 1MVA급 대용량 UPS의 안전성 평가 인프라를 구축하고, 안전강화형 UPS 국산화 관련 기술 개발에 속도를 내고 있다.
전기안전공사는 기후에너지환경부와 한국에너지기술평가원이 추진하는 '대용량·고출력 1MVA급 무정전전원장치 위험성 평가 및 안전기술 개발' 사업을 수행하고 있다. 2024년 4월 시작한 이 사업은 2027년 12월까지 진행되며, 전기안전공사를 비롯해 세방전기, 한국에너지기술연구원 등 13개 기관이 참여한다. 총사업비는 294억8000만원이다.
◇목표는 안전강화형 대용량 UPS 개발
이번 사업은 리튬이온배터리 기반 대용량 UPS의 안전성과 신뢰성을 확보하는 데 초점을 맞췄다. 기존 UPS 안전관리 표준이 납축전지를 중심으로 마련돼 리튬이온배터리의 특성을 충분히 반영하지 못한다는 지적에 따라 배터리와 전력변환장치를 함께 고려한 시스템 단위 안전기술을 개발한다.
사업은 크게 세 가지 분야로 나뉜다. 세방전기가 주관하는 1세부 과제는 리튬이온배터리 기반 1MVA급 안전강화형 UPS 표준모델 개발이다. 전기안전공사가 주관하는 2세부 과제는 UPS 시스템 단위 성능검증 기술과 안전성 평가시스템 구축이다. 에너지기술연구원이 주관하는 3세부 과제는 사고유형별 모의실증 데이터를 활용한 운영 프로그램과 실시간 진단·제어 기술 개발이다.
올해는 안전강화형 UPS 제작과 평가 인프라 구축이 본격화했다. 1세부 과제에서는 1MVA급 모듈식 UPS와 고안전 배터리 시스템을 개발하고 있다. 특히 DC 전로 단락·지락, 누설전류, 절연저항, 서지, 접지전위 등 9가지 전기적 안전요소를 반영해 보호기능을 강화했다. UPS와 배터리관리시스템(BMS), 통합안전관리시스템 간 연계 기능도 개발중이다.
◇1MVA급 안전성 평가동 완공…실제 사고 상황 검증
올해 사업의 주요 성과 중 하나는 전북 완주군에 들어선 리튬이온배터리 기반 UPS 안전성평가동이다.
전기안전공사는 2024년 12월 건축 설계에 착수해 2026년 4월 평가동 건축을 완료했다. 전북특별자치도와 완주군이 37억2000만원을 투입한 시설이다.
평가동에는 1MVA급 대용량 UPS의 시스템 단위 안전성을 검증하기 위한 시험 인프라가 구축중이다. 실제 운전 환경을 반영해 지락·단락·서지·전력품질 등 다양한 전기적 위해요인을 인가하고 UPS와 배터리 시스템의 보호기능이 정상적으로 작동하는지 평가하는 것이 핵심이다. 단순히 개별 부품의 성능을 확인하는 수준을 넘어 UPS와 배터리, 보호장치 간 상호작용까지 검증하는 체계를 마련하고 있다.
전기적 위험상황에 대한 시뮬레이션도 진행한다. 단락과 과전류, 과부하 등 사고 상황에서 최대 전압과 전류, 보호소자의 동작 특성을 분석하고 실제 시험 데이터를 바탕으로 보호장치의 적정 설치 위치와 안전 동작 범위를 검토한다. 사고전류와 순환전류, 서지 등 6가지 전기적 위해요인의 발생 원리를 분석하는 시뮬레이션 환경도 구축하고 있다.
배터리 안전관리 기술도 함께 개발한다. 배터리의 건전 상태와 이상열화를 진단하고, 이상징후를 조기에 감지하는 기술을 고도화한다. 정상·비정상·비상 상황별 동작 절차를 마련하고 인공지능(AI) 기반 이상탐지 기술을 접목해 화재와 전원공급 중단으로 이어질 수 있는 위험을 사전에 파악하는 것이 목표다.
◇산업계 협력 강화…현장 수요 반영해 실증 확대
전기안전공사는 세부과제 간 연구개발 성과를 연계하는 한편 산업계 수요를 반영해 기술의 현장 활용도를 높이는 데 주력하고 있다. UPS 표준모델 개발과 안전성 평가시스템 구축, 운영·진단 프로그램 개발을 각각 추진하면서 최종적으로 하나의 통합 안전관리 체계로 연결하는 것이 목표다.
이를 위해 13개 참여기관 간 연구성과 공유와 협력체계를 강화하고 있다. 데이터센터 운영사와 UPS·배터리 제조기업, 업계 전문가를 대상으로 개발 현황을 공유하고 현장 의견도 수렴한다. 올해는 인터배터리 행사와 연계해 '리튬계 배터리 UPS 산업 활성화 및 안전성 향상 전략 세미나'를 개최하는 등 산업계와 기술 교류도 확대했다.
향후에는 올해 구축하는 시험설비와 평가시스템, 운영·제어 기술을 다음 연도 통합 실증으로 연결할 계획이다. 누적된 실증 데이터를 바탕으로 평가 절차를 보완하고 안전기준을 구체화해 실제 데이터센터 운영환경에 적용할 수 있는 기술적 기반을 마련한다는 구상이다.
최호 기자 snoop@etnews.com
