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에너지 효율을 극대화하는
차세대 스마트 팩토리 전력망, ‘DC Factory’

이번에는 DC Factory에 대해 이야기한 지식발전소 6번째 에피소드를 살펴보겠습니다.
산업 전력 수요가 급격히 늘고 있는 가운데, 전 세계가 ‘직류DC’에 주목하고 있는데요.
에너지 효율을 극대화하는 DC Factory와 이와 관련한 LS ELECTRIC의 전력 기술에 대해 알아볼까요?

LVDC 방식으로 전력망을 효율화 하는DC Factory

우리가 사용하는 대부분의 전자기기는 직류, 즉 DC 전원으로 작동합니다. 하지만 정작 이러한 제품들을 생산하는 공장들은 여전히 교류(AC) 기반의 전력 시스템에 머물러 있는데요. AC 전압을 받아 DC로 바꾸는 과정을 반복하다 보니 이 과정에서 불필요한 전력 손실이 발생하고 있습니다. 이렇게 누적된 변환 손실은 결국 전력 소비 증가로 이어지고, 에너지 비용 상승은 물론 탄소 배출 문제와도 직결됩니다.

에너지 효율화가 중요해진 오늘날 AC 중심에서 DC 중심 전력 패러다임으로의 전환은 더 이상 선택이 아닌 필수라 할 수 있는데요. DC Factory는 공장 내 전력을 저압 직류, 즉 LVDC(Low Voltage Direct Current)* 방식으로 직접 공급하는 차세대 스마트 팩토리 전력망으로, DC 전환의 해답이 되고 있습니다.

DC Factory는 기존의 불필요한 변환 과정을 대폭 줄여 에너지 효율을 크게 높이고, 직류의 특성을 살려 더욱 정밀하고 안정적인 전력 제어가 가능합니다. 특히 태양광이나 ESS와 같은 친환경 에너지원도 별도의 변환 장치 없이 직접 연계할 수 있기 때문에 에너지를 한층 더 유연하게 운영할 수 있습니다.

*LVDC는 전력을 효율적으로 전달하기 위한 차세대 전력망 기술로 에너지 손실 감소와 비용 절감, 신재생에너지 연계에 최적화된 시스템입니다.

DC Factory를 위한 기술 혁신으로 시대의 요구에 따르다

DC Factory의 핵심은 바로 에너지 효율을 끌어 올리는 전력 기술에 있는데요. LS ELECTRIC은 이를 위해 4가지 주요 기술을 개발했습니다.

1. SST(Solid State Transformer, 솔리드 스테이트 변압기) 는 고압 22.9kV AC 전압을 750V DC 전압으로 직접 바꿔주는 반도체 변압기로, 최대 98%에 달하는 높은 효율이 특징입니다. EV 충전 인프라, 재생 에너지와의 연계도 가능합니다.

2. DC/DC 컨버터 는 다양한 공장 설비에 필요한 전압으로 맞춤형 전력을 공급할 수 있게 하는 장치로, 전체적인 운영 효율을 크게 높입니다.

3. SSCB(Solid State Circuit Breaker, 반도체 차단기) 는 기존 기계식보다 1천배 빠르게 사고 전류를 차단하며, 직류 배전에서 발생할 수 있는 아크 문제를 해결해 안정성을 극대화합니다.

4. DC 인풋 모터 드라이브 를 적용하면 AC 기반의 구동 단계를 없애고, DC 전력으로 직접 설비를 구동할 수 있기 때문에 공장 내 핵심 설비 효율이 최적화됩니다.

이러한 혁신적인 기술들을 통해 DC Factory는 세 가지 가치를 실현하고 있습니다.

첫째, 불필요한 변환 단계를 줄여 에너지 효율을 극대화합니다.
둘째, 장비와 공간 축소뿐 아니라 동일 용량 AC 선로 대비 DC 케이블 단면적 절감으로 경제성을 확보합니다.
셋째, 태양광과 ESS를 별도의 변환 없이 바로 연계할 수 있어 친환경성까지 갖추게 됩니다.

국내 최초 DC Factory 생태계를 구축해 나가고 있는 LS ELECTRIC

DC Factory는 그 가능성이 점점 더 다양해짐에 따라 제조업을 넘어 다양한 산업 현장으로 빠르게 확산되고 있습니다. 마이크로그리드와 산업단지, 스마트 시티 캠퍼스 등 분산형 에너지 시스템과도 유기적으로 연결될 뿐만 아니라, 특히 전력 소비가 큰 데이터 센터에서 고효율과 고신뢰성 솔루션으로 큰 주목을 받고 있습니다.

이러한 가운데 LS ELECTRIC은 천안 사업장에 DC Factory를 성공적으로 구축하였으며, 직류 기반 배전망 고도화에 주력하기 위해 한국전력, LG전자와 3자 업무 협약을 체결했습니다.

이제 DC Factory는 설비의 변화를 넘어 제조업의 에너지 패러다임 자체를 근본적으로 바꾼 중요한 전환점이 되고 있습니다. 현재 글로벌 시장에서도 DC 기반 전력망에 대한 관심이 뜨거운데요. ABB와 Delta, Eaton 등 세계적인 기업들이 관련 기술 개발에 속도를 내고 있고, 국내에서도 활발한 연구와 실증이 이어지고 있습니다.
이러한 흐름 속에서 LS ELECTRIC은 SST를 활용한 2MW 규모의 LVDC 실증을 성공적으로 완료한 후, 단순한 장비 공급을 넘어 설계부터 운영까지 아우르는 국내 최초의 DC Factory 생태계를 적극적으로 구축해 나가고 있습니다.