SST 혁명: 데이터 센터에서 그리드까지
요약: 2025년 10월 16일, NVIDIA는 백서 "차세대 AI 인프라를 위한 800VDC 아키텍처"를 발표하며, 대형 AI 모델의 빠른 발전과 CPU 및 GPU 기술의 지속적인 반복으로 인해 랙당 전력이 2020년 10kW에서 2025년 150kW로 증가했으며, 2028년에는 랙당 1MW에 이를 것으로 예측되었다. 이러한 메가와트 수준의 전력 부하와 극단적인 전력 밀도에 대해, 전통적인 저전압 AC 배전 시스템은 더 이상 충분하지 않다. 따라서 백서는 기존 415V AC 전력 시스템에서 800V DC 배전 아키텍처로 업그레이드하는 것을 제안하며, 이는 고체 변압기(SST)라는 주요 지원 기술에 대한 큰 관심을 불러일으켰다.
데이터 센터 프로젝트의 장점: 고체 변압기(SST)는 그리드 AC 10kV를 직접 DC 800V로 변환할 수 있으며, 컴팩트한 크기, 경량 설계, 무효전력 보상 및 전력 품질 관리 등 통합 기능을 제공한다. HVDC 시스템은 UPS 장치와 같은 많은 중간 장치의 필요성을 없애준다.
데이터 센터 전력 배분 아키텍처에서 HVDC(고전압 직류)로 전환하는 것은 다음과 같은 많은 장점을 제공한다:
높은 전압은 전류를 줄여 구리 케이블이나 버스바의 필요량을 직접적으로 감소시킨다.
배전 장비의 상당한 감소로, 많은 전통적인 UPS 장치의 필요성이 사라진다.
보조 시설 공간의 상당한 감소—메가와트 규모의 랙당 데이터 센터에서, 전통적인 전기실은 메인 서버룸보다 훨씬 더 넓은 면적을 차지하게 된다.
변환 효율 개선: SST 자체가 전통적인 변압기보다 훨씬 효율적이며, 전체 시스템 아키텍처에서 전력 변환 단계가 크게 줄어들어 에너지 손실이 상당히 감소한다.
위 그림에서 보듯이, 에너지 저장 배터리 캐비닛은 DC 800V 버스("배터리 직접 연결")에 직접 연결될 수 있어 중간 전력 손실을 줄이고 인버터 비용을 없앤다. 마찬가지로, 풍력 및 태양광 발전도 DC/DC 컨버터를 통해 직접 통합될 수 있다. 이 발전은 녹색 데이터 센터를 촉진하는 데 중요한 의미를 갖는다.
SST는 데이터 센터에만 국한되지 않는다: "이중 탄소" 목표(2030년 탄소 피크, 2060년 탄소 중립)는 산업 및 민간 부문의 에너지 효율을 새로운 수준으로 끌어올렸다. 일반 산업 및 상업 건물에서도 SST는 광범위하게 적용될 수 있다. 2차 출력이 AC일 경우, SST는 전통적인 변압기를 직접 업그레이드하고 교체할 수 있다. 2차 전압이 고전압 DC일 경우, 이는 건물 수준의 DC 전력 배분을 위한 혁신적인 단계가 될 것이다. 예를 들어, 현재 "태양광-저장-직접-유연성"(PSDF) 기술의 홍보에서, 변압기에서 버스바까지 집중 또는 분산된 AC/DC 양방향 인버터가 더 이상 필요하지 않아, 건물 전체의 원활한 DC 전력 배분이 가능하다.
DC 전력 공급 장비의 성숙도에 대한 우려에 대해서는, 이러한 장비들은 이제 점점 더 성숙해지고 있으며, 다음과 같다:
전기 자동차(EV): EV 플랫폼은 400VDC에서 800VDC로, 심지어 더 높은 전압으로 진화했다. 이러한 시스템은 빠른 충전, 높은 전력 밀도, 구리 케이블의 감소, 효율적인 정류기, 고전류 포터블 케이블, 고급 안전 커넥터 및 내결함성 보호 방식을 강조한다. 고전압 DC는 차량이 양방향 충전 스테이션을 통해 그리드(V2G)로 전력을 판매하거나 충전할 수 있게 한다.
태양광(PV): 대규모 태양광 발전소는 일반적으로 1000-1500VDC로 운영되며, 성숙한 DC 사이드 스위치기, 유스, 조합 박스를 활용하여 DC 배전 시스템에 직접 연결된다.
에너지 저장(ES): 상업 및 산업용 에너지 저장 시스템은 DC 800V 그리드에 직접 연결될 수 있다.
냉난방 및 기타 전력 장비: 주요 중국의 냉난방 제조업체들은 이미 375V DC 호환 제품을 출시했다.
LED 조명, 소켓 및 기타 종단 장치: 해당 DC 제품들이 이제 광범위하게 배포되고 있다.
SST 변압기에 대해서는 국내 장비 제조업체들이 이미 제품을 출시하였으며, 데이터 센터 및 에너지 절약 리모델링 등 다양한 시나리오에서 적용되고 있다.
