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디지털 시대를 위한 핵심 인프라를 보호하고 연속성을 극대화하는 ‘갤럭시 VL’ UPS

기사입력 : 2021년 07월 16일 16시 41분
ACROFAN=권용만 | yongman.kwon@acrofan.com SNS

이제 현대 사회에서 ‘디지털 기술’은 사회의 유지를 위해 단 한 순간도 없어서는 안 될 ‘필수 인프라’로 자리잡았다. 거의 모든 산업 시설 및 업무 환경들이 디지털 기술을 기반으로 움직이고 있으며, 이에 인터넷 서비스나 네트워크가 잠깐이라도 문제가 생기면 그 영향은 몇몇 산업군이 아닌, 사회 전반에 걸친 문제이자, 일상을 위협하는 큰 위기이자 규모를 예상하기도 힘들 큰 피해로 돌아오기도 한다. 이에, 앞으로 펼쳐질 지속 가능한 ‘디지털 시대’에는, 디지털 기술과 서비스의 완전한 가용성, 연속성이 필수적으로 요구될 것이며, ‘절대 멈추지 않을’ 인프라를 위한 대비가 필요하다.

디지털 시대를 위한 ‘언제나 살아있는’ 서비스 인프라를 위해서는, 다양한 유형의 장애에도 대응할 수 있는 IT 인프라와 안정적인 전력 공급이 필수적이다. 특히 디지털 문명의 생명줄이기도 한 ‘전기’의 안정적인 공급은, IT 기반의 디지털 서비스 뿐 아니라, 반도체나 석유, 철강, 화학 및 기계 제조 같이 높은 정밀도를 요구하는 디지털화된 제조업에서 시설 전반의 운영에 연속성을 확보하는 데도 반드시 필요한 부분이다. 전기 에너지를 사용하는, 현대 사회의 디지털 기술 기반의 산업 인프라들에 있어, 정전 등 전기 공급에서의 문제로 인한 피해의 크기는 정전 시간에 비례하지 않으며, 잠깐의 정전으로 인한 피해라도 복구에는 긴 시간과 큰 비용이 필요하다.

현재와 앞으로의 ‘디지털 시대’가 지속 가능하기 위해서는, 디지털화된 세상을 지원하는 필수 인프라들이 언제나 안정적으로 운영될 수 있어야 하고, 이를 위한 가장 중요한 전제 조건 중 하나는 ‘안정적인 전력 공급’이다. 그리고 슈나이더 일렉트릭의 ‘갤럭시 VL(Galaxy VL)’ UPS는 미션 크리티컬 인프라의 무중단 운영을 위한 안정적인 전력 공급 인프라 구성을 완성하며, 운영 환경에서의 높은 효율과 유연한 확장 구성 지원 등으로 최대한의 가용성을 제공한다. 또한 작은 상면 공간에도 설치할 수 있으며, ‘에코스트럭처’ 플랫폼과의 연동을 통해 시설 전반에 걸친 긴밀한 통합 운영과 문제가 생기기 전에 대처하는 정밀한 예측정비 등으로 효율성을 극대화할 수 있다.

▲ 앞으로의 디지털 사회에서 절대 멈추면 안되는 인프라를 위해서는, 언제나 안정적인 전력 공급이 필수적이다 (자료제공: 슈나이더 일렉트릭)

최근 대두되는 ‘4차 산업혁명’ 같은 주제들을 꺼내지 않더라도, 이미 우리의 삶은 상당 부분 ‘디지털화’ 되어 있다. 디지털 기술은 이미 사회의 모든 부분에 긴밀하게 연결되어 비즈니스를 움직이고 있으며, 이러한 디지털 기반 사회에서 기반 서비스나 인프라의 장애 발생은 단지 잠깐의 시간이라도 광범위한 규모의 피해가 발생한다는 것을 이미 경험하고 있다. 또한, 전 세계적으로 인류가 마주하고 있는 기후 변화 등의 중요한 과제를 극복하고, 앞으로의 세상을 ‘지속 가능하게’ 만들기 위해서는 사회의 모든 활동에서 효율이 지금보다 크게 높아져야 할 필요가 있으며, ‘디지털 기술’은 이런 어려운 목표를 달성 가능하게 하는 중요한 요소로 꼽힌다.

그리고, 이러한 디지털 기술 기반의 세상을 지탱하는 핵심 에너지원은 ‘전기’로, 디지털 기술 기반의 세상은 전기 에너지의 안정적인 공급 없이는 존재할 수 없다. 그리고 안정적인 전기 에너지의 공급은 디지털 기반의 서비스를 제공하기 위한 인프라 뿐 아니라, 디지털 기술을 사용하는 소비자 쪽에서도 중요한 문제이며, 사회 전반에서 다양한 형태로 디지털 기술이 활용되면서, 이제 안정적인 전기의 공급은 모든 산업군에서 중요한 문제가 되었다. 특히 디지털 기술을 활용하는 반도체, 화학, 철강 등의 제조업, 혹은 의료 시설 등에서, 정전 등의 전력 공급 문제로 운영의 연속성에 문제가 생기게 되면, 순간적인 문제라 해도 피해는 걷잡을 수 없을 정도로 커진다.

디지털 시대에 절대 멈춰서는 안될 ‘미션 크리티컬’ 인프라를 위해서는, 장애가 예상되는 모든 부분에 문제가 생겨도 우회가 가능하도록 ‘이중화’가 필요하다. 전원 공급 또한 마찬가지인데, 이에 전기 공급이 중요한 데이터센터나 공장 등의 시설에서는, 전기를 공급받는 경로의 이중화나 자체적인 비상 발전기를 갖추기도 한다. UPS 또한 이러한 미션 크리티컬 인프라에 반드시 필요한 시설인데, 전력 공급에 문제가 발생했을 때 배터리에 저장된 에너지를 즉각적으로 공급하면서 일정 시간 동안 모든 것이 정상적으로 유지되게 하면서, 문제가 해결될 때까지 시간을 벌어 주는 역할을 한다. 또한 다양한 전원 공급원 사이의 매끄러운 전환이나, 공급되는 전원의 품질 안정화에도 UPS를 효과적으로 활용할 수 있다.

▲ 미션 크리티컬 인프라에 효과적이고 효율적인 전원 보호를 제공하는 ‘갤럭시 VL’

슈나이더 일렉트릭의 3상 UPS 솔루션은 이러한 ‘미션 크리티컬’ 인프라를 위한 효과적이고 효율적인 전원 보호를 제공하며, 보호 수준과 용량에 따라 크게 세 가지 제품군으로 나뉜다. 이 중 ‘갤럭시’ 시리즈는 ‘옵티멈’ 시장을 위한 솔루션으로, 갤럭시 VS, VM, VL, VX 등 ‘갤럭시 V’ 시리즈로 제품 라인업의 개편이 진행되고 있다. 그리고, 이 ‘갤럭시 V’ 시리즈의 라인업에서 갤럭시 VS의 상위 모델로 위치하는 ‘갤럭시 VL’은, 200~500kVA 대의 용량에서 기존의 ‘갤럭시 7000’을 대체하며, 10kVA 대부터 시작하는 갤럭시 VS에서부터 500kVA 이상의 영역을 위한 갤럭시 VX에 이르기까지 모든 용량대에서 매끄럽게 연결되는 전체 라인업 완성의 방점을 찍는 존재다.

갤럭시 VS보다 용량과 기능이 강화된 ‘갤럭시 VL’은 핵심 인프라를 위한 차세대 전원 보호를 제공하는 200~500kW 용량대의 3상 UPS로, 엣지, 중대형 데이터센터 뿐 아니라 중요 IT, 상업 및 비즈니스 크리티컬 애플리케이션을 위한 높은 성능과 효율, 유연한 구성과 확장성을 제공한다. 특히 ‘갤럭시 VL’은 하이브리드 스위칭 기술을 통해, 높은 신뢰성과 함께 이중 변환 모드에서 최대 97%의 높은 효율을 제공하고, ‘이컨버전(ECOnversion)’ 모드에서는 99% 이상의 효율을 제공해, 미션 크리티컬 환경을 위한 전원 보호를 가장 경제적으로 활용할 수 있게 지원한다. 확장성 측면에서도, 개별 UPS의 무중단 용량 확장 지원은 물론, 최대 5대의 N+1 확장 구성이 가능해, 유연한 구성과 확장이 가능하다.

이와 함께, 모듈식 아키텍처와 라이브 스왑 기능을 통해 평균 수리 시간을 최소화하고 가용성을 극대화했으며, 주요 구성 요소의 내결함성 구성을 갖추어 효율적인 무중단 환경의 구축을 지원한다. 설치 공간에 대한 요구사항에서도, 기존의 갤럭시 7000보다 최대 53%, 갤럭시 VX보다 최대 70%까지 작은 풋프린트와 함께 모든 유지보수 작업을 전면에서 접근할 수 있게 한 디자인으로, UPS 설치와 운영을 위해 필요한 공간을 최소화했다. 또한, 슈나이더 일렉트릭의 ‘에코스트럭처’ 플랫폼은, ‘갤럭시 VL’을 시설의 전력 공급 인프라 전반은 물론, 건물과 시설 전반에 긴밀히 통합해 구축하고, 데이터를 기반으로 한 유연하고 기민한 운영을 가능하게 한다.

▲ 이중변환 모드에서 최대 97%, 이컨버전 모드에서는 최대 99% 이상의 높은 효율을 제공한다 (자료제공: 슈나이더 일렉트릭)

‘갤럭시 VL’의 가장 중요한 특징은 높은 ‘효율’로, 하이브리드 스위칭 기술을 통해 이중변환 모드에서도 최대 97%의 효율을 달성하며, ‘에코’ 모드나 ‘이컨버전’ 모드에서는 99% 이상의 효율을 제공해, 시설 전반에 들어가는 에너지 비용에서 전원 보호를 위해 감당해야 할 추가 비용을 최소화할 수 있다. 이러한 높은 효율을 달성하는 데는 고효율의 스위치가 큰 역할을 하는데, 갤럭시 VL에 사용되는 3레벨 인버터 T 타입은 주요 스위칭 기술 중 가장 작은 스위칭 손실로 효율 개선에 유리한 특징을 가진다. 특히 이중변환 모드의 효율 측면에서, 3레벨 인버터 T 타입은 3레벨 I 타입이나 4레벨 I 타입 대비 더 넓은 영역에서 더 높은 효율을 보인다.

갤럭시 VL이 제공하는 세 가지 운전 모드 중 ‘이중 변환 모드’는 UPS로 들어오는 전류를 UPS 전원 변환기를 통해 이중 변환해 줌으로써, 전원 공급 문제에 대한 대비나 공급 전력의 품질 관리 측면에서는 가장 좋은 결과를 얻을 수 있다. 그리고 갤럭시 VL은 이러한 이중변환 모드를 사용할 때에도, 경쟁 제품들보다 높은 최대 97%의 효율을 달성한다. 그리고 ‘에코 모드’는 흔히 ‘바이패스’ 모드라고도 불리며, 이중화로 구성된 두 개의 입력 전원 중 하나를 바이패스 스위치를 거쳐 출력으로 바로 보냄으로써 최대 99% 이상의 높은 효율을 달성하고, 전원 공급에 문제 발생시에는 즉시 배터리 쪽의 경로로 전환해 대체 공급을 구현한다. 이 에코 모드는 효율이 높지만, 상대적으로 전원의 품질이 떨어지는 단점도 있다.

‘이컨버전’ 모드는 바이패스와 인버터 병렬 운전을 컨셉으로 하여, 일상적인 상황에서는 입력되는 전원을 바이패스 스위치를 거쳐 출력단으로 바로 보내지만, 인버터가 배터리의 충전 등으로 상시 활성화되어 있어, 부하 전력 중 유효전력은 바이패스가, 무효전력은 인버터가 보상하는 방식이다. 이를 통해 에코 모드에 준하는 99% 이상의 효율과 함께, 이중 변환 모드의 뛰어난 전원 품질과 안정성을 양립시킬 수 있다. 특히 출력 성능에 있어, 이컨버전 모드는 메인 전원 단락에 대한 출력전원 변동 범위에 대한 IEC 62040-3에서 이중변환 모드의 클래스 1에 상응하는 기준을 제공하며, 계통에서 완벽한 바이패스 스태틱 스위치 차단을 통해 UPS의 출력 전압에 영향을 주지 않고 전력 흐름을 제어한다.

▲ 갤럭시 VL은 모듈식 아키텍처로 유연한 확장성과 높은 가용성을 모두 갖췄다

갤럭시 VL은 모듈식 아키텍처를 기반으로 유연한 내, 외부 확장성을 제공한다. 먼저, 내부 확장 측면에서는 프레임 최소 구성 용량인 200kW를 기준으로, 50kW 단위로 파워 모듈을 증설할 수 있으며, 최대 확장 가능한 용량은 500kW다. 그리고 이러한 내부 확장시 UPS의 연결을 분리하는 등의 작업이 필요 없이 ‘라이브 스왑’으로 간편히 증설할 수 있고, 이 때 가감되는 모듈의 용량은 자동으로 인식된다. 이러한 특징은 확장 뿐 아니라 문제 발생시의 유지보수에도 장점을 제공해, 극대화된 가용성을 기대할 수 있다. 외부 확장은 N+1 구성으로 최대 5대까지 확장할 수 있으며, 이 때 확장 가능한 최대 용량은 2000kW 다.

또한 갤럭시 VL은 일반적인 VRLA 배터리 뿐 아니라 리튬이온 배터리와의 조합도 가능하다. 리튬이온 배터리의 경우 1개의 캐비닛당 136S 17개 모듈이 구성되고, 최대 8대의 캐비닛이 병렬 구성되어 운영될 수 있으며, 이 때, 200kW 부하에서 8개 캐비닛 구성시 최대 80분의 전원 보호가 가능하다. 또한 UPS에서 BMS, SMPS 전용 파워서플라이도 지원한다. 한편 리튬이온 배터리는 기존 VRLA 대비 10배의 충전 사이클, 60~70% 가벼운 무게, 더 높은 운영 온도 지원으로 쿨링 필요성 감소, 2~3배 더 긴 수명을 통해, 30~50%의 TCO 절감 효과를 기대할 수 있다.

이러한 유연한 확장성 지원은, UPS의 도입 단계에서부터 유연한 구축 모델을 가능하게 한다. 초기 계획과 실제 운영 상황이 상이한 상황이나, 확장성을 고려해 단계별로 구축을 진행하는 상황 모두에서, 갤럭시 VL이 제공하는 유연한 확장성은 기존에 설치된 장비의 투자를 보호하면서 확장 구성을 진행할 수 있게 한다. 특히, VRLA와 리튬이온 배터리를 모두 지원하는 특징은, UPS의 구축 이후 배터리 교체 시기에 새로운 유형의 배터리를 도입함으로써, 단계적 성능 확장의 장점을 극대화할 수 있는 방법을 제공한다. 이 외에도, 구축 단계에서 별도 부하기 없이 본격 가동 전 최대 부하로 UPS를 테스트하는 ‘스마트 전력 테스트(SPoT)’ 기능을 갖춰, 설치와 첫 가동에서의 리스크 또한 최소화했다.

▲ 갤럭시 VL은 더 작은 공간에서도 더 빠르게 설치하고, 효율적으로 운영하며, 쉽게 유지보수할 수 있다 (자료제공: 슈나이더 일렉트릭)

갤럭시 VL는 주요 부품들에 모듈식 아키텍처와 이중화된 구성을 통해 운영 환경에서의 가용성을 극대화했다. UPS를 구성하는 대부분의 부품들은 모듈형으로 구성되어 문제가 발생했을 때 빠르게 교체, 복구함으로써 가용성 수준을 극대화할 수 있으며, 주 제어 보드나 파워 서플라이, 데이터 분배 장치 등은 이중화 구성을 갖추고 있다. 또한 50kW 파워 모듈은 운영 중 모듈의 교체나 확장시 라이브 스왑이 가능하며, 내부 N+1 이중화도 갖추고 있다. 그리고, UPS의 상태는 정면 도어의 터치 디스플레이 혹은 원격으로 확인할 수 있으며, UPS 전면에서 주요 모듈에 모두 접근할 수 있어, 설치와 운영, 유지보수에 필요한 공간과 시간적 측면 모두를 최소화했다.

한편, 갤럭시 VL의 ‘파워 모듈’은 50kW 단위로, 하이브리드 스위칭 토폴로지로 기존의 파워 모듈 대비 2.7배 소형화되었고, 최대 97.5%의 효율을 제공한다. 또한 트랜스포머리스 디자인으로 효율성 향상, 설치 공간 및 무게 감소, 낮은 고조파 등을 달성했으며, 20kHz 이상의 높은 스위칭 주파수로 저소음을 구현했다. 내결함성 구성도 파워 모듈 단위로 이루어지며, 일부 파워 모듈이 고장 등으로 활용할 수 없는 경우, 사용 부하가 남은 파워 모듈의 용량보다 크면 UPS는 과부하 내량 기준에 따라 바이패스 모드로 전환될 수 있다. 이 때 과부하 내량 기준은 110%에서 연속 운전, 125%에서 10분, 150%에서 1분 정도다.

갤럭시 VL은 슈나이더 일렉트릭의 ‘에코스트럭처(EcoStruxure)’ 플랫폼과도 긴밀히 통합되어, 시설의 모든 전력 관련 인프라, 에너지 관리 솔루션들과 긴밀하게 연계될 수 있다. 에코스트럭처 플랫폼은 온프레미스나 클라우드 기반 모두에서 구축할 수 있으며, 다양한 장비와 데이터, 서비스들을 유연하게 연결해 실행 가능한 통찰력을 도출하는 개방형 플랫폼이다. 특히 ‘에코스트럭처 IT 어드바이저(EcoStruxure IT Advisor)’는 에코스트럭처 플랫폼에 연결된 UPS들의 상태를 언제 어디서나 확인할 수 있게 하고, 문제 발생시 관리자에게 즉시 전달하며, 장비의 운영 정보를 기반으로 주요 모듈들에 문제가 발생하기 전에 선제적 예측 정비를 실시할 수 있도록 지원한다.

이와 함께, 슈나이더 일렉트릭은 에코스트럭처 플랫폼과 기반 생태계 전반에 걸쳐, 구축과 운영에 걸친 라이프사이클 전반에서 고객에 유연한 선택권을 제공한다. 고객은 갤럭시 VL UPS를 슈나이더 일렉트릭을 통해 구입할 수도 있지만, 파트너들을 통해 전반적인 ‘솔루션’으로 구축할 수도 있고, 운영과 지원의 주체 또한 유연하게 선택할 수 있다. 또한, 동일한 설계의 솔루션을 여러 지역의 시설에 설치하는 경우, 에코스트럭처 기반 생태계는 전 세계 어디에서나 제품의 공급과 공인된 엔지니어들을 통한 설치, 운영이 가능하도록 지원한다.

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