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[에너지신문] AI 반도체와 고성능 컴퓨팅 수요 확대에 대응하는 반도체 제조 현장에서 전력·냉각 인프라의 운영 효율이 과제로 떠오르고 있다. 생산설비를 늘리는 동시에 전력 공급의 안정성을 확보하고, 냉각·공조 등 공장 전반의 에너지 사용을 관리하는 접근이다.

슈나이더 일렉트릭은 8일 반도체 제조시설을 대상으로 전력 보호, 유틸리티 최적화, 디지털 트윈을 결합한 인프라 구축 방향을 제시했다. 개별 장비의 성능 개선과 함께 전력·냉각·자동화 시스템의 운영 상태를 분석해 에너지 손실과 가동 중단 위험을 줄이겠다는 구상이다.

▲슈나이더 일렉트릭이 AI 반도체 시대의 제조 경쟁력을 높이기 위한 AI 팩토리 인프라 청사진을 제시했다.

전력 용량과 함께 품질·운영 연속성 고려

정밀한 설비 제어와 연속적인 공정 운영이 필요한 반도체 공장에서 전력 공급은 생산을 뒷받침하는 기본 조건이다. 전력 인프라를 확충할 때 공급 용량뿐 아니라 전력 품질, 에너지 손실, 유지보수 과정의 운영 연속성도 함께 살피는 이유다.

이번 제안에는 무정전 전원장치(UPS)를 활용한 전력 보호 방안이 포함됐다. 회사 측은 데이터센터에 공급해 온 UPS 기술을 반도체 제조시설에도 적용하는 방안을 제시했다.

제시된 장비는 500~1250kW 용량의 3상 UPS로, 회사가 밝힌 최대 효율은 이중 변환 모드에서 97.5%, 별도 고효율 운전 모드에서 99%다. 장치 가동을 중단하지 않고 전력 모듈을 교체하는 기능도 포함됐다.

냉각·공조 등 유틸리티도 절감 대상

공장 내부의 에너지 사용을 줄이는 방안은 생산설비 밖으로도 확장되고 있다. 냉동기와 공조·환기, 압축공기 등 유틸리티 설비의 운전 조건을 실제 부하에 맞춰 조정하는 방식이다. 공정에 필요한 환경 조건을 유지하면서 불필요한 에너지 사용을 줄이는 데 초점을 맞춘다.

슈나이더 일렉트릭은 냉동기 에너지 관리와 공조·환기 시뮬레이션, AI 기반 자율운영, 폐수처리 등 유틸리티 운영 개선 방안을 국내 반도체 제조시설에 제안하고 있다고 밝혔다. 설비별 에너지 사용량과 운영 상태를 분석한 뒤 개선 여력을 운전 조건에 반영하는 구조다.

회사 측은 “미국 반도체 기업을 대상으로 장기간 개념검증(PoC)을 진행한 경험을 바탕으로 유틸리티 부문에서 약 10%, 공장 전체에서 약 2.5%의 전력 절감 효과를 기대한다”고 설명했다.

디지털 트윈으로 전력·냉각 연계 분석

개별 설비의 효율 개선을 공장 전체로 확대하는 수단으로는 디지털 트윈이 제시됐다. 실제 설비와 시스템을 가상 환경에 구현해 운영 조건을 바꿨을 때 전력·냉각 등에 어떤 영향이 생기는지 사전에 검토하는 방식이다.

회사 측은 “엔비디아의 가상 설계·시뮬레이션 플랫폼인 옴니버스와 ETAP의 전력 디지털 트윈 기술을 연계해 전력·기계·열·네트워크 요소를 통합 분석하는 환경을 추진하고 있다”고 밝혔다. 부하 변화를 모델링하고 실시간 모니터링과 예지보전에 활용한다는 설명이다.

또 반도체 제조 분야에서는 이러한 기술을 연계, TSMC의 AI 팩토리 구축을 지원하고 있다고 소개했다. 기존 제조시설의 시스템과 연결해 운영 데이터를 활용하는 방안도 제시했다.

이번 제안은 생산장비와 전력·냉각 설비를 각각 관리하는 데서 나아가 공장 전체의 운전 조건을 함께 분석하는 데 초점을 맞추고 있다. 국내 제조시설에 적용할 경우 기존 시스템과의 연동 범위, 공정 환경 유지 여부, 실제 전력 절감 효과 등이 사업장별 검토 항목이 될 것으로 보인다.

출처 : 에너지신문(https://www.energy-news.co.kr/)