컴퓨터, 각종 제어시스템, 정보화 건물, 공장자동화 시스템의 전원용으로 무정전전원장치의 필요성은 더욱 높아지고 있다. 사무소 건물이나 각종 산업시설의 경우 24시간 연속적으로 전원공급이 필요한 경우도 있으며, 컴퓨터 시스템에 의한 각종 전산시설과 관리시설은 일정한 전압 및 주파수 범위에서 전원공급이 이뤄져야만 안전한 동작을 보장할 수 있기 때문이다.
무정전전원장치란 Uninterruptible Power Supply(UPS)로 상용전원 및 예비입력전원의 변동 및 불안정, 전압강하, 정전 시에도 끊임없이 양질의 전원을 부하에 공급하는 전원공급장치이다. 통상적으로 전압이 규정치보다 높거나 낮아 파형 왜율이 규정치 내에 들지 않으면 컴퓨터가 정상적으로 작동할 수 없게 되어 데이터가 파괴되거나 소실되게 된다. 따라서 입력전원은 일반적으로 주파수가 50Hz 또는 60Hz인 정현파의 정전압이 요구되는데, 상용전원의 예기치 못한 불안정으로부터 컴퓨터의 데이터나 기기를 보호하기 위해 항시 무정전 상태로 전원을 공급하는 장치가 무정전전원장치이다.
본지에서는 무정전전원장치에 대해 알아보고, 국내 현주소를 짚어보는 시간을 가졌다.
글 이명규 기자(press6@engnews.co.kr)
1. 무정전전원장치의 개요
(1) 무정전전원장치란?
고도정보화사회의 발전과 동반하여 컴퓨터에 의한 데이터 처리의 온라인화와 각종 OA·FA시스템 및 통신시스템의 입체적운용까지, 여러 종류의 정보처리가 광범위한 분야에서 구사되고 있으며 기능도 더욱 더 고도화되고 있다.
이런 고정밀 기기의 근원이 되는 전원은 매우 안정되어야 하나 전원측의 전압변동에 영향을 받아 한순간에 사회적으로 중대한 사태를 일으킬 수가 있는데, 여기서 전압변동에는 통상 발생하는 정상적인 순간전압강하, 순간정전 및 고조파에 의한 파형왜곡 등이 있다.
특히 순간의 전압변동에 민감한 전력기기나, 고도의 하이테크기기, 컴퓨터와 시시각각으로 데이터를 교신하는 온라인 시스템에서는 이러한 문제가 중대한 사태로 이어지기도 한다. 이러한 사항들을 잘 감당하여 신뢰성을 놓여주는 전원설비가 필요한데, 이 설비를 무정전전원장치(UPS: Uninterruptible Power System)라 한다.
무정전전원장치를 비롯한 안정화 전원장치는 당초, 방송, 통신, 전자계산기용, 의료 기기 등의 전원으로 사용되어 왔다. 그 뒤 금융기관 등에 의한 온라인 전자계산기시스템의 채용과 함께 급속도로 보급됐으며, 현재는 각종 플랜트의 계기, 대형빌딩 등에서 집중감시를 비롯해 다양한 용도로 폭넓게 사용하고 있다. 특히 CPU, OA, FA기기용으로 미니 무정전전원장치가 긴급하게 늘어나고 있는 상황이다.
한편, 전원장치의 내용도 처음에 사용되던 유도전압조정기(IVR), 회전형 무정전전원장치 등에서 사이리스터?파워트랜지스터 등 반도체소자를 사용한 정지형 무정전전원장치도 진보해 지금은 정지형 무정전전원장치 장치와 축전지를 조합한 정지형 무정전 전원장치가 많이 사용되고 있다. 또한 무정전전원장치장치의 용량도 수㎸A의 소형기에서 단기용량(單機容量) 1,000㎸A정도의 대형기까지, 표준적으로 제작되어 있으며, 전원설비의 신뢰성을 높이기 위해 병렬여유운전방식, 상용무순단전환방식 등 용도에 맞는 각종 운전방식이 확립되어 있다.
(2) 무정전전원장치의 종류와 구성
① 무정전전원장치의 종류
무정전전원장치는 순변환부, 역변환부, 제어부, 충전부, 축전지, 출력여과부, 동기체환(Changeover Switching)부 등으로 구성되어 있으며 입력 전원에 따라 단상식과 3상식이 있다. 또 출력시스템별로 입력전원을 재출력해 온라인 공급하는 온라인 무정전전원장치와 입력전원이 정상시에는 그대로 부하로 연결되지만 순정전이나 전원의 불안정시에는 내장된 축전지에서 전원을 공급하는 스탠드바이(Stand-by) 무정전전원장치가 있는데 온라인 무정전전원장치는 모터 구동 대형 컴퓨터용으로 주로 사용되며, 스탠드바이 무정전전원장치는 퍼스널 컴퓨터 등 소형 컴퓨터에 주로 사용된다.
② 무정전전원치의 구성 및 동작
무정전전원장치의 가장 기본적인 구성은 크게 입력부, 충전부 및 축전지, 인버터부(역변환), 출력부로 구분할 수 있다. 입력전원이 정상시 상용전원은 정류부 및 충전기부의 반도체소자에 의해 교류전원을 직류전원으로 변환하며 축전지에 부동충전을 시키는 동시에 인버터부로 공급되고, 인버터부는 직류전원을 교류전원으로 변환해 부하에 공급한다.
입력전원에 정전 또는 전압변동으로 상용전원이 정상적으로 무정전전원장치의 입력측에 전달되지 않을 때, 즉 정전이나 순간정전, 입력측의 과전압 혹은 저전압 시 인버터부의 전원을 축전지 방전허용시간동안 축전지로부터 공급을 받아 정밀부하에 무순단으로 안정된 전압과 주파수를 공급하게 된다. 입력전원의 복전 및 전압 안정시 상용전원이 정상적으로 무정전전원장치의 입력측에 정상적으로 전달되지 않고 있다가 정상적으로 입력측에 전달될 때, 즉 복전이 되면 축전지로부터 전력은 중단되어지고 상용전원은 순화부에 공급되어 방전된 축전지를 재충전시키며 인버터부에 직류전원을 공급해 인버터로부터 안정된 전압과 주파수를 정밀하게 공급하게 한다.
2. 무정전전원장치의 중요성
① 전력산업의 특수성
전력은 발전소에서 생산되어 고객에게 소비될 때까지 발전, 송전, 변전, 배전설비 등 다단계를 거쳐야 하는 방대한 설비로서 자연에 노출되어 전국 각지에 광범위하게 산재한다. 따라서 전기공급자가 통상의 의무를 다하는 경우에도 태풍, 낙뢰, 외물접촉, 차량충돌, 고객수전설비 고장파급 등 불가항력적인 고장의 개연성이 상존해 전력계통에서 완벽한 무정전 대책을 강구하는 것은 기술적으로나, 경제적으로 한계가 있다.
② 정전 민감 기기의 다량보급
최근 업체 생산시설의 첨단화 및 인터넷 관련 벤처기업, PC방, 공장과 사무실에 FA, OA의 확산에 따른 활발한 컴퓨터 보급 등으로 일반 가정에서 부터 산업계에 이르기까지 순간전압강하에도 영향을 받는 기기가 다량으로 보급되는 실정이다.
3. 무정전전원장치의 현황
최근 국내 무정전전원장치 시장이 글로벌 기업들의 격전지로 치열해지고 있다.
국내 무정전전원장치 민수시장에는 슈나이더 일렉트릭, 에머슨 네트워크 파워, 이튼 일렉트리컬, 리엘로, GE(General Electric), ABB, 르그랑 등 7~9개에 이르는 글로벌 기업들이 활동하고 있는데, 이는 2006년부터 국내 인터넷데이터센터(IDC)에 대한 수요가 증가하면서 무정전전원장치 시장 팽창에 따른 기대감 때문으로 보인다.
정전 시에도 일정한 전원을 공급하는 무정전전원장치 특성상 안정성과 신뢰성 확보가 최우선이다 보니 원천기술을 보유하고 있는 글로벌기업이 기술력과 실적 면에서 우위를 점하고 있는 실정이다. 특히 500㎸A 이상 대용량 국내 무정전전원장치 시장은 외산 업체 점유율이 매우 높은 상황이다.
현재 국내 무정전전원장치 민수시장은 대략 1,500억~2,000억 원으로 추정되고 있는데, 금융, 통신, ICT 분야의 대규모 데이터센터 발주물량이 상당수를 차지한다. 특히 삼성SDS, LG U+, SK C&C 등 굵직한 기업들의 데이터서비스센터 구축은 수백억 원에 이르는 무정전전원장치 물량을 쏟아지게 한다.
여기에 만일 집계되지 않은 30㎸A급 이하 소용량 물량까지 포함하면 민수시장 규모는 더 클 것으로 추정되며, 향후에는 3,000억 원이 넘을 것으로 업계에서는 점치고 있다.
또한, 클라우드 서비스 업체들의 한국행이 이뤄진다면 우수한 IT 인프라와 풍부한 전문 인력, 그리고 주변 OECD 국가들보다 저렴한 전기요금 등이 유인책으로 작용한 것으로 추정되며, 그에 따라 글로벌 무정전전원장치 기업들의 영업 경쟁 역시 치열해질 것으로 보인다.
한편, 국내 진출한 해외 무정전전원장치 업체들은 대부분 종합 전력기자재·에너지관리 전문기업으로, 슈나이더와 에머슨, 이튼이 세계 무정전전원장치 3대 메이커로 알려져 있다.
슈나이더의 경우 폭넓은 영업망과 서비스 조직뿐만 아니라 국내에서 유일하게 단일용량 1.6㎹A급 무정전전원장치설치 실적을 보유하는 등 기술력까지 갖추며 오랜 기간 최강자로 군림해왔다. 그 뒤를 에머슨이 대항마 격으로 뒤쫓고 있으며, 이튼과 르그랑이 본격 가세한 형국이다.
이튼코리아는 무정전전원장치사업에 대한 브랜드 인지도 제고와 영업력 강화를 선언한 바 있으며, 르그랑코리아는 배선기구에 이어 무정전전원장치로 사업을 확장해 후발주자로서 착실하게 인지도를 넓혀 나가고 있다. 이들 후발업체들은 향후 공격적인 영업망 확장과 마케팅 전략으로 기존 시장에 적잖은 파장을 일으킬 것으로 예상된다. 두 기업 모두 무정전전원장치 사업을 한국 내 주력사업으로 삼고 있어 시장에서도 판도 변화가 일어날 가능성은 충분하기 때문이다.
이튼코리아는 강점을 보이고 있는 550~1,100㎸A급을 바탕으로 맞춤식 서비스에 나섰으며, 또한 자체 부하테스트가 가능하고 배터리 수명을 최대 2배 이상 늘릴 수 있는 기능이 적용된 제품을 통해 경쟁사와 차별성을 부각시키고 있다.
르그랑코리아는 경쟁사 제품보다 부피와 무게를 30% 이상 줄여 공간 활용성을 높인 ‘HE 시리즈’로 틈새시장을 공략하며, 업계 최초로 3상·단상 호환이 동시에 가능해 다양한 현장에서 큰 활용성을 보이고 있다.
반면, 일각에서는 국내 무정전전원공급장치 시장이 위기를 맞고 있다는 의견도 만만치 않게 제기되고 있다. 무정전전원장치 시장은 기술의 선진화와 세련된 디자인을 채 갖추기도 전에 이미 중국제품의 저가 경쟁이라는 커다란 시련을 맞았고, 기술이나 디자인에 있어 유럽이나 미국 등 아직 선진제품을 따라잡지 못하는 현실을 보이고 있기 때문이다. 게다가 무정전전원장치업계는 최근 몇 년 새 수입제품의 저가공세, 국내 업체 간 과당출혈경쟁, 단체수의계약제도 폐지 등의 악재가 겹치면서 경영난은 더욱 가중되고 있다.
하지만 이러한 악재에도 불구하고 무정전전원장치 중견업체들은 다양한 연구개발을 통한 품목 다변화로 특화된 시장선점, 해외시장 진출 공략, 태양광 전지용 전원장치 개발 등 신기술 개발로 사업 다각화를 모색하고 있어 비관적이지 만은 않다는 게 업계의 중론이다.
향후 무정전전원장치 업계가 살아나갈 길은 M&A나 연구개발을 통한 새로운 시장 개척밖에 없다는 논리가 설득력을 얻고 있다.
1,000억 원 규모였던 IMF 시절, 50%정도가 수입품이었는데, 수입품의 증가하게 된 요인도 진입장벽이 낮다보니 영세 중소기업들의 난립으로 인한 저가제품 수입이 두드러졌기 때문이었다. 시장수요는 제한되어 있는데 반해 중국, 대만 등지에서 싼 가격에 밀려들어오는 제품들과 경쟁하기 위해 턱없이 낮은 가격으로 물품을 판매하게 되는 악순환을 지금까지도 되풀이하고 있으며, 더욱이 국내 업계는 마진도 없는 저가공세로 ‘제살 깎아먹기’식의 출혈경쟁을 감내하고 있는 상황으로 판단된다
4. 무정전전원장치 산업의 과제와 발전방안
(1) 새로운 아이템 개발에 몰두해야 할 것
결국 일본, 미국, 유럽 등 해외기업들과의 기술 격차를 좁히지 못했고, 사후관리 등 서비스적인 면에서도 차별화된 경쟁력을 확보하지 못한 것이 국내 무정전전원장치 제조업의 경쟁력을 떨어뜨린 계기가 됐다. 아울러 수입과 제조의 비율이 최근에는 7대 3이 될 정도로 국내 제조보다는 해외에서 수입을 가져와 제품을 판매하고 있는 것도 주요인으로 작용한 실정이다.
그러나 어려운 시장상황에도 불구하고 일부 업체들은 자신들만의 특화 된 분야를 무기로, 보유하고 있는 기술을 통해 시너지 효과를 낼 수 있는 틈새시장을 공략하고 있다. 열악한 국내 시장상황을 타개하기 위해서 국내 관련 업계에서는 품목다변화 뿐만 아니라 새로운 수익원을 창출하기 위해 다양한 기술적 실험을 진행해야 할 것으로 판단된다.
국내 한 업체의 모듈화 무정전전원장치 시스템은 그 알고리즘 및 동기화 제어 기술 등 국내기술로는 아직 개발할 수 없을 정도로 특수한 특징을 선보이기도 했다. 특히 무정전전원장치와 정류기 등 기존에 별도로 생산되던 품목을 하나로 융화하는 새로운 개념의 제품을 개발하는 업체들도 생겨났다. 그 외에도 최근 주력 상품인 무정전전원장치 외에도 에너지분야와 연계된 태양광 전지용 전원장치 사업에도 진출했는데, 이처럼 국내 업계에서는 다양한 기능을 보유하고 있는 제품으로 사업다각화를 추진, 차별화로 틈새시장을 공략해 나가는 한편, 회사 실정에 맞는 새로운 아이템 개발로 시장개척에 매진해야 할 것이다.
(2) 국산 무정전전원장치의 기술적인 한계를 극복해야 할 것
최근엔 컴퓨터 등이 보편화되면서 안정적인 전기의 공급이 더욱 강조되고 있는 추세다. 그러나 이러한 상황에도 불구하고 국내 무정전전원장치 제조환경은 그리 좋은 편이 아니다. 국내엔 수많은 무정전전원장치 제조업체가 난립해 있지만, 이중에서 경쟁력을 갖춘 회사는 그리 많지 않기 때문이다. 대부분 연 매출 30~50억 원 미만으로 외국산 부품을 들여와 조립 생산하는 영세한 업체가 대다수를 차지하고 있다. 생산시설을 갖췄다 해도 글로벌화 되어 가는 시장에서 외국 기업과의 경쟁력은 기대하기 힘든 상황이다.
무정전전원장치 업계는 현재 몇몇 토종업체들이 틈새시장 공략을 비롯 연구개발을 통한 기술력으로 그나마 시장의 명맥을 이어가고 있는 실정이나, 토종 업체에 비해 국내에는 APC-MGE, Liebert, GE, APC 코리아, PCM, 산켄전기(주), 산요전기 등 세계적인 기업들의 제품들이 대부분을 차지하고 있다. 이들 기업들의 제품은 국내 제품보다 가격면에서는 조금 비싸지만 성능면에서 안정성을 갖추고 있어 국내 토종 기업들도 수수방관만은 할 수 없는 상황이므로 이에 대한 대체방안이 필요한 실정이다.
(3) 소프트웨어 기술 개발에 박차를 가해야 할 것
무정전전원장치시장은 외국기업들에 비해 소프트웨어 기술에서 아직까지 국내업체가 따라가기에는 벅찬 수준이며, 또한 각종 검증된 성능이나 마케팅 전략에 있어서도 한발 뒤져 있는 것이 사실이다. 그러므로 이에 대비해 국내 업체들도 최근 원격조정 무정전전원장치 등이 일반화 되고 있는 등 첨단 IT기술이 접목되고 있는 속도가 빨라지고 있는 추세에 비추어 소프트웨어 기술은 꼭 갖춰야 할 부분으로 인식되고 있다.
국내 무정전전원장치 기술은 외국산 제품에 80% 수준으로 평가된다. 그러나 갈수록 격차가 벌어지고 있는데, 이는 국내업체들이 무정전전원장치의 핵심소재를 수입에 의존하고 있는 것이 여전히 한계로 남아있기 때문이다.
업계에서는 영세 중소기업들의 경우 기술의 한계로 인해 수입에 의존할 수밖에 없는 현실이라며, 글로벌 경기침체로 경기 자체가 바닥을 치고 있는 상황에서 위험을 무릅쓰고 연구개발에 투자를 하기에는 고충이 많다는 점을 토로하고 있다. 상황이 이렇다 보니 대용량 무정전전원장치의 경우 유통되는 제품의 80~90%를 수입품이 차지하고 있다.
이에 따라 일부국내 업체들은 독자개발 보다는 마진율이 높은 외국산제품을 들여와 단순 조립해 유통시키는 쪽으로 눈을 돌리고 있다. 결국 시장 재편 없는 이러한 상황이 지속될 경우 국내 무정전전원장치 제조 산업의 붕괴는 시간문제라는 극단적인 얘기까지 흘러나오고 있는 실정이다.
(4) 소용량 무정전전원장치 시장의 적극적인 진출 도모
전술한 바와 같이 국내에서 유통되고 있는 소용량 무정전전원장치의 90% 이상은 외국산이 차지하고 있다. 프랑스의 APC-MGE, 미국의 GE, Liebert, 대만의 PCM 등의 외국산 제품이 대부분을 점령중인 실정이다.
업계에서는 외국산 제품보다 국내제품의 경쟁력이 가장 떨어지는 부분이 설계부분으로 판단, 이 부분의 대한 격차로 안정성 있는 제품을 만들기 어려운 것이 현실이라고 평가하고 있다.
한편 무정전전원장치 업계는 중국산 제품이 국산 제품과 비교해 기술수준이 70~80% 수준으로 소용량 부분에서 APC-MGE 등의 외산과 중국산 제품의 시장 점유율은 95%으로 추산하고 있다. 여기에 이미 수입된 이탈리아, 터키산 제품의 경우 최근 수입이 확대돼 국산 제품보다 최대 50% 이상 가격 차이를 보이고 있어 무정전전원장치 유통업체들이 주로 이를 수입 판매하고 있는 실정이다.
그에 따라 일부 수입업체들의 경우 겉모양은 국내에서 만들어 마치 국내 기술로 개발 제작한 것처럼 눈속임을 하는 경우도 생겨나고 있으며, 대부분 중국ㆍ터키산 부품이 사용되거나 무늬만 국산인 경우도 비일비재하게 발생 중이다. 이러한 상황을 타개하기 위해서는 보다 정부의 강력한 규제와 적극적인 지원이 이뤄져야 할 것으로 사료된다.
(5) 국내 무정전전원장치 업계의 체질 개선
값싼 수입품이 시장에 봇물을 이루고, 글로벌 금융위기, 고환율 등으로 국내 무정전전원장치제조업체의 부담은 가중되고 있는 실정이다. 전문가들은 스스로 자생력을 갖출 수 있는 기술개발이 시급하다며 시장개방이 세계적인 추세인 점을 감안할 때 국내 무정전전원장치 업계의 체질 개선은 시급한 과제라고 지적한다.
이에 일부 무정전전원장치 업체들은 틈새시장을 공략해 관련계약을 수주하는가하면, 새로운 제품 개발로 적극적인 마케팅을 펼쳐 나가고 있다. 이중 전원공급 장치 및 전력변환장치를 생산하고 있는 L업체는 최근 공공기관과 수십억원규모의 무정전 전원장치 공급계약을 체결하기도 했다. 이는 무정전전원장치의 단순 계약을 넘어 다양한 분야에서 기술개발을 통한 시너지 효과를 얻고 있다는 평이다.
한 기업은 최근 한국전기연구원 신ㆍ재생에너지연구그룹과 공동으로 지식경제부의 국가전략기획사업인 ‘MWR급 분산ㆍ집중배치형 태양광발전시스템 실용화 기술개발’ 사업을 통해 250㎾급 전력변환시스템(PCS: Power Conversion System)을 순수 국내기술로 개발하며, 전력변화시스템개발에 이어 신ㆍ재생에너지 개발에도 박차를 가해 무정전전원장치산업과 연계된 분야에서 우위를 점한다는 전략을 펼쳤다.
대농산업전기(주)는 최근 기존 제품의 성능을 한 단계 끌어올린 지능형 ‘그린파워 무정전전원장치’를 선보여 화제가 됐다. 대농산전이 개발한 ‘그린파워 무정전전원장치’는 Interface, Sensing, CPU Board를 일체화시켜 Remote Monitering & Control System을 광범위하게 사용할 수 있도록 해 시장에서 좋은 반응을 얻고 있다.
또다른 국내 업체는 매년 매출대비 10%를 R&D에 투자할 정도로 공격적인 경영으로 유명한데, 무정전전원장치 수출전진 기지를 베트남에 설립 하는 등 기술투자로 진검승부를 펼치고 있다. 그 외에도 축전지 대신 회전체의 원심력으로 작동하는 클린소스 무정전전원장치를 개발해 화제를 모으기도 했으며, 대용량 무정전전원장치 시장의 주 수요처인 금융계 전산센터를 중심으로 영업활동을 전개하며 적극적으로 시장진출에 앞장서고 있다. 이처럼 무정전전원장치 업계는 급변하는 시장의 환경변화에 맞추기 위해 새로운 비즈니스 모델개발로 승부수를 띄워야 하며, 정보화 사회로 가기 위한 기본적인 인프라 구축물론 다양한 분야에서 시장 우위를 선점하는 제품생산과 연구개발에 박차를 가해야 할 것이다.
5. 마무리
세계 무정전전원장치 서비스 시장은 이미 성숙된 시장이지만, 향후 5년간 큰 성장 기회가 전망되는 시장으로 평가되기도 한다. 또한 시장 내부에서는 업계 재편이 진행중이며, 많은 제조업체가 보급률 확대를 위해 지역외 기업과의 제휴를 진행시키고 있는 것으로 파악되고 있다.
기술별로는 3상 무정전전원장치 장비가 높은 서비스 시용으로 시장을 거의 독점하고 있으며, 부문별로는 계약 부문(Contracts Segment)이 무정전전원장치 서비스 시장의 주요 매출원이 되고 있다. 특히 최종사용자 사이에서의 점진적 인지도 향상이 주요 시장 성장 촉진요인이 되고 있어 향후 고성장으로 연결될 것으로 전망된다.
※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 안전한 동작을 보장하는 ‘무정전전원장치 산업’ 24시간 항시 대기중!
