AI 반도체 시대 공장의 경쟁력은 전력 인프라가 좌우한다, 슈나이더 일렉트릭 AI 팩토리 인프라 청사진 제시

AI 반도체와 고성능 컴퓨팅 수요가 확대되면서 반도체 제조 현장의 경쟁력도 새로운 과제에 직면하고 있다. 생산설비와 공정 기술이 고도화될수록 증가하는 전력 수요와 냉각 부하에 대응하고, 안정적인 가동 환경을 유지해야 하기 때문이다. 이에 생산능력 확충과 함께 공장 전반의 에너지 효율과 운영 안정성을 높이는 인프라 전략이 중요해지고 있다. 

슈나이더 일렉트릭은 이러한 변화에 대응하기 위해 전력·냉각·자동화와 데이터 기반 운영을 아우르는 통합 인프라 구축 방향을 제시한다. 고효율 전력 보호 기술로 안정적인 전력 공급을 확보하고, 유틸리티 최적화와 디지털 트윈을 통해 에너지 사용과 가동 중단 위험을 줄이는 것이 핵심이다. 

성동준 슈나이더 일렉트릭 반도체 세그먼트 본부장은 “AI 시대에는 반도체 장비와 공정 기술을 통한 생산성 향상에 발맞춰 전력망과 냉각, 자동화, 데이터·AI 기반 운영 역량도 함께 고도화해야 한다”며 “슈나이더 일렉트릭은 글로벌 반도체 기업의 솔루션 적용 경험을 바탕으로 국내 반도체 팹의 에너지 절감과 운영 효율 향상을 지원하고자 한다”고 말했다. 

n   고효율 전력 보호 기술로 안정적인 생산 기반 확보

정밀한 설비 제어와 연속적인 공정 운영이 요구되는 반도체 제조공장에서 안정적인 전력 공급은 생산의 기본 조건이다. 따라서 전력 인프라를 확충할 때는 공급 용량과 전력 품질은 물론, 에너지 효율과 유지보수 중에도 가동을 이어갈 수 있는 운영 연속성까지 고려해야 한다. 

슈나이더 일렉트릭의 ‘갤럭시 VXL(Galaxy VXL)’은 500~1,250kW(400V) 용량을 지원하는 3상 무정전 전원장치(UPS)다. 고밀도 설계와 내결함성을 갖춰 대규모 데이터센터와 클라우드·서비스 제공업체의 핵심 IT 인프라를 지원한다. 이중 변환 모드에서 최대 97.5%, 특허 받은 고효율 모드인 ‘이컨버전(eConversion)’에서 최대 99%의 효율을 제공한다. 장치 가동을 중단하지 않고 전력 모듈을 교체할 수 있는 ‘라이브 스왑(Live Swap)’ 기술은 유지보수와 용량 확장 과정에서도 운영 연속성을 뒷받침한다.

슈나이더 일렉트릭은 데이터센터에 공급해 온 이러한 전력 보호 기술을 국내 반도체 팹에도 적용해 안정적인 전기설비 운영을 지원할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 전력 공급 과정의 에너지 손실을 줄이면서 핵심 설비의 가동을 안정적으로 유지하는 기반을 마련한다는 구상이다. 

n   생산설비를 넘어 유틸리티까지 에너지 최적화 확대

안정적인 전력 공급과 함께 살펴야 할 영역은 공장 내부의 에너지 사용이다. 생산설비뿐 아니라 냉각·공조·압축공기 등 유틸리티 시스템의 운영 효율도 공장 전체의 에너지 성능에 영향을 미친다. 이를 개선하기 위해서는 공정에 필요한 환경 조건을 유지하면서 실제 부하에 맞춰 설비의 운전 조건을 조정해야 한다. 

슈나이더 일렉트릭은 냉동기 에너지 관리(Chiller Energy Management System), 공조·환기 시뮬레이션(HVAC ventilation Simulation), AI 기반 자율운영, 폐수처리 등 유틸리티 최적화 솔루션을 국내 반도체 팹에 제안하고 있다. 설비별 에너지 사용량과 운영 상태를 분석해 개선 여력을 파악하고, 이를 운전 조건에 반영함으로써 공장 전반의 효율을 높이는 방식이다. 

이러한 제안에는 미국 반도체 기업을 대상으로 장기간 개념검증(PoC)을 거쳐 솔루션을 제공한 경험이 바탕이 됐다. 슈나이더 일렉트릭은 관련 솔루션 적용을 통해 유틸리티 부문에서 약 10%, 팹 전체에서 약 2.5%의 전력 절감 효과를 기대하고 있다. 

n   엔비디아와 디지털 인프라 구현…반도체 제조부터 AI 팩토리까지 적용

개별 설비의 효율 개선을 공장 전체의 최적화로 확장하려면 전력·냉각 시스템 간 상호작용을 파악하고, 운영 조건의 변화를 사전에 검토할 수 있어야 한다. 실제 설비와 시스템을 가상 환경에 구현하는 디지털 트윈은 이러한 통합 운영을 뒷받침한다. 

슈나이더 일렉트릭은 엔비디아(NVIDIA)와 협력해 AI 팩토리의 설계부터 운영까지 아우르는 디지털 인프라 구현을 추진하고 있다. 엔비디아 옴니버스(NVIDIA Omniverse)의 AI 팩토리 디지털 트윈 블루프린트에 이탭(ETAP)의 전력 디지털 트윈 기술을 결합해 전력·기계·열·네트워크 요소를 통합적으로 시뮬레이션하는 방식이다. 전력망부터 칩까지 아우르는 ‘그리드 투 칩(Grid to Chip)’ 접근으로 AI 워크로드에 따른 동적 부하를 정밀하게 모델링하고, 실시간 모니터링과 예지보전을 지원해 인프라의 에너지 효율과 운영 안정성을 높인다. 

반도체 제조 분야에서는 엔비디아 옴니버스와 ETAP 전력 디지털 트윈을 연계해 TSMC의 AI 팩토리 구축을 지원하고 있다. 기존 반도체 팹의 시스템과도 연동할 수 있어, 가동 중인 제조시설의 운영 환경을 활용하면서 디지털 관리 역량을 확장할 수 있다는 점이 강점이다. 

슈나이더 일렉트릭은 이 같은 글로벌 적용 경험을 국내 반도체 제조 환경에 접목해 팹의 운영 최적화를 지원해 나갈 계획이다. 생산설비의 성능을 뒷받침하는 전력·냉각·자동화 인프라에 데이터·AI 기반 운영을 결합함으로써, 생산성과 에너지 효율을 함께 높이고 AI 시대에 필요한 제조 경쟁력 강화에 기여한다는 방침이다.