Microsoft 데이터센터 배터리, 전력망 재생에너지 성장 지원

마이크로소프트(MSFT), 아일랜드 전력망 안정화에 데이터센터 배터리 활용 아일랜드의 풍력 발전량이 전체 전력 생산량의 35% 이상을 차지하는 가운데, 마이크로소프트(MSFT)가 데이터센터의 리튬이온 배터리를 활용해 전력망 안정화에 기여하고 탄소 배출량 감축에 나선다. 아일랜드에서는 현재 약 400개의 풍력 발전소가 섬 전체 전력 생산량의 35% 이상을 책임지고 있다. 이 친환경 전력은 농장, 기업, 가정으로 공급되어 화석 연료 연소를 통한 이산화탄소 및 온실가스 배출을 줄이는 데 기여하고 있다. 하지만 전 세계 어디와 마찬가지로 아일랜드 역시 바람의 세기가 시시각각, 그리고 계절에 따라 변동하기 때문에 전력 생산량 역시 일정하지 않다. 재생 에너지 공급이 증가함에 따라 전력망 운영자들에게는 공급되는 에너지의 양을 소비량과 정확히 일치시켜야 하는 과제가 더욱 중요해지고 있다. 이러한 문제 해결의 일환으로, 마이크로소프트의 더블린 데이터센터에 설치된 리튬이온 배터리 뱅크가 올해 하반기부터 전력망 안정화에 중요한 역할을 할 예정이다. 이 배터리들은 통상적으로 데이터센터의 비상 전력 공급을 담당하지만, 이제는 전력망에 연결되어 그리드 운영자들이 풍력, 태양광 등 다른 재생 에너지원의 공급이 부족할 때 안정적인 서비스 제공을 지원하도록 인증 및 테스트를 완료했다. 마이크로소프트의 에너지 부문 시니어 프로그램 매니저인 Nur Bernhardt는 이러한 전력망 서비스 제공이 "데이터센터의 가치를 실현하는 방법"이라고 설명했다. 전력망 탈탄소화 전 세계 전력망 운영자들은 일반적으로 석탄 및 천연가스 발전소를 가동하여 '스피닝 예비력(spinning reserve)' 또는 초과 용량을 유지한다. 이는 수요 급증 시 신속하게 대응하여 전력망 서비스를 제공하는 데 필수적이다. Bernhardt는 데이터센터 배터리를 이러한 서비스에 활용함으로써 발전소의 스피닝 예비력 유지 필요성을 줄이고, 결과적으로 전력 부문의 탄소 배출량을 낮출 수 있다고 설명했다. 이 배터리들은 데이터센터의 무정전 전원 공급 장치(UPS) 시스템의 일부이다. 마이크로소프트 더블린 데이터센터의 UPS는 전력망과 실시간으로 상호 작용할 수 있는 신기술을 포함하고 있다. 에너지 자문 회사인 Baringa의 분석에 따르면, 만약 아일랜드와 북아일랜드 전역에서 그리드 연동 UPS 시스템이 현재 화석 연료 발전소가 제공하는 전력망 서비스를 대체한다면, 2025년에 약 200만 톤의 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있을 것으로 예상된다. Baringa의 에너지 부문 파트너인 Mark Turner는 "이는 국가적 차원에서 배출량 감축에 확실히 기여하는 것"이라며, 200만 톤의 이산화탄소 배출량은 2025년 아일랜드 섬 전체 전력 부문 예상 총 배출량의 약 5분의 1에 해당한다고 덧붙였다. 또한, 그리드 연동 UPS 기술에 의존함으로써 아일랜드 전역의 최종 소비자들은 석탄 및 천연가스 발전소의 스피닝 예비력 유지에 필요한 연료 및 기타 비용을 수천만 달러 절감할 수 있다. Turner는 "세 번째 이점은 재생 에너지 출력을 줄여야 하는 양을 감소시킨다는 것"이라며, "가스 발전소를 가동하여 이 서비스를 제공하면 다른 것을 꺼야 하는데, 종종 그것이 재생 에너지이기 때문"이라고 설명했다. "UPS로 이를 제공하면 더 이상 그럴 필요가 없다"고 그는 덧붙였다. 데이터센터, 전력망 자산으로 활용 데이터센터 운영자들은 고객에게 99.999%의 가용성을 약속하는 '파이브 나인(five nines)'이라는 용어를 자주 사용한다. 이를 위해 데이터센터 운영자들은 UPS 내 배터리에 의존하여 정전 발생 시 즉시 전력을 공급하고 백업 발전기가 가동되는 동안 서버에 전력을 공급한다. UPS 시스템의 주요 목적은 서버에 전력 컨디셔닝을 제공하는 것이다. UPS 시스템은 항상 작동하며 서버를 보호한다. 마이크로소프트는 2017년부터 이러한 자산을 활용할 잠재력을 탐색하기 시작했다. 마이크로소프트 데이터센터 첨단 개발 그룹의 선임 설계 연구원인 Ehsan Nasr는 "지속적인 보호를 제공하는 UPS의 컨트롤러를 변경하여 전력망에 서비스를 제공하는 개념이었다"고 말했다. 마이크로소프트 데이터센터 첨단 개발 그룹의 석학 엔지니어 겸 부사장인 Christian Belady는 변동성이 큰 재생 에너지 공급이 증가함에 따라 전력망 주파수가 더욱 불안정해지고 있다고 지적했다. 이러한 변동성 증가는 공급과 수요의 균형을 유지하는 데 도움이 되는 배터리와 같은 자산의 가치를 높인다고 그는 설명했다. Belady는 "데이터센터에 있는 이 배터리 자산이 그냥 놓여 있었다"며, "왜 이것을 전력망에 제공하고 이중 목적 자산으로 관리하는 동적인 방법을 찾아 효율성과 자산 활용도를 높이지 않는가? 이것이 바로 이 윈-윈 상황을 이끌어낸 동기"라고 말했다. 이를 위해 그의 팀은 지능형 전력 관리 회사인 Eaton과 협력하여 그리드 연동 UPS를 개발하고 테스트했다. 2020년 시카고 마이크로소프트 데이터센터에서 개념 증명 실험을 수행했으며, 워싱턴주 퀸시 마이크로소프트 데이터센터에서 기술을 계속 개선해왔다. Nasr는 "UPS의 정확한 기능을 제공하는 동시에, 데이터센터와 유틸리티 간의 안전한 통신을 통해 전력망에 보조 서비스를 제공할 수 있도록 하고 있다"고 말했다. 아일랜드에서의 사업적 기회 그리드 연동 UPS 기술이 전력망 서비스의 실행 가능한 제공자로 입증된 후, 다음 단계는 배포에 대한 사업적 타당성을 가진 시장을 찾는 것이었다. 이 프로젝트에 참여했으며 현재 공급망 전략팀에 있는 마이크로소프트의 수석 프로그램 매니저 Mycah Gambrell-Ermak은 이러한 기회를 아일랜드에서 찾았다고 밝혔다. 아일랜드는 이미 변동성 재생 에너지가 전체 전력의 35% 이상을 차지하며, 2030년까지 80%에 도달할 것으로 예상된다. 이러한 수준의 변동성 전력 생산은 일반적으로 화석 연료 발전소가 제공하는 전력망 안정화 서비스가 필요하다. Gambrell-Ermak은 "지방 자치 단체나 유틸리티가 화석 기반 솔루션에서 벗어나려고 하는 지역에서, 재생 에너지 예비력이 부족할 경우, 우리는 대규모 부하를 가진 기업으로서 자체 배터리를 활용하여 부하를 줄일 수 있다"고 말했다. 아일랜드의 송전 시스템 운영자인 EirGrid는 비탄소 배출 솔루션을 우선시하는 전력망 서비스 시장을 운영하고 있다. 마이크로소프트는 산업 및 상업 에너지 소비자를 가상 발전소로 통합하는 에너지 서비스 및 솔루션 제공업체인 Enel X를 통해 이 시장에 참여하고 있다. Gambrell-Ermak은 "유틸리티는 중개자를 통해 우리에게 배터리를 방전하여 부하를 보상하라는 신호를 보낼 수 있으며, 이는 전력망의 부담을 덜어준다"고 설명했다. 전 세계를 위한 청사진 Enel X의 규제 담당 수석 이사인 Paul Troughton에 따르면, EirGrid의 전력망 서비스 시장은 그리드 연동 UPS 시스템과 같은 기술이 전 세계 전력망의 탈탄소화를 도울 수 있는 방법을 보여주는 청사진이다. 그는 "아일랜드를 다른 시스템의 전력망이 어떻게 될지에 대한 미래의 비전으로 자주 생각한다"고 말했다. 다른 국가들이 재생 에너지에 대한 의존도를 높여감에 따라 유사한 상황에 직면하게 될 것이라고 그는 덧붙였다. Troughton은 "재생 에너지를 추가하면 기존 발전소가 은퇴하고 전통적으로 제공하던 서비스를 요청할 수 없게 된다"며, "주파수 관리를 더 잘하기 위한 조치가 필요하다"고 말했다. Bernhardt는 마이크로소프트가 전 세계 데이터센터에서 그리드 연동 UPS 기술을 사용하여 전력망 안정화 서비스를 제공할 기회를 모색하고 있으며, 이는 전력망 탈탄소화를 향한 진전을 더욱 가속화할 것이라고 밝혔다. 그리드 연동 UPS 이니셔티브는 마이크로소프트의 2030년까지 탄소 네거티브가 되겠다는 약속의 일부이며, 여기에는 서버용 액체 침지 냉각, 백업 전력 생산을 위한 수소 연료 전지 실험, 운영 효율성 증대 및 고밀도 냉각판 솔루션과 같은 설계 변경도 포함된다. Bernhardt는 "장기적인 비전은 데이터센터 자산을 우리 자신의 운영 외에 사회적 이익을 제공할 수 있는 것으로 전환하는 것"이라고 말했다. 그는 EirGrid의 전력망 서비스 시장이 마이크로소프트와 같은 기업들이 재생 에너지 성장에 따른 전력망 안정성 문제를 해결하는 솔루션을 배포할 수 있는 기회를 제공한다고 설명했다. "우리는 고객에 대한 안정성 요구 사항을 계속 충족하면서 동시에 인프라를 활용하여 전력망에 안정성을 제공하고, CO2 배출량을 줄이며, 모든 에너지 소비자의 비용을 절감할 수 있습니다."