kt cloud AIDC UPS 전원설비의 단락사고 특성과 보호장치

UPS 전원설비에서 단락사고가 나면 비대칭 단락전류가 먼저 크게 치솟고, 시간이 지나며 대칭 단락전류로 수렴한다. 초기 전류는 직류 성분 때문에 더 커지며, 최대 2.83배까지 확대될 수 있다고 설명한다.

손상은 크게 두 가지다. 열적 소손은 줄의 법칙(I²Rt) 으로 설명되며, 전류가 클수록·저항이 클수록·차단 시간이 길수록 발열이 커진다. 기계적 소손은 도체 사이 전자력 때문에 발생하며, 같은 방향 전류는 흡인력, 반대 방향 전류는 반발력으로 작용해 도체를 변형시킨다.

대응책으로는 UPS Static Bypass 가 제시된다. UPS 내부 바이패스로 사고전류를 우회시켜 상위 차단기가 고장 구간만 끊도록 유도하고, 건전 회로의 전원은 유지하는 방식이다.

기존 CB 는 3~8 cycle, 약 50ms 수준이라 비대칭 사고전류를 막기엔 늦다. 그래서 수 마이크로초에서 4ms 안에 차단하는 SSCB(Static state circuit breaker) 같은 반도체 차단기가 UPS 보호의 유력한 대안으로 소개된다.

결국 AI 워크로드로 UPS 용량이 커지고 계통 임피던스가 낮아질수록 고장전류는 더 커진다. 데이터센터 전력 설계는 이제 공급을 넘어서, CB, Static Bypass, SSCB 를 조합하는 방어 중심의 최적 보호 구성을 고민해야 한다.