변압기란?
변압기란, 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 장치이다.
변압기가 필요한 이유
변압기가 필요한 이유는 송전과정에서 전력의 손실을 최소화하기 위해서이다. 전력의 손실을 줄이는 방법은 굵은 전선을 사용하거나 높은 전압을 사용하여 송전하는 방법이 있다. 하지만 전선이 굵어지면 원재료에 대한 부담이 증가할 뿐더러 전선이 무거워지기 때문에 송전탑을 촘촘히 설치해야 한다. 따라서 비용적으로 훨씬 저렴한 변압기를 통해 전압을 높여 송전한다.
송전과정
발전소에서 전기가 생산되면, 승압변전소를 통해 전압을 상승시킨다. 이후 장거리 송전을 통해 전기를 사용하는 지역으로 송전한다. 전기를 소비하는 지역에 다다르면 감압변전소를 거쳐 전압을 내리게 된다. 이후 주상변압기를 통해 가정에서 사용하는 단위인 220V로 낮춰 공급한다.
변압기 시장의 성장성
1) 미국 노후 국가 전력망 교체
100MVA급 이상 변압기의는 미국 송배전 전력의 90%는 정도를 담당한다. 현재 미국 내 설치된 대형변압기의 70%는 25년 이상 연한이 도래한 상황이다. 일반적으로 대형변압기의 수명을 30년 정도로 예상할 때 향후 지속적인 교체 수요가 기대된다. 또한 바이든 정부의 인프라 투자 및 일자리 법안(Infrastructure Investment and Jobs Act) 을 통해 인프라교체에 대한 구체적인 정책을 제시함으로써 실질적으로 변압기에 대한 교체 수요가 증가하게 되었다. 실제로 법안이 실시된 2021년 9월 이후로 북미 향 국내 대형변압기 수출금액이 폭발적으로 증가하였다.
2) 신재생에너지 투자 확대
미국은 최우선 국정과제로 탈탄소화(Net-Zero)를 추진 중으로, 2035년까지 전력계통에서 Net Zero를 달성하겠다는 계획이다. 이에 따라 풍력 및 태양광 발전 설비를 확대하는 과정에 있다. 하지만 신재생 에너지와 송배전망 사이에 미스매치가 발생했다. 풍력과 태양광 발전을 할 수 있는 장소는 제한적이다. 풍력의 경우 미국 중부, 동서부 해안가 일부 지역, 태양광의 경우 미국 서부, 남서부에 몰려 있다. 따라서 에너지를 사용하는 지역과 에너지를 생산하는 지역 간에 미스매치가 발생하게 되었다. 결국 풍력 태양광발전을 통해 만든 전력을 장거리 송전해야하는 상황이 발생하게 되었고, 추가적인 송변전 시설을 설치해야 하는 상황이 발생하게 되었다.
EU 역시 비슷한 상황에 처해있다. EU는 신재생에너지가 경쟁력을 좌우할 핵심 요소로 보고, 신재생에너지 확대에 나서고 있다. EU는 2030년까지 재생에너지 비중을 최소 40%로 확대하는 Fit for 55 정책패키지를 발표한데 이어, 최종에너지 소비에서 재생에너지 비중을 2030년까지 40%로 확대하는 RE PowerEU 전략을 발표했다. 이 목표를 달성하기 위해서는 2030년까지 태양광 600GW, 풍력 510GW의 설비가 필요하다. 유럽 역시 에너지 생산 지역과 사용지역 간에 미스매치가 발생하고 있기 때문에 추가적인 송변전 시설이 요구 되고 있는 상황이다.
3) 미국 제조업의 리쇼어링 및 AI용 데이터 센터의 확장
백악관 홈페이지에는 실시간으로 IRA와 관련된 투자 현황이 발표된다. 24년 4월을 기준으로 미국내 신규공장 건설은 총 5,373억 달러(약 730조원) 규모이다. 반도체 및 이차전지, 신재생에너지 기업들이 미국에서 신규 공장을 증설하고 있다. 미국이 자국내 투자 유치를 적극적으로 시행하는 이유는 해외로 빠져나간 제조업 시설을 미국에 건설함으로써 신규 일자리 창출 및 중국에 편향된 공급망을 미국으로 돌리겠다는 목적에서 시작되었다. 미국 내 신규 제조업 공장들은 대부분 많은 전력을 필요로 한다. 실제로 첨단 공정을 하는 반도체 공장은 공장 당 대략 1.4GW 규모의 원전 1기가 필요한 것으로 알려져 있다. 결론적으로 미국의 이러한 리쇼어링 정책은 전력기기에 대한 수요를 증폭시키는 요인이라고 볼 수 있다.
뿐만 아니라 요즘 이슈가 되고 있는 AI역시 많은 전력을 소모한다. AI를 구동함에 있어 AI데이터선터는 필수적이다. 이때 AI모델 성능을 최대한으로 구현하기 위해선 24시간 쉬지 않고 센터를 가동해야 한다. 따라서 이로 인한 전력소모가 매우 가파르게 증가하고 있는 추세이다. 실제로 2022년 기준 AI, 데이터센터에서 사용한 전력량은 약 460TWh이다. 이는 전 세계 전력 사용량의 2%에 해당하는 양이다. 현재 미국의 빅테크 기업들의 AI관련 투자 정도를 고려해 볼 때 현재의 이러한 AI관련 전력소모량은 가파르게 증가할 것으로 예상된다.
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