프리쿨링 칠러는 이제 IDC분야에서 당연한 검토대상이 됐다. 프리쿨링 칠러 선정을 위해 다양한 제조사의 제품마다 어떤 특징이 있는지 고려사항을 알아 둘 필요가 있다.
공랭식 칠러 8가지 고려사항
프리쿨링 칠러는 공랭식 칠러에 속한다. 공랭식에서 고려할 점은 첫째로 외부 온도조건을 충분히 고려했는지다.
지난해를 보듯 최근 계절적으로 가을이 짧아지고 있지만 여름은 예측불가능한 폭염이 올 가능성이 있다. 올해는 아니라도 37℃ 수준의 외기온도 조건이 일주일 이상 지속될 가능성을 안고 있다. 대부분 설계 조건은 35℃다.
이는 최대 운전조건이며 고려해야 할 것은 설계 최고온도다. 42℃ 이상, 46℃ 정도가 설계 최고온도다. 서울 지역의 경우 최고온도 37℃ 이상을 검토해야 한다.
둘째로 콘덴서의 청결은 어떻게 유지할지를 미리 체크해야 한다. 한국의 대기환경은 그리 좋지 않다. 미세먼지와 코일의 유지관리를 어떻게 할지 미리 생각해야 한다.
이탈리아 Aermec의 프리쿨링 칠러는 이러한 문제에 대비한 프리쿨링 필터를 옵션으로 선택할 수 있다. 유지관리는 필터를 빼서 털고 가벼운 물청소면 완료된다.
응축코일의 열교환이 불량하면 열교환기 효율이 급격히 나빠지므로 냉매의 응축압력이 상승한다. 이는 30℃의 외기에서 35℃의 운전과 동일한 효과를 가져올 수 있다. 응축코일의 상태 유지를 어떻게 할지 신경써야 한다.
셋째로 바닥면적과 중량을 따져봐야 한다. 공랭식 칠러는 대부분 옥상에 위치한다. 바닥면적 규모는 중요한 선정요소다.
운전중량도 물론 중요하다. C사와 같이 프리쿨링 칠러의 프리쿨링 코일을 별도의 세트로 구성한 설계는 프리쿨링 용량을 그리 크게 높이지 못하면서도 바닥면적을 두 배 가까이 차지하게 하며 중량 역시 크게 증가하므로 좋지 않은 선택이 된다.
넷째로 소음문제는 민원의 대상이 되므로 꼼꼼히 챙겨봐야 한다. 공랭식 칠러가 외부에 위치하기 때문에 칠러의 발생소음은 주거지역과 인접한 곳이라면 특히 문제가 될 수 있다. 제조사의 소음 데이터를 유심히 살펴보면 어떤 회사는 음압레벨로 제공하고 어떤 회사는 사운드파워 레벨로 제공한다. 모두 단위는 같지만 음압레벨은 거리가 명시돼야 한다. 60dB(A), 10m 등과 같이 소음 dB값과 측정거리를 명시해야 한다.
그러나 사운드파워 레벨은 거리명시가 없다. 둘의 차이는 전구의 와트(W)표시로 이해하면 쉽다. 전구의 100W 표시를 사운드파워 레벨로 보면 된다. 전구는 30cm 거리와 5m 거리에서 느끼는 밝기에 차이가 있다. 이렇게 거리와 반향을 고려한 것이 음압레벨이다.
음압레벨은 대부분 사운드파워 레벨보다 6~8dB 낮다. 이유는 거리차이 때문이다. 음압레벨 데이터는 이미 거리가 반영돼 실제 측정거리를 더하면 거리감쇠가 중복되므로 부정확한 값이 된다.
즉 실제보다 낮은 값을 예상하게 되는 오류를 범할 수 있다. 이에 따라 사운드파워 레벨로부터 정확한 거리감쇠를 통해 정확한 소음치를 예상할 수 있다. Aermec의 모든 프리쿨링 칠러는 일반과 저소음 2가지 옵션이 있다.
저소음 옵션은 응축기팬의 최고 RPM이 낮다. 대신 직경이 커 동일풍량을 토출한다. 이에 따라 가격은 다소 상승하나 소음민원에서 안심할 수 있다. 또한 압축기 방음챔버 추가가 가능하다. 이것 역시 비용상승의 요인이 되지만 준공 후 민원발생을 감안하면 보다 안심할 수 있을 것이다.
다섯째로 글리콜프리가 무엇인지 정확히 알아둘 필요가 있다. 최근 제품은 칠러 장비일람표에 펌프가 있는 경우가 있다. 펌프 내장형으로 오해할 수 있지만 냉수 순환펌프는 하단에 별도로 설치된다.
이 타입은 엄밀히 말하면 글리콜프리형 프리쿨링 칠러다. 프리쿨링 칠러는 연중 가동해야 하므로 냉수의 글리콜 혼합이 필수적이다. 전체 건물의 냉수배관을 글리콜로 채우는 것이 부담될 수 있으로 칠러의 증발기만 글리콜을 넣을 수 있는 방식이 글리콜프리다.
글리콜프리의 ‘프리(free)’는 ‘없다’라는 의미다. 글리콜프리는 증발기와 연결된 펌프, 열교환기가 추가된다. 사실상 글리콜을 배관에 주입하려는 계획이 있다면 글리콜프리는 적당한 방식이 아니다. 글리콜프리는 프리쿨링 칠러의 확장된 옵션이니 이점을 유의해야 한다. 일부 브랜드는 글리콜프리 모델만 갖춘 곳도 있다.
여섯째로 리커버리도 살펴보자. 데이터센터는 제습을 위한 에너지 역시 고민사항이다. 냉수코일 후단에 위치한 제습코일은 전기코일 또는 온수코일 사용이 일반적이다. 온수 대신 전기히터를 선택하는 것은 단순하고 쉽지만 에너지소비 증가가 만만치 않다.
다행히 리커버리라는 기술이 있다. 리커버리는 칠러압축기의 토출압력을 이용한 온수열원이다. 한국의 여름은 덥고 습하므로 제습이 필요한 계절이다. 여름에 프리쿨링 칠러의 압축기가 열심히 가동될 때 토출폐열을 활용한 온수 소스가 리커버리다.
Aermec 프리쿨링 칠러모델들은 오일리스 터보모델인 ‘TBA’만 제외하면 모두 55℃ 이상의 온수 리커버리를 지원한다. 프리쿨링의 연간 TER(Total Efficiency Ratio)은 18℃/26℃ 냉수 조건일 경우 8, 9를 넘어 선다. 여기에 리커버리의 온수 에너지까지 활용한다면 10에 육박할 수 있으니 목표한 PUE 달성이 보다 수월해진다.
일곱째로 모듈형 프리쿨링 칠러 여부다. Aermec의 NRV 프리쿨링 칠러는 유닛당 30톤이며 병렬로 연결되는 구조다. 병렬구조의 최대 장점은 리던던시(Redundancy: 중복성)다. 리던던시는 같은 기능의 부속시스템을 여러 개 배치해 전체 시스템의 역할과 능력을 그대로 유지한다.
NRV는 주한미공군에 공급돼 누적 100대 이상이 설치·운영 중이다. 주한미공군이 NRV를 선택한 또다른 이유는 재고관리다. 240톤(8대 모듈) 운전 중 1개 모듈에 문제가 발생한 경우 전체 냉동능력은 210톤이 된다. NRV는 배관파트와 냉동파트가 분리돼 배관의 중단없이 유닛분리가 가능한 독특한 구조를 갖고 있다. 폭이 1m 정도여서 엘리베이터로 충분히 운반 가능하다. 여기에 프리쿨링과 리커버리도 가능한 것도 특징이다.
마지막 여덟번째로 칠러의 냉매다. 공랭식 칠러의 주사용 냉매는 대부분 R134A 또는 R410A다. HFC냉매는 유럽에서는 이미 사용이 제한됐다. 한국의 경우도 시간이 많이 주어진 것은 아니다. 2022년 설치를 기획한다면 냉매가 향후 HFO로 변경될 수 있다. 기존 설비에 대해 전환까지 가능한 모델을 선택한다면 Aermec의 스크류모델과 오일리스 터보모델은 R134A 와 R513A 겸용사용이 추가비용 없이 가능하다.
별점 5점 중 4점 이상 가능
지난달 기고에서 탄소중립시대 데이터센터 열원에서의 공랭식 프리쿨링 칠러의 포지션과 프리쿨링의 원리, 무엇보다 중요한 프리쿨링 칠러의 경제성을 살펴봤으며 이번 기고에서 어떤 프리쿨링 칠러를 선택할지를 검토했다.
현재 진행 중인 데이터센터 프로젝트의 냉수 출구온도는 18℃ 전후다. 프리쿨링 사용시간이 더욱 늘어난 것이며 공간활용에도 유리하다. 이러한 추세가 트렌드가 되고 있다.
한 발 전진, 한 발 후진해 제로를 만드는 것이 탄소중립이라면 프리쿨링은 여름에는 한 발 전진, 가을부터는 두 발 후진할 수 있는 메커니즘이다. 별점을 매긴다면 별 다섯에 넷 이상은 충분하다.
<김종헌 MTES 대표>
프리쿨링 칠러는 이제 IDC분야에서 당연한 검토대상이 됐다. 프리쿨링 칠러 선정을 위해 다양한 제조사의 제품마다 어떤 특징이 있는지 고려사항을 알아 둘 필요가 있다.
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