데이터센터(DC)가 복잡해짐에 따라 냉각시스템도 발전해야 한다. 일반적인 데이터 저장부터 클라우드, AI 애플리케이션, 고성능 컴퓨팅(HPC) 등 테넌트들의 다양한 요구사항에 따라 DC타겟별 냉각시스템도 다양하면서도 최적화해야 할 필요성이 있다.
기존 공랭식 냉각시스템에서도 비열이 공기보다 월등한 물을 활용하는 냉수식 냉각시스템(Child water cooling system)은 에너지효율 측면에서 우수한 성능을 나타낸다.
또한 최근 DC는 바닥을 이중마루(access floor)로 구축하는 대신 슬래브마루(slab floor)로 대체하는 추세다. 슬래브마루는 공기단축과 비용절감이 용이함에 따라 최근 현장에서 많이 채택되고 있다.
버티브(Vertiv) 항온항습 전문가인 이수영 부장과의 인터뷰를 통해 냉수식 냉각시스템이 현대식 슬래브 마루형 DC 요구사항을 어떻게 충족하는지 알아본다.
■ DC 냉각수 냉각시스템 개념은냉수식 냉각은 DC 서버에서 발생하는 열을 냉각수가 흡수하는 방식이다. 냉각수는 공기보다 열전도율이 높기 때문에 기존의 공랭식 냉각기술보다 에너지효율이 우수하다. 냉수식 냉각시스템은 DC의 가장 뜨거운 공기를 냉각한 다음 서버 랙으로 다시 순환시켜 일정한 온도를 유지하고 과열점을 방지한다.
이를 통해 최적 IT 인프라 성능을 보장하는 동시에 운영비용을 대폭 절감한다. 에너지사용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 신뢰성도 높다는 점에서 냉각수 냉각시스템은 오늘날 DC 요구 사항을 충족하는 데 적합한 기술로 평가된다.
■ 냉수식 냉각기술 발전동향은
지금까지 냉수식 냉각시스템이 보여 온 가장 두드러진 발전은 자동화 기술의 진보로 요약할 수 있다. 이를 통해 작동 온도에 대한 정밀한 제어와 효율적인 열부하 관리가 가능해졌으며 그 결과 DC 냉각성능과 시스템 안정성이 향상됐다.
이제는 고효율 설계 및 운영비용 절감에 중점을 두고 슬래브 마루형 DC의 고유한 요구사항에 대응할 수 있도록 발전해 나가고 있다.
■ 냉수식‧프리쿨링기술을 결합하면
냉수식 냉각과 프리쿨링(free cooling), 액체냉각기술을 결합하면 상당한 에너지절감 효과와 향상된 열성능을 거둘 수 있다.
프리쿨링기술은 외부 공기를 사용하므로 냉각수요가 적을 때는 기계식 냉동기에 대한 의존도를 줄일 수 있게 해준다. 우리나라의 겨울철처럼 외기온도가 낮을 때는 프리쿨링 방식이 매우 효과적이다.
냉각수요가 가장 높을 때는 냉수식 냉각시스템이 프리쿨링기술을 대신하도록 할 수 있다. 이에 따라 이들 조합을 활용하면 에너지를 보존하면서 최적성능을 보장할 수 있다.
■ 냉수식 냉각시스템 폐열활용성은
냉수식 냉각시스템의 열 재사용 개념에는 서버에서 폐열을 수집해 건물난방과 같은 다른 용도로 활용하는 것이 포함된다. 이는 냉수식 시스템과 결합할 때 특히 효과적이다.
서버를 냉각하는 동시에 건물난방과 같은 다른 목적으로 폐열을 활용할 수 있기 때문에 DC의 전체 에너지소비를 줄일 뿐만 아니라 도시‧지구단위 탄소배출도 줄일 수 있기 때문이다.
■ Low GWP 냉매 활용의 이점은
냉수식 냉각시스템에 GWP(지구온난화지수)가 낮은 냉매를 사용하는 것은 지속가능성 측면에서 매우 중요하다. GWP가 낮은 냉매를 사용하면 지구온난화에 대한 영향을 줄임으로써 DC가 환경에 미치는 영향을 최소화하는 데 도움이 된다. 이는 보다 친환경적인 DC 운영에 있어 필수적인 요소다.
■ 이중마루 DC에 비해 슬래브마루형 DC가 냉수식 냉각시스템에 더 적합한 이유는
슬래브마루형 DC는 이중마루와 비교할 때 더 많은 유연성과 확장성을 제공할 뿐만 아니라 특히 고밀도 설계에 대한 적합성으로 인해 점점 더 선호되는 추세다.
그러나 이중마루가 아닌 DC는 공기분배를 제어하기 어렵기 때문에 더 큰 위험을 초래할 우려가 있다. 바닥아래가 아닌 랙을 통해 이동하는 공기는 서버에 해를 끼칠 수 있는 고속기류를 생성하기도 하므로 결과적으로 슬래브마루시설에는 새로운 냉각 접근방식이 필요하다.
버티브의 Liebert® PCW-PWM 냉수식 냉각시스템은 이러한 현장에 대안을 제시한다. 신속한 확장이 가능하며 IT장비 냉각에 더 효율적이다. 냉각수 냉각시스템은 다양한 레이아웃에 대한 적응성과 효율적인 냉각기능 덕분에 슬래브 마루형 방식에 부합하며 첨단DC 설계를 위한 전략적 선택이 될 수 있다.
비이중마루 용도로 특별히 설계된 Liebert® PCW-PWM는 장치 상단에 팬이 설치돼 코일부분에서 공기를 불어 넣어 더 나은 공기흐름 분포를 만든다. 이는 표준 CRAH(Computer Room Air Handler)와 거의 동일한 공기 흐름 및 냉기 용량을 제공하며 복도나 DC 공간에 유연하게 설치할 수 있다.
■ 슬래브 마루형 DC에 냉수식 냉각시스템 구현 시 고려사항은핵심적으로 고려해야 할 사항에는 펌프 및 냉동기와 같은 추가적 냉각인프라 필요성과 습도 제어에 대한 신중한 계획이 포함돼야 한다. 또한 뜨거워진 공기를 제거하고 이를 외부의 차가운 공기로 교체해 핫스팟과 시스템 오류가 발생하지 않게 공기 흐름을 최적화하는 설계도 필요하다.
버티브는 비이중마루 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 Liebert® PCW-PWM 및 Liebert® CWA Thermal Wall과 같은 솔루션을 제공한다.
■ 버티브의 첨단 냉각기술 지원체계는
버티브는 다양한 냉수공기 조화장치(CWAH: Chilled Water Air Handling unit) 솔루션을 제공한다. 이러한 솔루션들은 각 DC의 고유한 요구 사항에 적합한 기술을 선택, 구현 및 유지 관리하는 데 전문적인 지침을 제공한다.
버티브의 Liebert® PCW-PWM 및 Liebert® CWA Thermal Wall, 맞춤형 AHU와 같은 제품은 슬래브마루형 DC에 적용할 수 있도록 특별히 설계돼 정확한 공기 흐름과 항온항습 제어를 보장한다.
■ DC 냉각수 냉각시스템 개념은
■ 슬래브 마루형 DC에 냉수식 냉각시스템 구현 시 고려사항은
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