스웨덴 란스크로나에 본사를 두고 있는 글로벌 제조사인 SWEP은 1983년부터 브레이징 판형 열교환기(BPHE)를 생산해 왔다. 1994년부터 Dover Corporation의 자회사로 편입돼 3개 대륙에 걸쳐 5개의 생산시설을 운영하고 있으며 20개국 이상에 법인을 두고 있다. 2023년 한 해에만 전 세계적으로 350만개 이상의 BPHE를 생산 및 판매했다.

 

SWEP의 BPHE은 쾌적냉방(comfort cooling), 발전, 산업 제조 및 데이터센터를 포함한 광범위한 분야에서 효율적인 열전달을 위해 설계됐다.

 

Christer Frennfelt SWEP의 비즈니스 개발 매니저는 “수년 동안 발전 및 열병합발전(CHP) 시스템, 제철소, 제지공장과 같은 적용분야에서 열회수사업을 수행해 왔다”라며 “이제 우리는 데이터센터라는 또 다른 열원을 확보하게 됐다”고 강조했다.

 

DC용 콤팩트한 고효율 BPHE ‘강점’

SWEP의 BPHE는 작고 효율적이며 플레이트 수, 구성 및 열 최적화를 통해 맞춤화가 가능하다. 고객은 SWEP의 SSP DThermX 소프트웨어를 사용해 정확한 열 및 수력학적 요구사항을 입력함으로써 해당 적용분야에 가장 이상적인 솔루션을 적용할 수 있다.

 

SWEP BPHE 기술의 높은 열효율과 소형화 설계는 외부 글리콜 루프와 내부 서버 냉각시스템을 효과적으로 분리하는 중간 회로로서 이상적이다. 이러한 소형화는 모듈식 구성을 가능케 해 신뢰성, 부분부하 효율성 및 비용의 효율적인 이중화를 제공한다. 이는 데이터센터 시스템의 필수적인 특성이다.

 

열수요가 진화함에 따라, 특히 AI가 더 높은 랙 밀도를 주도함에 따라 SWEP은 차세대 냉각수분배장치(CDU) 및 액침시스템에 맞춤화된 다양한 새로운 BPHE 모델을 개발하고 있다.

 

Frennfelt 매니저는 “데이터센터가 스토리지용 30~33℃에서 AI 워크로드용 45~60℃로 이동하고 있다”라며 “이러한 CDU 랙을 위해서는 특수 제작된 다양한 열교환기가 필요하다”고 강조한다. 이어 “SWEP의 브레이징 판형 열교환기는 컴팩트하고 매우 효율적이어서 공간 제약이 있는 CDU시스템에 적합하다”고 덧붙였다.

 

SWEP의 새로운 설계 특징 중 하나는 비대칭 채널이다. 한쪽은 고점도 액침유체를 수용하고 다른 쪽은 저점도 물을 처리해 흐름을 최적화하고 압력 강하를 최소화한다. 출시 예정인 제품들은 자재 효율성에 중점을 두고 있으며 더 적은 수의 플레이트를 사용해 성능은 유지하면서 설치면적을 줄일 수 있다.

 

 

액체냉각·열회수, E자원 전환

컴퓨팅 수요가 급증함에 따라 공랭식 냉각만으로는 고밀도 랙의 냉각수요를 충족할 수 없다. SWEP에 따르면 공기보다 열전달효율이 25배 높고 냉각용량을 4배 더 처리할 수 있는 물이 선호되는 매체로 부상했다. 이러한 액체냉각으로 전환함에 따라 컴퓨팅 밀도와 효율성이 높아질 뿐만 아니라 열회수의 길이 열려 한때 폐기물이었던 것을 귀중한 에너지자원으로 전환할 수 있다.

 

Frennfelt 매니저는 “과거의 잉여열은 데이터센터가 제거하고 싶어 하던 것”이라며 “하지만 오늘날 잉여열은 비즈니스가 됐다”고 밝혔다.

 

SWEP은 CDU용으로 설계된 포괄적인 열교환기 제품군을 통해 잉여열 비즈니스 전환을 지원하며 입구 온도가 약 25℃인 물 또는 브라인(brine) 기반 시스템과 프로필렌 글리콜의 경우 최고 55℃까지 대응할 수 있는 솔루션을 제공한다. 이 시스템들은 데이터센터에서 발생하는 잉여열을 포집한 후 히트펌프를 통해 지역난방 네트워크에서 승온 및 재사용돼 주택, 기업, 수영장에 난방을 공급하고 농업 개발까지 지원한다.

 

이는 이미 여러 국가, 특히 지역난방 네트워크가 비교적 보편화된 유럽 전역에서 현실이 되고 있다. 한 예로 SWEP의 BPHE는 하이퍼스케일 데이터센터를 도시의 난방그리드에 연결했다. 이 설비는 각각 2개의 열교환기, 펌프 및 배관이 들어 있는 여러 개의 12.2m 컨테이너로 구성되며 35~40℃에서 10MW(2,843RT)의 열을 회수해 지역난방용으로 90~95℃까지 승온시킨다.

 

영국과 미국에서도 유사한 프로젝트가 확대되고 있으며 회수된 열은 농업, 레저센터 및 산업 분야에서 사용된다. 특히 유럽에서 열 재사용 규제가 강화됨에 따라 데이터센터들은 규제를 준수하고 열회수를 자본화하기 위해 열관리 전략을 재고하고 있다.

 

Frennfelt 매니저는 “액침냉각이 열관리를 위한 또 다른 강력하고 효율적인 대안으로 부상하고 있으며 SWEP은 잠재력을 적극적으로 탐색하고 있다”라며 “이 기술은 수년 전부터 존재해 왔지만 실질적인 시장의 관심은 이제서야 가속화되고 있다”고 강조했다.

 

SWEP의 액침냉각사업은 아직 초기 단계다. 단상 및 2상 솔루션을 모두 아우르는 선도적인 시스템 제조업체들과 협력해 여러 테스트 프로젝트를 진행 중이다.

 

데이터센터용 BPHE 개발만 ‘10년’

SWEP의 데이터센터 관련 비즈니스는 10년 이상 전에 시작됐으며 초기에는 자연냉각(free cooling)에 중점을 뒀다. 2020년경 데이터센터의 밀도가 높아지고 에너지 집약적으로 변함에 따라 데이터센터는 액체냉각으로 전환했으며 2022년경부터 데이터센터 운영자들로부터 열회수 및 재사용에 대한 관심이 증가하는 것을 목격하기 시작했다.

 

2021년부터 SWEP은 전 세계 데이터센터에 7만개 이상의 BPHE를 공급해 왔으며 BPHE 제품들은 냉각수분배장치(CDU)뿐만 아니라 액침냉각 및 자연냉각시스템에도 널리 사용되고 있다.

 

Frennfelt 매니저는 “우리의 강점 중 하나는 글로벌 네트워크이며 미주, 유럽 및 아시아·태평양지역의 고객을 지원할 수 있다”라며 “또 다른 주요 강점은 MW용량까지 확장 가능한 SWEP의 광범위한 BPHE 제품군으로, 우리는 대부분의 적용분야에 맞는 적합한 제품을 항상 찾아내며 다른 제조업체들은 그런 제안을 할 수 없다”고 강조했다.

 

액체냉각의 경우 SWEP은 미국에서 가장 활발하게 활동하고 있으며 열회수작업의 대부분은 유럽에서 이뤄지고 있다. SWEP은 현재 열회수 및 재사용과 관련된 20개의 데이터센터 프로젝트를 진행 중이며 개발 중인 프로젝트가 더 많다.

 

SWEP의 데이터센터사업은 최근 몇 년 동안 크게 성장했으며 이는 증가하는 AI 워크로드와 특히 유럽의 효율성 및 열 재사용 규제 강화에서 비롯한 결과다. 데이터센터가 지역난방을 위한 귀중한 열원을 제공하게 될 북유럽의 도심지역에서 강력한 성장 기회가 있을 것으로 예상된다.

 

또 다른 흥미로운 미래시장은 데이터센터 수요가 증가하고 있는 중동이다. 물 부족에 대한 우려가 커지면서 중동지역에서는 2상 액침냉각 도입이 추진되고 있다. 다만 잉여열이 유럽과 같은 방식으로 재사용될 가능성은 낮지만 저등급 열은 해수 담수화 공정에 유용하게 사용될 수 있다.

 

 

[SWEP의 잉여열 비즈니스 대표사례] EcoDataCenter

EcoDataCenter는 스웨덴 팔룬에 위치한 80MW의 설치 IT전력 용량을 갖춘 고성능 컴퓨팅 및 인공지능 시설로, 부동산회사인 Areim이 소유하고 있다. 100% 재생에너지 전기로 운영되며 75%는 수력발전에서, 나머지 25%는 풍력 발전에서 조달하고 있다.

 

시설 전반에 걸쳐 SWEP의 B220, B320 및 B85 제품군에서 총 10개의 BPHE가 설치돼 있으며 일부는 데이터센터의 자연냉각(Free Cooling)시스템에 적용돼 있다. 이는 스웨덴의 기나긴 추운 계절 동안 기계식 냉각에 대한 의존도를 줄여 전력소비를 크게 절감할 수 있다.

 

나머지 SWEP 열교환기는 시설의 열회수시스템에 통합돼 폐열을 외부 사용자에게 효율적으로 전달하고 전력사용효율(PUE) 1.2를 유지하는 데 기여하고 있다.

 

열회수시스템은 데이터센터의 칠러 응축기에서 30~32℃의 저등급 열을 포집해 시립 유틸리티회사인 Falu Energi & Vatten이 운영하는 인근의 열병합발전(CHP)시설로 전달한다. 그곳에서 회수된 열은 목재펠릿 생산에 기여해 CHP 플랜트의 바이오연료 공급을 보완하고 있다. 플랜트 전체 공정 에너지의 약 50%가 EcoDataCenter에서 공급되는 열로 충당된다.

 

펠릿생산이 중단될 때(일반적으로 주간 운영시간 외) 회수된 열은 팔룬의 지역난방 네트워크로 전환돼 지역주택과 기업에 난방 및 온수를 공급한다.

 

효율적인 데이터센터 냉각 대안 제시

SWEP의 BPHE는 소형화 및 모듈식으로 설계됐으며 크기대비 높은 열전달 용량을 제공해 데이터센터에 매우 적합하다. 인공지능(AI)과 고성능 컴퓨팅(HPC)이 전력 및 데이터처리의 혁신과 변화를 주도하는 강력한 요인으로 작용함에 따라 기존의 데이터센터 냉각방식에 대한 확실한 대안이 필요하다.

 

액체냉각은 에너지효율성을 높이고 전력 및 물사용 효율성(PUE·WUE)을 개선해 데이터센터를 냉각하는 매우 효과적인 방법이다.

 

SWEP은 다양한 적용분야의 요구사항을 충족하는 광범위한 브레이징 판형 열교환기 포트폴리오를 보유한 열전달 전문기업이다. 이 제품들은 랙 내 설치하는 방식(in-rack) 및 랙 열 사이에 설치하는(in-row) 방식의 CDU 솔루션에 모두 적합하며 최대 몇 MW용량의 CDU를 지원한다.

 

또한 SWEP BPHE는 데이터센터 칠러 및 이와 연계된 자연냉각(Free Cooling) 적용분야에도 매우 적합하며 증발기, 응축기 또는 이코노마이저로 사용될 경우 냉매 충전량을 줄여준다.