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데이터센터 탄소중립 기여방안 정보공유

칸·설비기술協·메쎄이상, 데이터센터 컨퍼런스 개최



한국설비기술협회(회장 김철영)와 칸kharn, 메쎄이상은 지난 5월18일부터 20일까지 SETEC에서 개최된 ‘2022년 대한민국 기계설비전시회(HVAC KOREA 2022)’ 부대행사의 일환으로 ‘데이터센터 산업동향 및 탄소중립 기여방안 정보공유’를 주제로 컨퍼런스를 개최했다.

18일부터 20일까지 3일간 진행된 이번 컨퍼런스는 총 4개 세션으로 구성됐다. 

1세션은 조진균 한밭대 교수가 좌장을 맡아 △국내 데이터센터 산업동향(강승훈 한국데이터센터연합회 팀장) △데이터센터 기술사례 및 해외 설계코드(이진영 한일엠이씨 사업부장) △데이터센터 project에서의 Risk, Cost, Schedule 절감 solution(이경욱 Victaulic 지사장) △냉각탑 일체형 냉동기 시스템 데이터센터 적용 제안(유승철 성지공조기술 상무) △데이터센터 프리쿨링 열원시스템 비교분석(이명규 LG전자 책임) △데이터센터 냉수계통 에너지절감 제어 및 설비진단 솔루션(최두수 LG전자 책임) △데이터센터 발전기실 설계최적화를 위한 CFD의 효용성(이인혜 한일엠이씨 마스터) △데이터센터 공간구성(이명진 정림건축소장) △데이터센터 전력밀도의 변화와 냉각시스템 대응방법(조진균 한밭대 교수) 등이 발표됐다.

강승훈 한국데이터센터연합회 팀장은 ‘국내 데이터센터 산업동향’ 발표를 통해 데이터센터 개요 및 시장동향, 관련제도에 대해 소개했다.

데이터센터는 4차 산업혁명 시대 ICT 신산업 활성화를 위한 핵심 기반시설로 DNA(Data, Network, AI) 및 ICBM(IoT, Cloud, Big Data, Mobile) 기반 서비스 구현의 데이터 저장·처리·유통을 맡고 있다.

국내 데이터센터 수는 매년 증가해 2021년 기준 총 159개 센터를 구축·운영 중이며 이중 112개는 정부·공공, 지사 등 비 수익용, 47개는 상업용 센터로 운영되고 있다. 국내 데이터센터는 지리적 여건, 주변 인프라의 우수성 등으로 주로 수도권에 위치하는 것이 특징이다.

데이터센터는 건축물에너지효율등급인증 및 제로에너지건축물인증 확대에 따라 해당 의무대상에서 제외시켜야 한다는 주장이 제기되고 있다. 또한 통상 데이터센터를 구성하는 7개 대분야별로 9개의 주요인증 및 점검을 수행해야 하며 일부 점검의 경우 설계단계에서도 점검사항을 반영해야 하는 등 이로 인한 업무손실과 비효율성이 제기되고 있어 현행단계의 제도개선 논의가 필요하다는 입장이다.

강승훈 팀장은 “한국데이터센터연합회는 지난해 데이터센터 건축법 개정의 후속조치로 주차장법 시행령 개정, 시설보안 규제 합리화, 에너지·환경규제 합리화 등의 제도개선에 앞장섰다”라며 “올해는 데이터센터산업계의 의견수렴을 통해 정부와 산업계의 연결고리 역할을 수행함으로써 데이터센터 산업활성화 및 탄소중립 이슈 대응방안 마련 등에 힘쓰겠다”고 말했다.

이진영 한일엠이씨 사업부장은 ‘데이터센터 기술사례 및 해외설계 코드’ 발표를 통해 글로벌 데이터센터들에 준용되는 해외설계 기준을 비롯해 최근 구축되는 글로벌 데이터센터들의 시스템 요소기술 트렌드 등에 대해 소개했다.

글로벌 데이터센터에 준용되는 해외기준들은 크게 △통신인프라의 신뢰성 △DC인프라의 정보제공 △그린데이터센터 지향 등으로 나뉘고 있다.

대표적으로 ‘ANSI/TIA-942’은 통신 인프라 신뢰성을 중심으로 전반적인 설계기준들을 열거하고 있다. 에너지효율 향상을 위한 공간·시스템 및 장비구성을 위해 에너지수요가 가장 큰 장비에 대해 전체 데이터센터에 전원이 공급되고 냉각되지 않도록 고밀도 장비 전용공간을 별도로 할당하고 설계하는 것을 고려해야 한다. 또한 △변풍량 냉각시스템 △냉·온복도 구분 △에너지효율적 조명체계 △컴퓨터실, 통신공간에 외부창 및 채광창 설치를 피할 것 △가상화하는 프로세스 도입 등이 권장된다.

‘ANSI/BICSI-002-2019’은 TIA-942의 best practice를 바탕으로 MEP, 건축 등 데이터센터 설계의 모든 부문들에 걸쳐 권장하는 설계안들을 설명하고 있다. 

PUE(Power Usage Effectiveness), WUE(Water Usage Effectiveness), CUE(Carbon Usage Effectiveness) 등은 발주처의 에너지성능 및 환경성능 요구사항으로 자주 활용되고 있다. 이러한 척도를 조합해 데이터센터 운영자는 데이터센터의 중요한 지속가능성 측면을 신속하게 평가하고 결과를 비교해 개선이 필요한지 여부를 결정할 수 있다.

이진영 사업부장은 “글로벌 고객들의 데이터센터 설계는 TIA-942 등 성능위주의 해외표준을 준용하는 설계접근이 필수”라며 “최근 다수의 데이터센터 운영하는 글로벌 IT관련 기업들은 데이터센터 신축 시 입지 및 신뢰성, 비용효율적 운영 및 환경부하 저감을 중시하는 추세”라고 말했다. 이어 “글로벌기업을 유치하기 위해 신뢰성은 높이고 전력사용량, 물사용량은 낮추는 고효율시스템 설계가 요구된다”라며 “전력, 물 등 데이터센터를 위한 유틸리티 공급 인프라에 대해서는 국내 법규 및 제도가 국제적인 표준들을 감안 개선돼야 할 여지가 있다”고 말했다.

이경욱 Victaulic 지사장은 ‘데이터센터 project에서의 Risk, Cost, Schedule 절감 solution’ 발표를 통해 데이터센터에 사용되는 배관을 쉽고 빠르게 설치하며 유지관리를 최소화할 수 있는 그루브 파이프시스템을 소개했다.

미국에 본사를 둔 Victaulic은 1919년 설립됐으며 전 세계 140여개국 고객들에게 제품을 공급하고 있다.

그루브 파이브시스템은 용접이 없이 금속가스켓으로 배관을 체결하기 때문에 용접과 같은 견고한 한정성과 부식 최소화로 배관수명을 연장할 수 있다. 또한 쉽고 빠른 설치와 유지관리에 필요한 다운타임을 최소화해 리모델링 프로젝트에도 최적화됐다.

특히 화기를 사용하지 않고 배관을 체결함으로써 화재위험성이 없어 안전관리비용을 최소화했으며 자재관리의 효율성을 증가시키고 현장작업은 최소화하는 것이 강점이다.

Alion System Reliability Center는 미국 국방부(DoD)에서 인정한 신뢰성 우수성 센터인 RAC(Reliability Analysis Center)를 운영한 직원들로 구성되어 있습니다. RAC는 1968년부터 2005년까지 Alion/IITRI에서 운영했습니다. 

미국의 RAC(Reliability Analysis Center)는 냉각, 콘덴서, 고온 및 음료와 같은 기계시스템에 사용하도록 설계된 그루브 커플링 시스템의 신뢰성, 가용성 및 유지보수성을 독립적으로 연구를 수행했다. 연구보고서에 따르면 Victaulic 그루브 커플링·피팅시스템이 50년의 예상 수명 동안 기계시스템의 가용성 요구사항을 충족하거나 초과할 것으로 결론을 내렸다.

이경욱 지사장은 “국내에서는 2021년 건설된 Digital Realty 상암 데이터센터에서 시공기간을 최소화하기 위해 최초로 Welding에서 Groove spec으로 변경, 건설사 품질 및 효율성 만족으로 후속 프로젝트에도 적용할 계획”이라고 설명했다.

유승철 성지공조기술 상무는 ‘냉각탑 일체형 냉동기 시스템 데이터센터 적용 제안’을 통해 냉각탑 일체형 냉동기시스템의 구성 및 특장점, 분리형 냉동기시스템과의 비교, 설치사례 등을 소개했다.

냉각탑 일체형 냉동기시스템은 냉각탑과 터보냉동기,펌프·열교환기·버퍼탱크·배관공사 등이 모듈화된 시스템으로 기계실이 필요없어 공간확보에 강점을 가지고 있다.

이를 통해 용적율 상승으로 인한 공간활용은 물론 건축물과의 조화를 이뤄 건축물가치를 상승시킬 수 있으며 평면구성이 좋아지고 평면사용 면적증가 지하기계실 면적 지하주차장으로 사용할 수 있다.

또한 냉각수펌프 용량감소로 인한 운전비가 감소하고 기계실, DA면적, 냉각수 샤프트가 불필요해 건축비를 줄일 수 있다. 냉각수 배관 감소로 인한 설비공사비 감소, 냉각수 펌프동력이 낮고 수전용량이 적어 전기공사비 감소 등 경제적으로 많은 효과가 있다.

유승철 상무는 “공장에서 모듈식으로 제작해 현장공사를 최소화하고 작업공기 및 안전사고 비율을 줄일 수 있으며 장비의 집중화, 내부에서 점검 가능, 관리포인트가 적어 유지보수가 쉽고 안전사고 발생요소가 저하된다는 장점이 있다”고 설명했다.

국내에서 냉각탑 일체형시스템 설계 대표사례로는 △롯데아울렛 남익점 △청주 복합건물 △경기 부천 효성해링턴플레이스 △제주돌문화원 △삼성SDI △기흥ICT SK V1 △센터포인트명동복합시설 △코스트코 고척점 등이 있다.

이명규 LG전자 책임은 ‘데이터센터 프리쿨링 열원시스템 비교분석’을 통해 LG전자의 기술력이 집약된 프리쿨링 열원시스템을 소개했다. 

LG전자의 IDC 전용 무급유 인버터 R1233zd 터보냉동기는 효율향상을 통한 PUE 개선 및 운전비 절감은 물론 Harmonic Free Inverter로 별도의 고조파필터가 필요없다는 점에서 경제성이 뛰어나다. 또한 무급유 직결구동으로 신뢰성 및 유지관리성을 향상시켰으며 AI머신러닝으로 서지회피 연속운전이 가능하다. 복전 후 90초 내 정격부하에 도달할 수 있는 퀵스타트기능과 AHRI인증 S/W 및 테스트 설비 등을 갖췄다.

정속 터보냉동기대비 열원시스템의 COP는 14% 향상되며 연간 운전비는 4,273만원 절감할 수 있다. LG전자의 핵심기술인 마그네틱 베어링·인버터, 고효율 임펠러, Oil Free 등이 적용된 결과다.

이명규 책임은 “공랭식 프리쿨링 스크류 냉동기는 합리적인 가격의 AHRI 인증제품으로 외산대비 가격경쟁력을 확보했다”라며 “콤팩트한 사이즈로 설치성을 향상시켰으며 500RT급 경쟁사 제품대비 바닥면적을 7% 축소했다”고 말했다. 이어 “이외에도 빠른 기술지원, 납기 및 SVC 대응, 비상상황에서 신속대응을 통한 가용성 확보가 강점”이라고 말했다.

최두수 LG전자 책임은 ‘데이터센터 냉수계통 에너지절감 제어 및 설비진단 솔루션’ 발표를 통해 LG전자의 향상된 소프트웨어 기술력을 소개했다.

LG전자는 BMS솔루션을 통해 건물, 공장 UT설비영역을 대상으로 모니터링시스템, 에너지절감 솔루션, 유지보수고나리 솔루션을 제공하고 있다. 특히 총합공조설비(HVAC)뿐만 아니라 모든 건물의 소방, 보안, 신재생에너지, FMS 등 기능별 유형에 맞는 에너지절감 제어 및 신뢰할 수 있는 운영관리 솔루션을 제공하고 있다.

특히 데이터센터부문에서는 고객의 최대 지향점인 안정성과 신뢰성확보를 위해 서버, DDC 이중화기술을 제공하고 있다. 이는 장애발생 시 스탠바이서버에 접속해 중단없는 서비스 제공과 △DDC 통신상태 △CPU, 메모리 △관제점 상태 △로직상태 등의 조회 및 진단, 가상 시운전까지 통합한다. 

최두수 책임은 “LG전자는 이중화, 시스템 자가진단 등 솔루션 안정화 기술을 기반으로 고객의 안정성 확보를 위한 TIER3 수준의 비상대응-정상운전을 지원하고 있다”라며 “다양한 건물, 공장의 보조열원설비시스템은 프리쿨링 제어 솔루션 다수 구축노하우를 통해 고밀도 서버, 센터 대형화에 대한 부하대응 솔루션이 강점”이라고 강조했다.

이어 “에너지절감 솔루션은 NET를 통해 기술을 공식 입증한 냉수계통 최적제어 솔루션과 냉각탑 표준성능진단 솔루션을 통해 에너지효율등급 PUE 1.3 이하 수준을 유지시킬 수 있다”라며 “냉동공조 제조기술과 자동제어 융합기술 기반 냉각탑 표준성능진단 및 냉동기 주요부품성능진단 데이터를 활용해 고장예방성제대응을 통해 완전 무중단에 가까운 유지보수관리 솔루션을 제공하고 있다”고 말했다.

이인혜 한일엠이씨 마스터는 ‘데이터센터 발전기실 설계최적화를 위한 CFD의 효용성’을 발표했다.

국내 데이터센터 시장규모는 2015년 글로벌 클라우드 서비스 시장진입, 코로나19, 4차산업 급성장 등에 따라 수요가 급증했다. 이에 따라 최근 3년간 국내 상업용 데이터센터 IT전력 공급용량은 20% 이상 성장하고 있으며 운영의 안정성을 결정하는 비상전력 인프라의 중요성도 날로 대두되고 있는 상황이다.

데이터센터의 안정성, 효율성 등 평가지표인 TIER 등급의 경우 현재 클라우드 컴퓨터 서비스 제공을 위해서는 통상 TIER 3 수준 이상을 요구하고 있으며 연간 1.6시간의 다운타임만을 허용함에 따라 설계단계부터 비상전원설비 성능검증이 필수적으로 요구되고 있다.

대부분의 비상 발전기실의 경우 설치공간의 제약, 운영 시 소음 등으로 인해 건물 지하층에 계획되고 있으며 데이터센터 발전기실 설계 및 설치에 관한 법적 규정이 미비함에 따라 비상발전기 제작사의 설계자료에 의존해 설계 및 시공이 이뤄지는 경우가 대부분이다.

이인혜 마스터는 “설계단계부터 CFD를 통한 설계 적정성에 대한 검토절차는 구축비용 및 운영 리스크 절감에 필수적인 사항으로 인식이 확대돼야 한다”고 강조했다.

조진균 한밭대 교수는 ‘데이터센터 전력밀도의 변화와 냉각시스템 대응방법’ 발표를 통해 증가하고 있는 IT전력밀도와 이에 대응해야 하는 냉각시스템의 기술적 측면을 강조했다.

글로벌 데이터센터 IT전력밀도는 IT장비의 저전력기술 적용 등으로 실제로 초기에 예상했던 만큼 IT전력밀도의 기하급수적 증가는 없는 것으로 나타났다. 2010년도 이후 전용 데이터센터는 보편화돼 상면기준으로 일반적인 전력밀도는 540~2,200W/㎡, 10kW/rack 이상의 경우 고밀도로 간주된다.

글로벌 데이터센터 평균 IT전력밀도 2021년 기준 약 8.0kW/rack로 2011년 2.4kW/rack에서 2017년 5.6W/rack 4배가량 증가했다. 조사대상 글로벌 데이터센터는 과반수가 4~10kW/rack의 IT전력밀도로 운영되고 있으며 10~20kW/rack 수준의 데이터센터는 약 13%를 차지한 것으로 나타났다.

2014년 이후 PUE는 크게 향상되지 못했는데 PUE 1.6 이상 데이터센터가 5kW/rack 이하의 비교적 저밀도 랙-서버가 지배적이기 때문이다. 평균 IT전력밀도가 높을수록 데이터센터가 보다 에너지효율적으로 설계될 수 있는 가능성이 높음다는 점을 시사한다.

조진균 교수는 “데이터센터의 핵심요소인 IT전력밀도에 따른 저밀도, 중밀도 및 고밀도 랙-서버 구성에 대응 가능한 150kW급 독립모듈 등 3가지 기본모델을 도출할 수 있다”라며 “이는 냉각시스템 선정방법을 정량적으로 비교해 객관적인 판단기준을 제시할 수 있으며 IT전력밀도 기반 도출된 필요건축면적, 에너지효율 및 초기투자비를 복합적으로 고려해 냉각시스템 선정을 판단해야 한다”고 말했다. 이어 “하이퍼스케일 데이터센터가 주류가 되고 15.0kW/rack이상의 전력밀도를 적용해야 할 경우 랙-기반 공랭식 냉각을 반드시 고려해야 하고 우선 검토대상으로 삼아야 한다”고 강조했다.

2세션은 홍민호 한일엠이씨 부사장이 좌장을 맡았다. △데이터센터 쿨링시스템(모기진 HPE 이사) △데이터센터 효율과WUE를 고려한 냉매 에코노마이저 솔루션(이수영 버티브 부장) △스마트팩토리를 위한 엣지데이터센터 솔루션(문규영 리탈 이사) △데이터센터 공랭식 냉동기 시스템의 활용방안(정경수 오텍캐리어 책임) △데이터센터 수열에너지 활용방안(정현범 K-water 차장) △강원 데이터센터 집적단지 추진현황(함광준 강원도청 팀장) △데이터센터 설계단계 이슈사항 및 PM의 필요성(장원복 한일엠이씨 사장) 등이 발표됐다.

모기진 HPE 이사는 ‘데이터센터 쿨링시스템’을 주제로 발표했다.

최근 데이터센터 냉각은 프리쿨링 이코노마이저가 활용된다. 프리쿨링은 팬과 펌프 외 별도의 기계적 냉각을 활용하지 않고 외부환경을 이용해 데이터센터를 최적의 온·습도로 관리하는 방식이다.

프리쿨링 방식은 크게 에어사이드 이코노마이저와 워터사이드 이코노마이저로 나눌 수 있다. 에어사이드 이코노마이저는 열원으로 냉기를 직접 이용하거나 열교환을 통한 간접냉각을 활용한다. 워터사이드 이코노마이저는 냉각탑을 활용해 건조된 냉기로 데이터센터를 냉각하며 냉동기를 이용하지 않는 특징이 있다.

최근 프리쿨링 냉각시스템으로는 △DEC(Direct Evaporative Cooling) △IEC(Indirect Evaporative Cooling) △IDEC(Indirect-Direct Evaporative Cooling △간접 공기 대 공기 열교환기(Indirect Air to Air Heat Exchanger) △모듈식 냉각기술(Modular Cooling Technology) △판형 열교환기 및 개방형냉각탑이 있는 WC냉각기(WC Chiller with Plate HX and Open Cooling Tower) △폐쇄형 냉각탑 워터스프레이가 있는 공랭식 냉각기(Air Cooled Chiller with Closed Cooling Tower Water Spray) △건식냉각기 및 프리쿨링 코일이 있는 수냉식 DX CRAC 유니트(Water Cooled DX CRAC Units with Dry Coolers & Free Cooling Coil) △열사이펀 냉각기(Thermo-syphon Chillers) 등이 있다.

이수영 버티브 부장은 ‘데이터센터 효율과 WUE를 고려한 냉매 에코노마이저 솔루션’에 대해 발표했다.

이수영 부장은 “코로나시대를 지나 기후변화에 대처하기 위한 ESG경영이 대세로 자리잡았으며 탄소배출이 많은 데이터센터에서 고효율 친환경솔루션의 요구사항은 지속 확대될 것”이라며 “세계적인 물부족 현상의 심화 역시 갈수록 증가할 것으로 예상돼 데이터센터의 PUE와 더불어 WUE도 강조될 것”이라고 밝혔다.

최근 ESG경영이 강조되며 데이터센터의 탄소배출 저감을 위해 PUE를 관리하고자 고효율시스템 및 그린에너지를 도입해 전력사용량을 최소화하고 있다. 또한 세계적인 물부족 현상에 대처하기 위해 물 사용량 감소룰 추구하며 WUE를 높이는 추세다.

이러한 PUE와 WUE 요구를 해결할 대안으로 공랭식 냉매 에코노마이저 솔루션이 제시되고 있다. 공랭식을 활용해 물사용량을 ‘0(zero)’화하고 외기를 통한 프리쿨링으로 효율을 극대화하는 방식이다.

버티브에서 제공하는 솔루션의 경우 Full ECO모드 시 PUE 1.05, Full 컴프레서모드 시 PUE 1.29 달성이 가능하며 △실내설치형 타입(분리형 80~185kW 전면토출형) △대용량패키지 타입(패키지형 400kW 전면토출형 및 옥탑설치형 등) 등을 적용할 수 있다.

문규영 리탈 이사는 ‘스마트팩토리를 위한 엣지데이터센터 솔루션’을 주제로 발표했다.

산업계에 디지털전환이 요구되는 가운데 이를 위한 스마트팩토리로 제조·생산의 패러다임이 변화하고 있다. 이는 실시간 맞춤형 복합생산형태로 제조환경이 변화함에 따라 필수적인 흐름으로 인식되고 있다.

리탈은 이러한 시대적변화에 따른 시장의 요구사항을 반영해 엣지컴퓨팅, 모듈러 데이터센터 등에 대한 솔루션을 제공한다.

엣지데이터센터 솔루션인 ‘SMDC’는 온·습도, 연기, 충격, 설비 등 모니터링시스템을 제공하며 밀폐형 외함을 사용해 독립적 환경을 제공한다. 냉각팬 또는 필터를 통해 환기하며 환경감시시스템이 적용됐다는 특징이 있다.

‘FMDC’는 실외기가 없는 독립형 타입으로 올인원 타입의 모듈러 데이터센터다. 공장이나 넓은 공간에 적합하며 유리도어를 적용해 밀폐형 랙 냉각방식을 사용한다. 히트파이프시스템을 적용한 프리쿨링으로 75% 에너지절감이 가능하며 IoT인터페이스를 통한 원격모니터링 및 제어를 지원한다.

특히 엣지큐브(EDGE Cube)는 공장이나 물류센터 등 전산실을 구축하기 어렵고 먼지난 오염물질이 많은 곳에서도 IT시스템을 운영할 수 있도록 올인원 형태로 구성한 솔루션이다. 높은 보호등급과 효율성을 제공하면서도 사용자의 환경이나 IT자원의 수량에 따라 유연하게 구성할 수 있다.

정경수 오텍캐리어 책임은 ‘데이터센터 공랭식 냉동기시스템의 활용방안’에 대해 발표했다.

공랭식 인버터냉동기는 정전복귀 후 최대한 빠르게 냉동기를 정상화해야 해 고속기동 필요성이 있다. 정전복귀 후 100% 냉각능력에 도달하는 시간이 기존 흡수식냉동기는 20~30분, 터보냉동기는 5~6분인 것에 비해 고속 USX냉동기는 이를 2~3분으로 단축했다.

또한 공랭식 인버터 냉동기는 미래 공조부하가 얼마나 증가할지 예측이 어려운 이슈가 있어 모듈연결방식으로 내부부하에 맞게 증설할 수 있는 솔루션이 요구된다. 모듈방식을 활용하면 서버확장에 맞게 냉동기를 증설할 수 있는 장점이 있다.

이와 함께 냉동기 제어기 고장 시 전체 공조기시스템이 정지하는 문제가 있어 백업 모듈컨트롤러(MC)를 활용, MC고장에 대응해야 한다. 외부배선으로 연결된 배선전환박스를 설치, MC에서 고장, 작동불량 신호가 접수되면 서브MC를 가동한다.

즉 데이터센터용 열원기기의 정지는 IT기기의 고장리스크로 직결되므로 USX는 냉동기를 모듈화해 모듈백업운전하고 각 모듈 내 압축기마다 백업운전하는 시스템을 구축하는 것이 이러한 이슈사항을 해결할 수 있는 솔루션이 된다.

정현범 K-water 차장은 ‘데이터센터 수열에너지 활용방안’을 주제로 발표했다.

2050 탄소중립 추진을 위한 물에너지의 역할이 증대됨에 따라 최근 신재생에너지법 및 한국수자원공사법 개정 등을 통해 수열에너지사업기반이 마련됐다. 수열에너지는 국내 온실가스 중 7%를 발생시키는 건축물의 냉난방에 활용할 수 있는 잠재력이 커 효과적인 열원으로 주목받고 있다.

k-water는 수열공급기반 데이터센터 집적단지로서 강원수열 융복합 데이터센터 클러스터를 추진, 현재 실시설계가 진행 중이다. 소양강댐 심층수 일간 24만1,000톤을 활용해 1만6,500RT 수열용량을 확보하는 것으로 이를 통해 68.5% 에너지절감을 기대하고 있다.

농업·산단의 2차 난방활용 후 데이터센터에 7℃냉수를 재공급하는 방식으로 수열 원소비용을 절감한다. 수열에너지로 기저부하를 담당하며 냉동기를 적용해 수열원 온도상승 시 냉동기를 가동함으로써 운영안정성을 확보하는 방식이 적용된다.

함광준 강원도청 팀장은 ‘강원 데이터센터 집적단지 추진현황’을 주제로 발표했다.

국내 데이터센터의 80%가 수도권에 집중됨에 따라 전기를 많이 쓰는 데이터센터, 공장 등은 앞으로 수도권에 들어서기 힘들어질 전망이다. 또한 국내 다수 건립이 추진되고 있는 글로벌 데이터센터기업 역시 RE100을 충족하기 위해 신재생에너지 충족이 가능한 입지의 선호도가 증가하고 있다.

이러한 배경에 따라 추진되는 강원 수열에너지 융복합 클러스터 ‘K-Cloud Park’는 강원도 춘천시 동면 지내리 일원 81만6,000㎡ 부지에 총사업비 3,439억원을 들여 2027년까지 데이터센터 집적단지, 물·에너지 집적단지, 스마트팜, 주거단지 등을 구축하는 사업이다.

총저수량 29억톤에 달하는 소양강댐 수열에너지는 방류수 평균수온이 5~7℃로 냉각수로 활용하기 용이한 열원이다. 소양강댐에서 통합관리센터로 보내진 수열을 데이터센터 냉각에 활용하게 된다.

이번 사업은 클라우드 데이터센터 6개 유치를 목표로 하며 이를 위해 수열에너지를 통한 냉방전력 절감, 프리쿨링시스템 적용, PUE 1.2 이하, RE100 및 탄소중립 등 친환경기업 이미지 제고, 변전소 2개의 안정적 전력공급, 세제혜택 등을 전략으로 삼았다.

올해 기본·실시설계와 접속도로 설계가 마무리되면 이후 접속도로 공사, 수열에너지 2단계 공급, 전력공급시설 공사, 통신인프라 공사, 기반공사 등을 거쳐 2027년 사업을 완료할 계획이다.

장원복 한일엠이씨 사장은 ‘데이터센터 설계단계 이슈사항 및 PM의 필요성’을 주제로 발표했다.

데이터센터사업에서 PM은 발주처의 비즈니스파트너로서 발주처의 특성에 따라 최적의 계획을 제안하며 설계 주요아이템을 협의·결정하는 디자인 매니지먼트로서 역할하게 된다. 또한 프로젝트 건설을 감독하는 일련의 과정에 참여하며 신뢰성을 테스트하는 단계별 공사관리자의 역할도 수행한다. 특히 시공품질 향상, 종합 시운전, 준공 후 관리 등의 역할도 병행하므로 우수한 성능의 데이터센터를 효율적·효과적으로 구축하도록 지원한다.

데이터센터 PM의 역할은 건축부문에서 △입지조건 △건축사항 △모듈계획 △배수계획 △DA계획 △방화구획 △구조계획 △소음계획 △내진계획 △옥외계획 등을 점검한다. 또한 기계부문에서 △외기 온·습도조건 △IT & UT 실내 온·습도기준 △냉방부하 선정 △용수·지역냉난방·가스·하수 등 인프라시설 △외기냉방 적용 △냉각방식 △CRAH 예비율 △버퍼탱크용량 △냉각탑보급수조 및 유류탱크 용량 등을 검토해야 한다.

또한 전기분야에서 △한전전력수전 △백업 발전 △UPS △IT인프라 등을 점검하며 소방부문에서 △소방시설 설계 선택사항 적용 △가스계 소화설비형식 선정 △가스계 소화설비 약제 △Data Hall 화재감지기 적용 △Data Hall 및 CRAH Room 소화설비 등을 선정한다. 이밖에도 △신재생에너지 △SPOF(Single Point of Failure) 등의 계획도 점검하는 역할을 맡는다.

3세션은 이송우 우원엠앤이 부사장이 좌장을 맡아 △국내·외 데이터센터 표준화 및 인증 방향(정상진 한국전자통신연구원 책임연구원) △데이터센터 차세대  냉각  유형 및 Case Study(최병남 삼화에이스 이사) △데이터센터 프리쿨링 시스템의 운전 모드에 따른 최적 제어 방안(이강현 존슨콘트롤즈 이사) △IDC 스마트밸브(안성진 하나지엔씨 팀장) △데이터센터를 위한 냉동기 및 냉각탑의 최적화 설계(이창수 유원공조 팀장) △인텔리전트 밸브를 통한 데이터센터의 에너지 최적화 기술(구희준 지멘스 부장) △데이터센터 RE100 필요성과 해외동향(권재원 한국에너지융합협회 한국RE100협의체 사무국장) △CFD를 활용한 데이터센터 입찰사례(전세민 포스코건설 과장) △데이터센터 Two Phase 쿨링 활용 방안(유기출 하니웰 대표) △신축 데이터센터 입지조건 및 사업방향(윤대중 YG홀딩스 대표) △데이터센터 기계설비시스템 최신 기술 및 설계 트렌드(진성오 우원엠앤이 상무) 등이 발표됐다.

정상진 전자통신연구원 책임연구원은 ‘국내·외 데이터센터 표준화 및 인증방향’발표를 진행했다. 

2020년 기준 약 400MW 수준의 전력이 국내 데이터센터에서 사용되고 있다. 데이터센터의 에너지사용은 IT장비의 사용량과 냉각, 공조, 조명 등 데이터센터설비의 사용량으로 구분된다. 이에 따라 데이터센터의 에너지효율 향상을 위해서는 각 주요 구성요소의 에너지사용의 측정, 평가가 선결조건이다. 

데이터센터의 효율측정 및 평가지표 개발은 데이터센터 자원효율, 안정성 등을 주심으로 구성되고 있다. 이중 그린데이터센터는 가장 엄격한 기준으로 데이터센터를 평가하고 있다. 

데이터센터의 에너지효율을 측정하는 척도인 PUE는 데이터센터설비의 에너지효율을 정략적으로 측정할 수 있는 지표로 어떤 설비가 에너지효율이 낮은지 판별해 개선할 수 있는 핵심기술이다. 

정상진 책임연구원은 “기존 가장 많이 활용되는 PUE를 비롯해 재생에너지 사용효율을 나타내는 REF, IT서버의 효율을 측정하는 ITEE, 서버의 가동율을 나타내는 ITEU 등이 데이터센터를 평가하는 척도로 활용되고 있다”라며 “이와 함께 데이터센터에서 발생한 열을 재활용하는 정도를 나타내는 ERF 등이 데이터센터의 수준을 종합적으로 평가하는 척도로 적용되는 등 향후 자원효율적 탄소중립 데이터센터를 실현하기 위해 관련 평가척도가 고도화될 전망”이라고 밝혔다. 

최병남 삼화에이스 이사는 ‘데이터센터 차세대 냉각 유형 및 Case Study’를 발표했다. 

디지털시대를 맞아 모바일기기, SNS 활성화 등으로 생산되는 데이터량의 폭증에 따라 이에 대응하기 위한 데이터센터의 역할이 강조되고 있다. 2019년 기준 민간 데이터센터 매출액은 약 2조7,066억원으로 상업용 데이터센터의 매출액은 약 7,691억원으로 매년 증가하고 있다. 

데이터센터의 전기소비량 중 31%는 HVAC부문으로 정부가 온실가스를 배출하는 사업장을 대상으로 연단위 배출량을 할당해 할당범위 내에서 배출할 수 있도록 제한하고 있어 전기사용량을 줄이는 것이 핵심과제로 주목된다. 

데이터센터 HVAC 전기사용량을 줄이기 위해 직팽식 냉동시스템에서 고효율 및 고집적 부하를 처리할 수 있는 시스템으로 개발되고 있다. 최근에는 △Direct Air Economizer △Indirect Air Economize △Water-side Economizer △SMART 프리쿨링 냉동기 등이 활용되고 있다. 

최병남 이사는 “과거 물리적 구조 및 성능에 니즈가 집중됐다면 현재는 복잡하고 민감한 장비에 대한 관리시스템 니즈가 증가하고 있다”라며 “장비 볼륨당 열부하량 증가로 냉각풍량이 증가하고 높은 회로밀도로 인해 밀페형 시스템 적용이 어려워졌다”고 밝혔다. 

이어 “회로간 거리가 가까워 부식진행에 따른 쇼트가 쉽게 발생하며 전자장치의 소형화로 부식에 대한 영향도 증가하고 있어 이에 대해 고려해야 한다”고 덧붙였다. 

이강현 존슨콘트롤즈 이사는 ‘데이터센터 프리쿨링시스템의 운전모드에 따른 최적제어방안’ 발표를 진행했다. 

데이터센터 설계 조건은 서버실의 온도가 관건으로 수냉식 시스템을 구성할 경우 출수온도 28℃ 수준으로 설계된다. 프리쿨링은 데이터센터 냉각비용을 감축할 수 있는 방안으로 주목받고 있으며 능동적인 제어가 가장 중요하다. 

데이터센터 프리쿨링시스템 운전모드는 기계식 냉방운전(여름), 완전 프리쿨링운전(겨울), 하이브리드 냉방운전(봄, 가을) 등으로 구분된다. 대수제어를 통해 냉동기 부분부하 운전시 유량을 줄겨 소비동력 절감을 실현할 수 있는 장점이 있다. 

하이브리드 냉방운전 시 외기로 냉각하기 위해 이코노마이저 유량조절밸브가 개방되며 냉각수온도와 칠러플랜트의 총 소비동력을 계산해 가장 최적의 조합으로 운전할 수 있다. 

이강현 이사는 “프리쿨링 운전시간은 외기온도 및 서버실 설계온도와 밀접한 관련이 있으며 냉동기 대수제어는 냉동기의 효율운전 범위를 고려할 경우 총 소비동력을 절감할 수 있는 방안”이라며 “냉동기가 최적효율로 운전할 수 있도록 설계한다면 데이터센터의 냉각에너지 사용을 줄일 수 있다”고 밝혔다. 

안성진 하나지엔씨 팀장은 ‘IDC 최적 에너지절감 스마트 BEMS 밸브(TA-Smart Valve)’를 발표했다. 

글로벌 데이터센터시장은 2018년부터 연평균 19%씩 성장하고 있으며 2023년에는 약 513조원에 달할 전망이다. 국내 데이터센터는 2025년까지 32개의 신규 데이터센터가 구축돼 예정으로 2020년대비 2배 이상으로 성장할 것으로 보인다. 

데이터센터의 서버설비의 최적운영환경을 유지하기 위해 항온항습기와 냉방설비가 설치되며 코일 내 냉각수를 제어하는 장비는 복합밸브 PIBCV로 성능을 향상시키고 있다. 

정밀하고 효율적인 변유량 온도제어, 높은 Rangeability를 위한 EQM 플러그로 제작된 하나지엔씨의 TA복합밸브는 낮은 부하에서도 우수한 선형제어성능을 보장한다. 또한 모든 부하조건에서 높은 오소리티로 우수한 차압제어성능을 갖추고 있으며 운전 중 유량, 펌프양정 측정이 가능해 기계성능점검이 용이하다. 

안성진 팀장은 “TA복합밸브는 실제 CRAH 부하조건에 대한 유량제어가 가능하고 부분부하가 발생해도 유량을 최적화해 정확하고 높은 에너지효율을 유지할 수 있다”라며 “실제 측정유량은 원격으로 확인할 수 있어 제어가 가능하며 특히 밸브 설치 전 Hyselect, Hyd-Sarek 등 수배관검토프로그램으로 설계최적화에 대한 검토를 진행해 시스템을 최적화할 수 있다”고 밝혔다. 

이창수 유원공조 팀장은 ‘데이터센터를 위한 냉동기 및 냉각탑의 최적화설계’ 발표로 냉동기, 냉각탑 선정 시 고려사항을 공유했다. 

데이터센터 냉동기, 냉각탑 선정에는 안정성, 효율성, 설치면적, 용이한 유지보수 등이 주요 고려사항으로 적용된다. 냉동기는 수냉식 냉동기, 공랭식 냉동기 등이 주로 적용디고 있으며 수냉식의 경우 적은 수전용량, 프리쿨링, 적은 설치면적 등의 장점을 가지고 있다. 공랭식의 경우 적은 물사용량, 단순한 제어구성 등이 강점이다. 

수냉식 냉동기의 경우 냉각탑에 원활한 냉각수 공급여부가 핵심 고려사항이며 프리쿨링 모드변경 시 밸브의 개폐에 따른 냉수 및 냉각수 유량변경과 분당 몇 %까지 유량변경에 대응할 수 있는지 확인해야 한다. 

공랭식 냉동기의 경우 설비인증, 냉수온도, 외기온도, 긴급재기동 등이 선정시 고려사항으로 꼽힌다. 긴급재기동의 경우 데이터센터의 전기적 문제발생에 따른 냉동기 정지 후 재기동 시 대응시간에 관한 것으로 데이터센터 안정성에 대한 요소다. 

냉각탑은 직교류와 대향류 등이 있으며 직교류의 경우 용이한 유지보수, 작동 중 내부확인 가능, 낮은 냉각탑 높이 등과 적은 소음, 낮은 펌프양정 등의 장점으로 많은 현장에 적용되고 있다. 

이창수 팀장은 “냉동기는 시수 공급량에 따라 수냉식 및 공랭식 등 방식을 선정해야 하며 최소 재기동시간을 통한 버퍼 탱크 사이즈를 최적화하는 것이 중요하다”라며 “냉각탑은 설치면적, 동력, 투자비 등이 주요 고려사항으로 운전 중에도 구동부 점검이 가능한 직교류 냉각탑을 우선 검토하는 것이 바람직하다”고 밝혔다. 

구희준 지멘스 부장은 ‘인텔리전트 밸브를 통한 데이터센터의 에너지 최적화기술’을 발표했다. 

Tier 4 데이터센터의 35%가 지난 3년 이내에 IT서비스를 중단한 사례가 있으며 비효율적인 장비와 빈번한 시설보수 등에 따라 막대한 유지관리비용이 발생하고 있다. 

데이터센터 내 칠러 등 냉방설비의 최적운전제어를 통한 두자리수의 에너지절약이 가능하며 지능적이고 지속적인 적응제어방식의 냉방시설에 의한 서버보호 및 데이터보안을 확보하는 것이 중요하다. 

최대부하에서 정적밸런싱 밸브가 적용될 경우 압력변동에 대응하지 못해 냉동기 효율이 낮아져 에너지낭비로 이어진다. PICV 복합밸브를 적용할 경우 압력변동에 구애받지 않고 높은 냉동기 성능을 유지할 수 있어 정적밸런싱 밸브대비 최대 30%의 에너지를 절감할 수 있다. 

구희준 부장은 “데이터센터는 부하에 대한 밸런싱이 중요하다”라며 “정유량밸브는 부분부하 운전조건에서는 균일하게 분배하는 것이 불가능하며 동적밸런싱 밸브의 경우 부하조건 및 압력변동에 상관없이 균일한 에너지분배가 가능하다”고 밝혔다. 

이어 “지능형 밸브를 적용할 경우 최대 성능이 향상되며 유량값도 80% 수준으로 제한되고 에너지도 7% 절감할 수 있다”라며 “에너지 절감을 위해서는 분석에 따라 유량을 적응제어하고 저유량 구간에도 적응해 변동운전할 수 있는 밸브를 적용하는 것이 중요하다”고 덧붙였다. 

권재원 한국에너지융합협회 한국RE100협의회 사무국장은 ‘데이터센터 RE100 필요성과 해외동향’을 발표했다. 

RE100은 2050년까지 기업이 필요한 전력량의 100%를 재생에너지 전력으로 사용하겠다는 민간 자발적인 캠페인으로 ESG 및 탄소중립과 연계돼 활성화되고 있다. 2021년 기준 가입기업은 300개사가 넘었으며 이들 기업의 소비전력은 315TWh 이상으로 국가 전력사용량 순위에서 12위 수준이다. 

국내에서는 7개사가 가입했으며 가입 기업군 중 소비전력이 가장 큰 산업의 재생에너지 조달비율은 데이터센터 운용 IT업체가 포함된 서비스업이 105TWh로 71%, 제조업, 유통업 등 순으로 나타났다. 

RE100 이행수단으로는 △녹색프리미엄 △REC 구매 △제3자 PPA △지분투자 △자가발전 등이 있다. 

해외 데이터센터의 RE100 이행수단은 REC가 가장 많으며 PPA의 전력구매물량이 급격히 증가하는 추세다. 

권재원 사무국장은 “2024년까지 구축예정인 민간 데이터센터는 24개로 이중 18개는 상업용 데이터센터”라며 “구축예정인 상업용 데이터센터의 IT전력 공급가능량은 504MW로 예상되며 상업용 데이터센터 IT전력 공급가능량은 2020년 398MW에서 2024년 902MW로 약 2.2배 성장할 것”이라고 밝혔다. 

이어 “SMP, REC 가격의 변동성 등 데이터센터 기업은 RE100을 이행하기 위한 방안을 고려해야 한다”고 덧붙였다. 

전세민 포스코건설 과장 ‘CFD를 활용한 데이터센터 입찰사례’발표를 통해 데이터센터 구축에 대한 CFD의 역할을 공유했다. 

최근까지 데이터센터의 냉방시스템은 공기의 순환 및 정체, 항온항습기 배치 등에 대한 세부예측이 선행되지 않고 최대부하에 맞춰 설계됐다. 즉 안전율에 맞춰 설계했으며 이는 비용증가로 이어졌다. 

이러한 비용증대를 CFD 적용을 통해 예방할 수 있으며 설계단계에서 정확한 예측으로 효율적인 설계가 가능해졌으며 문제점 도출, 개선방안 마련, 관리 등 체계적인 접근이 가능하다. 다만 CFD의 정확도 및 신뢰도 확보가 우선돼야 하며 이를 위해서는 신뢰성 높은 결과물을 도출하기 위한 정보입력이 중요하다. 

전세민 과장은 “CFD해석과정에서 공조전문가는 발생가능한 물리적 현상을 예측하고 해석전문가는 물리적 현상에 대해 경계조건을 입력해 실제상황과 유사한 결과를 계산할 수 있다”라며 “포스코는 이에 대한 전문인력을 운용하고 있으며 구조해석, 유동해석, 배관해석 등의 적용뿐만 아니라 스마트장비를 구비해 CFD의 결과의 신뢰성을 확보해 최적시스템을 구성하고 있다”고 밝혔다. 

유기출 하니웰 대표 ‘데이터센터 Two Phase 쿨링 활용방안’ 발표를 진행했다. 

정부는 냉매로 인한 탄소배출을 줄이기 위해 오존층 보호법 개정을 검토하고 있다. 이를 통해 HFC냉매에 대한 법적 규제근거가 마련될 것으로 보이며 대표적인 HFC 냉매는 R134a로 규제가 시행되면 사용이 불가능해질 전망이다. 

데이터센터에 필요한 냉동기의 경우 매년 교체하는 설비가 아닌 장기사용에 따른 지속가능성을 염두해야 하는 것이 특징이다. 현재 냉매규제에서 자유로운 것은 HFO와 자연냉매다. 냉각시스템에 대한 친환경성을 요구하는 시대에서 Two Phase 냉각시스템이 수냉식대비 안정성이 우수하고 핫스팟 대응에 용이해 주목받고 있다. 

특히 Two Phase 쿨링은 초출력 장비에 적합하며 낮은 열저항, 수냉식대비 낮은 유속으로 흐르기 때문에 작고 좁은 배관으로도 활용할 수 있다. 

유기출 대표는 “하니웰의 Two Phase 냉각시스템은 기존 솔루션대비 40% 중량 및 전력소비량을 감소할 수 있으며 4배가량 우수한 냉각성능과 용이한 유지보수가 강점”이라며 “하니웰은 유체에 대한 기술력을 바탕으로 냉각시스템의 최적설계에 기여하고 있으며 지속가능성, 안정성 등을 고객에게 제공하고 있다”고 밝혔다. 

윤대중 YDC홀딩스 대표 ‘신축 데이터센터 입지조건 및 사업방향’ 발표를 통해 데이터센터 동향을 공유했다. 

민간데이터센터의 72.7%는 고객접근성, 낮은 지역속도, 인프라 우수성 등을 이유로 수도권 권역에 집중돼있다. 일부 코로케이션 목적이 아닌 자체사용 목적의 데이터센터의 경우 냉각효율개선 및 지형적 안정성, 지자체의 세제혜택, 광케이블 연결 등을 고려해 지방에 위치해있다. 

네트워크기술의 발달 및 인프라확산, 수도권 내 적정부지의 지가상승 등으로 추후 수도권 외 지역으로 상업용 데이터센터 확산이 지속될 전망이다. 

윤대중 대표는 “일부 투자자의 경우 전력만 있으면 데이터센터를 구축할 수 있을 것으로 생각하고 투자에 나서는 경우가 많다”라며 “이는 매우 위험한 투자로 수요층을 확보하지 못한 상황에서 데이터센터가 구축되기도 한다”고 지적했다. 

데이터센터의 입지조건으로는 △전력 △위치 △대지면적 △인허가 △통신 △접안도로 △위험물 등이 있다. 

윤대중 대표는 “가장 중요한 것은 전력으로 전력안정성을 위해 한전선로와 타 변전선로를 확보해야 하며 이를 통해 정전 및 사고에 능동적인 대처가 가능하다”라며 “전력과 함께 전자파 등에 대한 민원해소가 중요한데 데이터센터 사업에 대한 리스크를 명확히 하고 사업에 체계적인 접근을 해야 한다”고 밝혔다. 

진성오 우원엠앤이 상무 ‘데이터센터 기계설비시스템 최신기술 및 설계트렌드’ 발표를 진행했다. 

데이터센터는 2000년 이후 매년 5.9% 증가해 2020년 기준 156개로 나타났다. 민간에서 구축, 운영 중인 데이터센터는 88개, 정부 및 공공영역에서 운영하고 있는 데이터센터는 68개다. 

데이터센터 설비의 자원사용 효율측정, 평가를 위한 세부지표 표준개발에 그린데이터센터 인증평가 지표가 적용되고 있으며 PUE 외에 △물사용량 △탄소배출 △에너지재활용 △신재생에너지 사용량 등을 평가하는 WUE, CUE, ERF, GEC 등이 활용되고 있다. 

열원 및 공조방식에도 변화가 있는데 기존 냉수식, 공랭식, 수냉식 등 열원방식에서 프리쿨링 일체형 냉동기, 항온항습기 등이 추가적으로 설계에 반영되고 있다. 또한 공조방식은 △바닥급기+천장환기 △측면급기+천장환기 △천장급기+측면환기 △Row based Cooling △Rack based Cooing 등과 함께 증발냉각방식도 적용되고 있다. 

진성오 상무는 “데이터센터 고객변화의 다양성이 강조되고 공간 확장성, 효율성 등을 고려한 설계에 대한 수요가 증가하고 있다”라며 “모듈러 데이터센터와 같이 시공성에 강점을 둔 데이터센터 등 다양한 형태로 니즈가 구현되고 있다”고 밝혔다. 

이어 “특히 설계 초기단계에서 초기투자비 및 시설운영비간 균형을 고려하기 위한 프로그램 툴이 개발, 활용되고 있으며 냉각을 위한 방안으로 수열에너지가 활용되는 등 환경에 대한 지속가능성이 중요한 검토사항으로 떠오르고 있다”고 말했다. 

4세션은 연창근 한국설비기술협회 데이터센터기술위원회 위원장이 좌장을 맡았다. △데이터센터, 지속가능성, 그리고 ESG(송준화 데이터센터효율협회 사무국장) △에너지효율적 데이터센터 기술사례(김기홍 기성이앤씨 부사장) △데이터센터 커미셔닝 표준 및 수행사례(박세훈 한일엠이씨 마스터) △데이터센터 냉동기의 효율적 운영과 유지비 절감을 위한 선정방안(최재용 한국코로나 대표) △제대로 활용 해보자! 프리쿨링 칠러!(김종헌 MTES 대표) △데이터센터 DCIM(나광호 어니언소프트 이사) △부산강서 그린데이터센터집적단지 조성(안)(이승희 부산정보산업진흥원 팀장) 등이 발표됐다.

송준화 데이터센터효율협회 사무국장은 ‘데이터센터, 지속가능성, 그리고 ESG’ 발표를 통해 데이터센터의 산업구조 및 시장동향부터 국내·외기업들의 사례를 소개했다.

데이터센터는 초연결 지능화사회의 IT서비스 제공 및 이용을 위한 필수 기반시설로 미래의 데이터센터는 Cloud Computing을 위한 하이퍼스케일 데이터센터와 Edge Computing을 위한 엣지(마이크로) 데이터센터로 이분화될 전망이다.

2026년까지 국내 신규 구축예정인 데이터센터는 21+개, 설치용량 900MW+에 달하며 하이퍼스케일 센터 구축이 늘고 있다. 2020년 기준 국내 10인 이상 기업의 클라우드 이용률은 23.5%에 불과하지만 클라우드 컴퓨팅의 시장잠재력이 높은 상황이다. 

또한 한국의 첨단 ICT 기술은 세계적으로 인정받고 있으며 관련 인프라 및 산업이 빠르게 성장하고 있는 가운데 동북아 경제권의 중심에 위치 글로벌 CSP의 데이터센터 확장에 유리한 지리적 이점도 보유하고 있다.

데이터센터산업은 성장과 함께 지속가능성(Sustainability) 향상, ESG경영이라는 새로운 도전에 직면해 있다. 데이터센터 수요와 공급이 폭발적으로 증가함에 따라 사용되는 전력량도 지속적으로 증가하고 있기 때문에 미래사회를 위한 기후변화 대응을 위해 데이터센터의 양적인 측면(Quantity) 뿐만 아니라 질적인 측면(Quality) 까지도 고려해야 한다.

이를 위해서는 전통적인 에너지효율 관리방식인 PUE 개선 외에 CUE, WUE와 같은 신규 핵심시표를 활용해 RE100(탄소중립) 등을 통한 지속가능성을 높여야 한다.

글로벌 데이터센터 운영기업인 에퀴닉스는 2015년 RE100 이니셔티브에 가입해 2030년까지 운영 중인 모든 데이터센터에 100% 신재생에너지를 적용할 예정이며 EU Climate Neutral DataCenter Pact의 REBA(Renewable Energy Buyers)의 창립멤버로 데이터센터 지속가능성 향상을 추진하고 있다.

디지털리얼리티 역시 2016년 데이터센터 및 관계사센터의 RE100추진을 선언했으며 EN50600 기술위원회, 재생에너지구매자연합, USGBC(美 그린빌딩위원회) 등에 참여해 데이터센터 지속가능성 향상을 위해 노력하고 있다.

송준화 사무국장은 “미래사회를 위한 기후변화 대응 및 기업의 사회적 책임 완수를 위해 국내 데이터센터업계도 지속가능한 데이터센터 구축·운영, ESG경영에 적극 참여해야 한다”라며 “또한 산업성장을 저해하지 않으면서 정부의 탄소중립 2050 목표달성 및 데이터센터 지속가능성을 향상시킬 수 있는 다양한 정책적·기술적 제도가 마련돼야 한다”고 강조했다.

김기홍 기성이앤씨 부사장은 ‘에너지효율적 데이터센터 기술사례’ 발표를 통해 국내 데이터센터 설계경험을 공유하고 에너지절약을 위한 차기 데이터센터 설계검토방향을 소개했다.

국내 중소형 데이터센터는 PUE보다는 투자비, 안전성 등에 초점을 맞추고 설계의 잦은 용량변경 경향을 보이고 있다. 동일 공간 내 랙 밀도가 다양한 용량대를 수용하고 있으며 기존 건축물 내 데이터센터를 구축하고 있다.

상업용(코로케이션) 데이터센터의 경우 PUE 및 안전성을 중요시 여기며 TCO, ROI를 고려해 시스템을 선정하고 있다. 일반적으로 서버실 단위로 랙을 통일시키고 있으며 40MW 이상 수전용량을 확보한 대형센터가 주를 이룬다.

또한 국내 기업용, 해외기업용 데이터센터 역시 PUE 및 안전성에 초점을 맞추고 있으며 전용센터와 함께 40MW 이상 수전용량을 보유하고 있다.

기성이앤씨가 주목하고 있는 차세대 데이터센터는 LNG냉열을 활용한 시스템이다. LNG가 보유하고 있는 -160~-140℃의 냉열원을 1차 BRINE(FREON)으로 냉각 후 2차측 열교환기로 공급, ICE WATER를 제조해 데이터센터 온도유지에 필요한 냉열원으로 이용하는 시스템이다. 일반적인 데이터센터의 대단위 전력을 사용하는 냉각방식을 LNG냉열을 이용함으로써 필요 전력을 1/10로 줄여 에너지절감과 탄소저감을 도모할 수 있다.

김기홍 부사장은 “LNG냉열을 적용 시 시스템 안전성 확보가 매우 중요하며 LNG & FREON 열교환기 예비기 설치, 이중화 공급배관 설치가 필요하며 ICE WATER를 제조하는 열교환기를 빙축·수축 또는 판형으로 실시간 공급이 가능토록 구축해야 한다”고 말했다. 

박세훈 한일엠이씨 마스터는 ‘데이터센터 커미셔닝 표준 및 수행사례’ 발표를 통해 데이터센터 커미셔닝의 특징과 주요 고려사항을 설명했다.

커미셔닝은 건축주 요구조건에 부합하는 품질의 인도물을 제공하기 위한 품질지향 프로세스로 건축설비시스템 커미셔닝은 시스템이 설계, 설치, 기능, 성능 측면에서 건축주 요구조건에 부합한지 검증하는 과정이다.

데이터센터는 어떠한 비상, 장애상황에도 365일 무중단 운영이 보장돼야 하는 시설이다. 고장 또는 결함, 장애상황을 구현해 무중단 조건을 검증하는 과정은 데이터센터가 운영 중일 때는 수행할 수 없다. 데이터센터 커미셔닝은 건물시스템 운영 전에 실제하거나 잠재적 문제를 명확하게 식별하기 위한 목적이 우선된다.

데이터센터 커미셔닝은 △공장검수 테스트(Factory Test) △설치완료 및 기동테스트(Start-up test) △구성요소 테스트 △시스템 기능테스트(System Functional Test) △전체 건물 테스트(Whole Building Test) 등으로 구성된다.

이러한 과정이 끝나면 최종단계에서 커미셔닝 과정 중 발생한 문제점 조치완료, 건물의 인수인계를 위한 운영자 교육, 커미셔닝 활동 관련문서 및 도서 제출 등까지 연결돼야 한다.

최재용 한국코로나 대표는 ‘데이터센터 냉동기의 효율적 운영과 유지비 절감을 위한 선정방안’ 무급유 인버터 터보냉동기 적용을 통한 데이터센터의 안정적·경제적 운영에 대해 소개했다.

무급유시스템은 오일프리시스템으로 매일, 매주, 매년, 격년 실행돼야 하는 다양한 오일관련 유지관리가 불필요하다. △오일레벨 확인 △오일교환 △오일필터 교환 △오일관리시스템의 주요구성품 점검 및 유지보수 △오일분석 수행 등이 이에 해당되며 연간 3,650달러가량을 절감할 수 있다.

최재용 대표는 “정속형 1,500RT 터보냉동기 8대의 용량을 무급유 인버터 터보냉동기 2대로 대체할 수 있다”라며 “최저 10% 부분부하 운전이 가능하기 때문에 데이터센터 운영 초기에 빈번히 발생하는 냉동기 저부하 서징에 의한 운전불능 문제를 해결할 수 있으며 폭넓은 운전범위로 냉동기 운영 안정화에 효과적”이라고 말했다. 이어 “향후 설계부하의 서버가 채워져 실내부하가 일정하더라도 외기온도 및 서버 사용부하에 따른 냉동기 부분부하 운전이 필요 시 인버터 냉동기 운용으로 에너지절감이 가능하다”고 강조했다.

김종헌 MTES 대표는 ‘제대로 활용 해보자! 프리쿨링 칠러!’를 발표하며 데이터센터 부하특성에 따른 프리쿨링 최적 운전방안을 소개했다.

MTES는 지난 10여년간 주한 미군부대의 수많은 건물에 대한 공조부문 엔지니어링과 설계지원을 통해 첨단 공조기술을 보유하고 있으며 십수년간의 엔지니어링 노하우로 한국 기후와 실정에 맞는 국내형 솔루션 개발과 보급에 힘쓰고 있다.

데이터센터를 위한 프리쿨링 냉동기의 특징은 리커버리가 가능하다는 점이다. 프리쿨링 냉동기는 공랭식 외기간접 냉수냉각방식으로 수랭식과 달리 냉각탑, 냉각수 펌프가 필요없어 경제적이다. 응축기 코일외부에 프리쿨링 코일이 위치해 건물에서 돌아오는 냉수가 외부의 프리쿨링 코일에서 먼저 열교환한 뒤 증발기로 들어오는 구조다.

리커버리는 칠러압축기 토출압력을 이용한 온수열원이며 압축기의 폐열을 이용하므로 제습을 위한 에너지비용을 상쇄하는 최적의 옵션으로 각광받고 있다. 특히 여름철 덥고 습한 국내 기후에 맞도록 공랭식의 단점인 하절기 에너지비용을 줄이는 추가적인 효과가 있다.

김종헌 대표는 “엔진이 1개인 비행기와 여러개인 비행기는 안정성 측면에서 많은 차이점을 가지고 있는 만큼 냉동기 역시 스텐바이가 가능한 냉동기모듈시스템으로 최고 가동률을 유지하면서 펌프 동력비는 1/N로 절감할 수 있다는 장점이 있다”고 말했다.

나광호 어니언소프트 이사는 ‘데이터센터 DCIM’ 발표를 통해 데이터센터의 기반시설 관리에 대한 설명을 진행했다. 어니언소프트웨어는 2000년 설립된 데이터센터 운영솔루션 전문기업으로 상업용·기업용 데이터센터는 물론 공공, 금융권 데이터센터에 다양한 운영솔루션을 제공하고 있다.

데이터센터는 다양한 구성요소를 포함하고 있다. 서비스 제공자의 데이터가 앤드유저에게 제공되기 위한 플랫폼인 컴퓨팅 스페이스에는 서버, 스토리지, 랙, 네트워크 등으로 구성돼있으며 데이터센터의 안정적 전력을 공급하기 위한 장비로 서포팅인프라가 존재한다. 서포팅 인프라는 PDU, UPS, 배터리, 발전기, 수배전설비, STS·ATS 등 전력공급 관련기기와 데이터센터 내 온도 및 습도를 유지하기 위한 항온항습기, 고효율펌프, 냉각탑 등이 있다. 에너지 공급상황 및 보안·방재를 관리하기 위한 영역으로 오퍼에이팅 스페이스에 보안 및 방제, DCIMEMS, 사무실이 있다.

이러한 데이터센터 시설을 관리하기 위해서는 하루 총 12억건 이상의 관제점이 수집되고 처리돼야 한다. 여기에는 △전력계통도 △UPS △Li-ion 배터리 △Power Meter △분전반 △TOB △냉열원 계통 △냉각탑, 냉동기 △항온항습기 △공조기 △누수감지 △CCTV △출입통제 △소방 △태양광발전 △환경감시 등 다양한 요소들이 대시보드를 통해 관리되고 분석 및 보고서가 만들어진다.

이승희 부산정보산업진흥원 팀장은 ‘부산강서 그린데이터센터집적단지 조성(안)’을 발표하며 데이터센터 집적단지 조성에 있어 부산의 지리적 요인과 추진경과, 향후 계획 등을 소개했다.

2021년 국가 데이터센터 시범단지이자 클라우드 선도도시로 지정된 부산은 안정적인 전력인프라와 함께 해외로 나가는 해저 광케이블의 90%를 보유하고 있는 데이터요충지다.

특히 데이터센터의 중요성이 날로 증대되고 있지만 수도권에는 수전용량과 부지확보가 어려울 상황에서 부산은 약 2만7,000평규모의 글로벌데이터센터 시범단지에 다양한 기업들의 유지가 완료된 상황이다.

현재 부산 그린데이터센터 집적단지 조성에 대한 타당성 용역이 완료된 상황이며 기업들의 입주의향서 접수 및 적용기술 검토가 진행중이다.

집적단지의 기본방향은 아시아지역 글로벌 데이터센터 허브를 지향하며 친환경·그린데이터센터 단지를 조성하는 것이다. 지역 전·후방 산업과 연계하며 차세대 데이터센터 연구R&D센터 구축 및 전문인력 교육센터 등 지원센터도 들어설 예정이다.

이승희 팀장은 “그린데이터센터 단지조성을 위해 수소연료전지 및 수열에너지 기반 공조시설, LNG 자가발전과 연계한 가스냉난방 활용 및 데이터센터 폐열 활용 인근 건물 난방공급 등 친환경에너지 활용방안을 검토하고 있다”고 말했다.