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1 정보통신단체표준( 국문표준) 제정일: 2010년 12월 23일 T T A S t a n d a r d 그린데이터센터구축지침 Guideline for Establishment of Green Data Center

2 정보통신단체표준( 국문표준) 제정일 : 2010년 12월 23일 그린데이터센터구축지침 Guideline for Establishment of Green Data Center 본문서에대한저작권은 TTA 에있으며, 이문서의전체또는일부에대하여상업적 이익을목적으로하는무단복제또는배포를금합니다. Copyrightc Telecommunications Technology Association All Rights Reserved.

3 서문 1. 표준의목적 본표준은정부통합전산센터등대규모데이터센터구축확산에따라에너지효율성 향상이시급한상황에서국내데이터센터그린화촉진을통해국가차원의에너지비용 절감의기반을마련하는데목적이있다. 2. 주요내용요약 데이터센터그린화를위해필요한건축ㆍ공조ㆍ전기등의부문에대한효율적인구축 방안을제시하고, 그린데이터센터운영ㆍ관리를위해필요한관리조직및역할, 관리 기준, 공조ㆍ전기ㆍIT 부문의효율화방안을제시한다. 또한데이터센터그린화정도를 자체진단해볼수있도록그린데이터센터점검항목을제시한다. 3. 표준적용산업분야및산업에미치는영향 정부통합전산센터등공공뿐만아니라민간의데이터센터구축ㆍ운영담당자에게종 합적인데이터센터그린화전략을수립하는데기본지침으로활용될수있다. 또한데 이터센터에포함될공조ㆍ전기ㆍIT 설비등의개발업체에서도보다친환경적으로설비 를개발하거나구축하는데유용한지침으로활용가능하다. 4. 참조표준( 권고) 4.1. 국외표준( 권고) ITU-T L.1300 권고표준 Best practices for green data centres ( ) 4.2. 국내표준 해당사항없음 i

4 5. 참조표준( 권고) 과의비교 5.1. 참조표준( 권고) 과의관련성 ITU-T SG5 에서그린데이터센터관련국제표준개발에대한필요성을우리나라에서 처음제안( ) 하여한국의그린데이터센터구축지침및 EU 의 Best Practices for the EU Code of Conduct on Data Centres 근간으로 L.1300 권고표준을제정 5.2. 참조한표준( 권고) 과본표준의비교표 부록 Ⅰ. 참조표준(L.1300) 과의비교표참조 6. 지적재산권관련사항 본표준의 ' 지적재산권확약서 제출현황은 TTA 웹사이트에서확인할수있다. 본표준을이용하는자는이용함에있어지적재산권이포함되어있을수있으므로, 확인후이용한다. 본표준과관련하여접수된확약서이외에도지적재산권이존재할수있다. 7. 적합인증관련사항 7.1. 적합인증대상여부 해당사항없음 7.2. 시험표준제정여부( 해당시험표준번호) 해당사항없음 ii

5 8. 표준의이력정보 8.1. 표준의이력 판수제 개정일제정 개정내역 제1판 제1판오류정정 제정 오류정정 8.2. 주요개정사항 해당사항없음 iii

6 Preface 1. Purpose of Standard This standard aims to establish the foundation for reducing energy cost at the national level through facilitate greening of domestic data centers that are urgently in need of improving energy efficiency to the level of large-scale data centers, such as the National Computing and Information Agency (NCIA), are being constructed. 2. Summary of Contents This standard provides efficient methods for greening data centers in the areas of construction, air-conditioning, electricity, etc. Also, this standard proposes efficient methods for improving organizations management and roles, management criteria, and air-conditioning electricity IT facilities that are required in managing and operating green data centers. In addition, this standard provides a checklist which allows self-assessment of the level of data center greening. 3. Applicable Fields of Industry and its Effect This standard can be applied as a basic reference in establishing strategies for greening data centers for those in charge of constructing and operating not only public data centers such as NCIA but also private data centers. Moreover, it can serve as a useful reference for the developers of air-conditioning electricity IT facilities in data centers, which allow them to develop or implement facilities in more eco-friendly way. 4. Reference Standards(Recommendations) 4.1. International Standards(Recommendations) None iv

7 4.2. Domestic Standards None 5. Relationship to Reference Standards(Recommendations) 5.1. Relationship of Reference Standards(Recommendations) None 5.2. Differences between Reference Standard(Recommendation) and this standard None 6. Statement of Intellectual Property Rights IPRs related to the present document may have been declared to TTA. The information pertaining to these IPRs, if any, is available on the TTA Website. No guarantee can be given as to the existence of other IPRs not referenced on the TTA website. And, please make sure to check before applying the standard. 7. Statement of Conformance Testing and Certification 7.1. Object of Conformance Testing and Certification None v

8 7.2. Standards of Conformance Testing and Certification None 8. History of Standard 8.1. Change History Edition Issued date Outline The 1st edition The 1st edition-corrigendum xx Established Corrigendum 8.2. Revisions None vi

9 목차 1. 개요 1 2. 표준의구성및범위 1 3. 용어정의및약어 용어정의 약어 5 4. 그린데이터센터운영관리 일반 공조 전기 IT 그린데이터센터구축 일반 건축 공조 전기 88 부속서 A. 그린데이터센터점검항목 103 부록 Ⅰ. 참조표준(L.1300) 과의비교표 109 부록 Ⅱ. Uptime(TUI) 의 Tier 구분및전기구성안 111 부록 Ⅲ. EPA 보고서(2007년 8 월) 113 부록 Ⅳ. TUI 백서(2006년 v2.1) 116 vii

10 Contents 1. Introduction 1 2. Constitution and Scope 1 3. Terms Definition and Abbreviations Terms Definition Abbreviations 5 4. Operation and Management of Green Data Centers General Management Air-conditioning Electricity IT Constructing a Green Data Center General Consideration Construction Air-conditioning Electricity 88 Annex A. Green Data Center Checklist 103 Appendix Ⅰ. Comparative Table with reference standard(l.1300) 109 Appendix Ⅱ. Tier classification and electricity construction item of Uptime(TUI) 111 Appendix Ⅲ. EPA Report(AUG, 2007) 113 Appendix Ⅳ. TUI white paper(v2.1, 2006) 116 viii

11 그린데이터센터구축지침 정보통신단체표준 ( 국문표준) (Guideline for Establishment of Green Data Center) 1. 개요 본표준은정부통합전산센터등대규모데이터센터구축확산에따라에너지효율성향상이시급한상황에서국내데이터센터그린화촉진을통해국가차원의에너지비용절감의기반을마련하는데목적이있다. 따라서데이터센터의구축과운영단계에서건축, 공조, 전기및 IT 부문등각부문에서고려하여야할주요항목을기술하여데이터센터를구축ㆍ운영하고자하는조직에필요한사항등에대한지침을제공한다. 2. 표준의구성및범위 본표준에서는친환경데이터센터의주요구성항목인건축, 공조, 전기, IT 부문을구분하고, 구축과운영관리등전체생명주기에걸쳐종합적인지침을제공하기위하여, 데이터센터 그린화를위해필요한건축ㆍ공조ㆍ전기등의부문에대한효율적인구축방안을기술하 고, 그린데이터센터운영ㆍ관리를위해필요한관리조직및역할, 관리기준, 공조ㆍ 전기ㆍIT 부문의효율화방안을제시한다. 또한데이터센터그린화정도를자체진단해 볼수있도록그린데이터센터점검항목등을기술하고있다. 3. 용어정의및약어 3.1. 용어정의 가상화 (Virtualization) 컴퓨팅리소스의추상화를통해다수의운영체제또는애플리케이션이미지가하나의물리적서버를공유하도록함으로써총소유비용을극적으로절감하고관리성을개선할수있게하는프로세스. 건구온도 일반적으로습도란상대습도를말하는데이것은공기중에있는수증기의양과그때의온도에서공기중에최대로포함할수있는수증기의양를백분율로표현한것임. 이에비해건구온도란온도계로그냥잰온도를말함 1

12 고효율변압기 ( 저손실형변압기) 고효율에너지기자재보급촉진에관한규정 에의하여고효율에너 지기자재로인증을득한전력용변압기또는한국전기공업협 동조합규격인 KEMC 1113( 전력용몰드변압기) 에서정하는 손실이적은변압기또는동등이상의성능을가진것. 고효율조명기기광원, 안정기, 반사갓, 기타조명기기로서 고효율에너지기 자재보급촉진에관한규정 에따라고효율에너지기자재로인 증을득한제품또는 효율관리기자재의운영에관한규정 에서 고효율조명기기로정의되는제품또는동등이상의성능 을가진것. 그린그리드 (Green Grid) AMD, HP, IBM, SUN 등의 4 개회사가 'Green Grid Project ' 을조직하여 2006년 5 월구성. 데이터센터의에너지사용 량과발열문제를해결하기위하여데이터센터의운영, 구 축, 설와관련한방법론을제안함. 현재는인텔, 마이크로소 프트등의업체가참여하여총 11 개보드멤버로구성됨. 냉동톤 (Refrigerant Ton) 섭씨 0 의물 1 톤을 24 시간만에 0 의얼음으로만들 수있는능력. - 1 USRT : 3,024 KCAL/HR ( 미국냉동톤). - 1 RT : 3,320 KCAL/HR ( 한국법정냉동톤, 일본냉동 톤 ). 냉수( 식) (Chilled Water) 항온항습기의방식중별도의냉동기(chiller) 를구성하여실 내기에차가운물( 냉수) 을공급하여온도를조절하는방식 또는그냉수를말함. 데이터센터데이터의저장, 관리, 전달등의기능수행을위해서버, 네 트워크, 스토리지와같은전산관련장비를건물내부에집 약하여놓은시설 바이오가스 (Bio-gas) 혐기적소화작용에의해바이오매스에서생성되는메탄과이 산화탄소의혼합형태인기체. 된메탄을바이오메탄가스라고함. 이러한혼합기체로부터분리 그외바이오가스의형 태는퇴비가스, 습지가스, 폐기물등으로부터자연적으로생 성되는것과제조된가스도있음. 2

13 바이오매스 (Biomass) 외기도입시스템에서실내의전산장비를통해뜨거워진공 기중외부대기로배출하는공기를의미. 상대습도 (Relative Humidity) 특정한온도의대기중에포함되어있는수증기의압력을 그온도의포화수증기압력으로나눈것을말함. 즉현재 포함한수증기량과공기가최대로포함할수있는수증기량 ( 포화수증기량) 의비를퍼센트(%) 로나타냄. 서비스형소프트웨어 (SaaS) 서버상에소프트웨어를설치해두고사용자는웹브라우저등 온라인을통해사용한만큼비용을지불하고소프트웨어를 서비스로이용하는소프트웨어배포모델. 소수력발전설비용량 10,000 kw 이하의수력발전. 여타신재생에너 지원에비해에너지밀도가높고경제성이우수한에너지원 이며, 소수력발전시스템은수차, 발전기및전력변환장치 등으로구성. 소유총비용 (TCO) 클라이언트인개인용컴퓨터(PC) 나서버등의도입비용뿐 만아니라향상(upgrade) 이나유지보수, 교육연수등과 같이도입후에드는여러가지비용을포함한컴퓨터시스 템의총비용 수소에너지 (Hydrogen energy) 석유 석탄의대체에너지원으로서의수소. 이에너지는원료에자원적인제약이없고, 태워도생성물은물뿐이므로깨끗하며자연의순환을교란시키지않고, 파이프수송이가능하므로경제적이고효율적수송이가능하며, 에너지저장의수단이된다는특색을가지고있음. 열원으로서의이용이외에자동차연료, 항공기연료등으로이용분야가넓음. 스마트그리드 (Smart Grid) ` 발전 송ㆍ배전 판매' 로이어지는단방향의기존전력망 비즈니스구조에정보통신기술(ICT) 을접목, 공급자와소비 자간에양방향으로실시간정보를교환함으로써에너지효 율을최적화한지능형전력망. 에너지스타 (Energy Star) 미국환경청(EPA: Environmental Protection Agency) 과미국에너지부(Department of Energy) 가에너지효율제품의개 3

14 발과사용을통해돈을절약하고환경을보호하는목적으로 함께만든프로그램. 에너지효율이필요한제품들에대해기 준을마련하고이기준을만족하는제품들에대해서는 Energy Star 라벨을부착할수있도록하고있음. 연료전지 (Fuel Cell) 연료전지는수소, 또는기타의액체연료( 천연가스, 나프타, 메탄올) 를직접전기로전환시키는에너지변환장치로이것 은연료와산화제를전기화학적으로반응시켜그반응에너 지를직접전기에너지로전환시키는직류발전장치임. 즉, 연료의연소에너지를열로이용하는것이아니라전기에너 지로이용하는것으로서배기가스와소음이없는무공해전 원장치이며, 미래형발전기라할수있음. 외부공기 (Outside Air) 항온항습기의동력사용시간을최소화하기위하여차가운외 부공기를이용한외기도입시스템에서실내에공급되는 차가운외부공기를의미. 일시적인전압전파억 제기 (TVSS) 보통 1 나노초( 초) 이하로발생하는과도전압 에서보호하는기능. 전산유체역학 (CFD) 공기의흐름과온도분포를전산프로그램을이용하여시뮬 레이션하는툴의총칭. 전식성 전기로인해부식되는성질 직팽( 식) (Direct expansion) 항온항습기를구분할때공랭식, 수랭식등압축기가항온항습기에내장되어냉각하는방식. 지락 전선이직접또는간접( 나무나동물등의혼촉등) 으로대 지와접촉하게되어대지로전류가흐르게되는것을말함. 중성점접지를안하는경우에도정전용량때문에지락전류 가흐르게됨. 지열에너지지표면의얕은곳에서부터수km깊이에존재하는뜨거운 물과돌을포함하여땅이가지고있는에너지. 최대수요전력수용가에서일정기간중사용한전력의최대치를말하며, 4

15 최대수요전력제어설비 라함은수용가에서피크전력의 억제, 전력부하의평준화등을위하여최대수요전력을자 동제어할수있는설비. 클라우드컴퓨팅 (Cloud Computing) 인터넷기술을활용하여 가상화된 IT 자원을서비스 로제공하 는컴퓨팅으로서사용자는 IT 자원( 소프트웨어, 스토리지, 서 버, 네트워크등) 을필요한만큼빌려서사용하고, 서비스 부하에따라서실시간확장성을지원받으며, 사용한만큼비 용을지불하는컴퓨팅. 태양전지 (Solar cell) 태양에너지를전기에너지로변환시키는광전지. 트립 (Trip) 예비냉각 (Precooling) 부하차단기가과부하로인해단락되는현상 동절기에외부의차가운공기를이용하여데이터센터냉방 을보충하는방법으로이코노마이저(Economizer) 라고도함. 이코노마이저시스템에는외기를바로도입하여사용하는 외기도입형과외기를이용한열교환( 냉각수이용) 형두가 지유형이있는데기후, 법령, 성능에따라맞는유형을선택 하여야함. 회수공기 (Return Air) 외기도입시스템에서실내의전산장비를통해뜨거워진공기 중외부로배출되는공기를제외하고항온항습기로되돌아가는 뜨거운공기를의미. 풍량의단위 -CFM:1 입방피트(ft 3 ) 의바람이 1분간이동하는양 -CMH: 1 입방미터(m 3 ) 의바람이 1시간이동하는양 -CMM: 1 입방미터(m 3 ) 의바람이 1분간이동하는양 폼팩터 (Form Factor) 3.2. 약어 마더보드의크기나케이스고정에사용하는나사구멍의위 치, 입출력(I/O) 패널의위치와크기, 확장슬롯의위치를규 정한규격. A/F BEMS BTU Access Floor( 이중마루) Building Energy Management System( 건물에너지관리시스템) British Thermal Unit( 영미권에서쓰는열량단위) 5

16 CADE CAGR CFD CRAC Corporate Average Data Center Efficiency( 기업평균데이터센터효 율성 ) Compound Annual Growth Ratio( 연평균성장률) Computational Fluid Dynamic( 전산유체역학) Computer Room Air Conditioner( 항온항습기) DCiE Data Center Infrastructure Efficiency( 데이터센터인프라효율성) FMS GWP HRG HVAC LEED ODP PUE SaaS REACH STS SUS TCO TVSS UPS UTP VA Facility Management System( 설비관리시스템) Global Warming Potential( 지구온난화지수) High Resistance Grounding Equipment( 고저항접지장치) Heating, Ventilation and Air Conditioning systems( 공조기) Leadership in Energy and Environmental Design rating system ( 친환경건축물인증기준 ) Ozone depletion Potential( 오존파괴지수) Power Usage Effectiveness( 전원사용효과) Software as a Service( 서비스형소프트웨어) Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of CHemicals Source Transfer Switch( 이중화전원분배반) Steel Use Stainless Total Cost of Ownership( 소유총비용) Transient Voltage Surge Suppressor( 일시적인전압전파억제기) Uinterruptible Power Supply system( 무정전전원장치) Unshielded Twisted Pair cable Voltage-Ampere( 피상전력) Var WEEE 무효전력의단위 Waste Electrical and Electronic Equipment( 전기 전자장비폐기물처리 지침 ) 6

17 4. 그린데이터센터운영관리 일반적으로데이터센터의관리는데이터센터내에설치되어운영중인정보시스템 과정보시스템의안정성및신뢰성을보장하기위하여데이터센터의보안시설, 데이 터센터관련설비관리를체계적인절차와방법에따라수행하는것을말한다. 데이터 센터관련설비는전기및공조시설, 그리고소방시설로분류되며각각에대한대상과 내용은아래표 4.1 과같다. 표 4.1 데이터센터관리분야및대상 분야대상내용 출입통제 주요구역출입구에신원을확인하여출입문을개폐 출입기록 출입자의신원과출입목적및출입일시를기록하는대장또는출입관리시스템의경우출입내용을기록하는로그파일 출입통제 통제구역 출입을통제하여야하는주요구역과무단반출입이나훼손을방지하는절차나관리시스템을적용하는공간 - 전산실또는전산기계실 - 주요설비가설치되어있는장소나공간 - 내화능력을갖춘데이터보관실 - 정보기록매체보관장소등통제가요구되는장소 전산실접근통제 장비반 출입 CCTV 장비의 무단 반 출입이나 훼손을 방지하는 절차나 관리 시스템 주요구역이나사각지대에폐쇄회로카메라를설치하여대상물을감시하고필요시그영상을저장하고검색하는설비 보안장치 보안감지장치 보안경보장치 외부인의무단침입이나충격을감지하는센서및감지된신호를보안경보장치등연계된장치에전달할수있는설비 보안감지장치작동시경보를발생시킬수있는장치와관련설비 종합상황실 주요시설물들의작동상황을파악할수있는시설로전산실관리에필요한각종감지장치와경보장치등이연계되어중앙에서감지및대처가가능하도록구성된중앙감시실 전기시설 분전반 무정전전원장치 메인배전반으로부터공급된전기를각각부하로분기하는역할을담당하는배전반의일종 상용전원에서발생가능한전원장애에대비하여양질의 7

18 분야대상내용 안정된교류전력을공급하는장치 축전지 발전기 접지 상용전기가정상적으로공급되는동안축전지에충전하고상용전기의정전발생시충전된전기를전산장비에무중단으로공급하기위한장치 디젤엔진또는터빈엔진등을이용하는비상시전원을공급하기위한설비 지구와의전위차위를줄이고전류( 電流 ) 가잘흐르도록길을만들어줌으로써각종전산장비및통신장비를접지저항으로부터보호하기위한것 공조시설 항온항습기 이중마루 전산기계실내에설치된전산기기의정상적인작동을위해일정하게온도와습도를유지시켜주는설비 전산기계실구축시반드시필요한시설이며, 전산기기에소요되는전원케이블및각종데이터케이블은이중마루아래에놓이게됨 소방시설 화재감지기 소화설비 화재시발생되는열이나연기를이용하여화재를조기에 감지하는 장치로서 화재가 발생하면 자동적으로 화재를 감지하여 화재경보를 알리도록 해주는 화재 감시용 소방기기 화재발생시손실을최소화하기위한화재진압용설비 ( 출처: 전산기계실관리지침 (TTAS.KO ), ) 그러나그린데이터센터관점에서의운영관리는데이터센터운영의기본적인목표인가용성에에너지효율화를추가하여관리하여야한다. 데이터센터를구성하는기본요소인정보시스템과기반시설관점에서관리는다음과같다. o 정보시스템차원에서의에너지효율화는통합과가상화를통해정보시스템사용을최적화하고에너지효율이높은장비가도입될수있도록도입기준을정할뿐만아니라정보시스템자원을공동으로사용할수있도록자원사용의기준을수립함으로써구현될수있다. o 기반시설관점에서는전체기반시설에서전기및공조분야가데이터센터의에너지효율화와직접적인관련이있으므로데이터센터의적정온습도유지및실시간전기사용량관리를통한데이터센터의에너지관리와전기및공조설비의효율적인배치및운영을통한에너지효율화가가능하다. 8

19 4.1. 일반부문 관리조직및역할정의 개요 전통적인데이터센터관리의목적은정보시스템운영의안정성을위해전산실의접근 을통제하고, 전산실과관련된설비에대한관리였다. 그러나데이터센터내의전기사용 량증가와전기에너지비용의상승으로인해전체전산운영비중에전기사용료가차지 하는비중이높아지고사회적으로환경에대한관심이높아짐에따라데이터센터의전기 에너지사용량을줄이기위한분야가전산실관리의대상으로포함되고있다. 지금까지데이터센터의설비담당자는설비에대한안정성관점에서설비관리를하였지 만앞으로는설비의에너지효율뿐만아니라데이터센터에서사용하는전기사용량을주 기적으로점검하여데이터센터의에너지효율화수준을관리책임자에게보고하는역할 을수행해야한다. 또한데이터센터관리부서는시스템을포함하여데이터센터에도입되 는장비에대해에너지관점에서도입기준을정하고에너지효율이높은친환경제품이 도입될수있도록제품선정에의견을제시하여야한다 목적 그린데이터센터운영관리의목적은데이터센터가사용하는전기에너지의사용량을줄이고데이터센터에설치하여운영할제품에대해친환경관점에서제품선정과폐기방안을수립하는것이다. 이전의제품선정의기준에친환경항목을포함시켜에너지효율이높은제품이도입될수있도록도입기준을정하고또한사용기간이종료된후에환경친화적인방법으로폐기될수있도록폐기절차와기준을수립하여야하며, 이러한기준과절차가제대로시행되고있는지를지속적으로감시하는것이운용관리의목적에포함되어야한다. 다. 역할및책임 o 관리책임자데이터센터내부의정보시스템뿐만아니라정보시스템운영에필요한설비의관리책임자로서데이터센터의에너지효율화에대한전략과관리방안을작성하고관리지표에따라목표값을달성할수있도록필요한조치를수행한다. 또한친환경관점에서의제품도입기준과폐기방안에대한기준과절차를수립하고감시하는책임을진다. 9

20 o 운영자 정보통신단체표준 ( 국문표준) 데이터센터내정보시스템의운영을담당하고있는운영자로서그린데이터센터관 리와관련된다음과같은역할을수행한다. - 설비를포함하여데이터센터전체가사용하는전기사용량에대한관리 - 설정된관리기준에따라지표를수시로점검하여이상유무확인후, 전산실관리 - - 책임자및설비담당자에게통보하고적절한조치수행 데이터센터에서운영하는정보시스템의에너지효율을높이기위한방안수립 친환경폐기기준과절차에따라폐기 o 설비담당자데이터센터관련설비의유지보수뿐만아니라설비의운영효율화를위해다음과같은역할을수행한다. - 설비의전력사용량을정기적으로확인하여관리목표를달성할수있도록최적상태유지 - 데이터센터의적정온습도환경이유지되고있는지를수시로점검하고필요시조치수행 - 설비의에너지효율을높이기위한설비운영정책및장단기계획수립 - 도입되는정보시스템에대해공조효율을높일수있도록배치방안과설비운영방안에대한의견제시 관리기준정의 개요 데이터센터의에너지사용량을줄이기위해서는지속적으로관리하는것이중요하다. 데이터센터는정보시스템의반입과출입이잦을뿐만아니라정보시스템의사용률 에따라에너지사용량의변화가많으므로관리기준을수립하여상시관리하여야한다. 데이터센터의전체에너지사용량은크게정보시스템, 일정한온도와습도를유지하 기위한공조시스템과발전기, 무정전전원장치와같은전력시스템과조명, 보안및 전산설비감시시스템과같은건물과관리시스템으로나눌수있다. 에너지사용량은정보시스템의전력밀도와데이터센터의가용도수준에따라달라질 수있으므로모든데이터센터에적용할수있는관리기준은존재하지않는다. 그러나 AMD, HP, IBM, SUN 회사등이데이터센터전기절감및기업컴퓨팅의에 너지효율화를위해 06년 4 월공동연구프로젝트로출범한그린그리드(Green Grid) 에 서정의한데이터센터에너지효율화지표로전원사용효과(PUE) 와데이터센터인프 10

21 라효율성 (DCiE) 을관리기준으로가장많이사용하고있다. 정보통신단체표준 ( 국문표준) 전원사용효과(PUE) 를백분율로표기하여에너지효율이높을수록관리지수의값도 100 % 에가까워지도록만든것이데이터센터인프라효율성(DCiE) 으로그린그리드에 서만든지수이다. 그러나전원사용효과(PUE) 와데이터센터인프라효율성(DCiE) 은 정보시스템의부하에따른전력사용량의차이를반영하지못한다. 이지수들은점검한 시점에서의데이터센터에너지효율의정도를나타내는것이며, 주어진시간내에정보 시스템의부하정도에따라전력사용량이변동되는것을반영하지못하는단점이있다. 그래서이를보안하기위해매킨지에서기업평균데이터센터효율성(CADE) 이라는지 수를개발하였다. 그럼에도불구하고전원사용효과(PUE) 는서로다른데이터센터를 비교하고동일한데이터센터에서의에너지효율성을손쉽게모니터링할수있는장점 으로인해가장보편적으로사용되고있다 관리기준 o 전원사용효과(PUE) 와데이터센터인프라효율성(DCiE) 전원사용효과(PUE) 는데이터센터가사용하는전체전력량과정보시스템이사용하는전력량의비율로일정한규모의정보시스템을기준으로전기와공조를포함한기반설비들의에너지효율정도를의미한다. 기반설비들은아래와같은설비및장비들을포함하여운영실이아닌일반사무실에서사용하는전력량은포함되지않는다. - 전기설비 : 변압기, 무정전전원장치, 배터리, 스위치, 발전기, 배전반, 분전반 - 공조설비 : 냉동기, 냉각탑, 항온항습기, 공기조화기, 펌프 - 기타데이터센터내부전열등, 소화및보안장비들 11

22 ( 출처: The Green Grid Technical committee white paper) 그림 4.1 데이터센터전원사용효과(PUE) 의개념 데이터센터가사용하는전체전력사용량은위에서언급한전기설비, 공조설비및기타장비들이사용하는전력량과정보시스템이사용하는전력의총합으로아래와같은식으로계산된다. - 전원사용효과(PUE) = 데이터센터의전체전력량 / 정보시스템의전력량 - 데이터센터인프라효율성 (DCiE) = 1/ 전원사용효과 ( PUE) = ( 정보시스템의 전력량 / 데이터센터의전체전력량) X 100 전원사용효과(PUE) 는낮을수록데이터센터의에너지효율이높으며전원사용효 과(PUE) 값을 1에근접시키는것이데이터센터의에너지효율의궁극적인목표이다. 전 원사용효과(PUE) 값에따라데이터센터의에너지효율화등급은표 4.2 와같다. 표 4.2 에너지효율화등급 ( 출처: The Green Grid Technical committee white paper) 12

23 o 기업평균데이터센터효율성(CADE) 정보통신단체표준 ( 국문표준) 기업평균데이터센터효율성(CADE) 은 2008년 4월 Uptime Institute와 McKinsey가 공동으로개발한데이터센터에너지효율화지수로데이터센터기반설비와정보시스 템의사용률과에너지효율성을모두반영한값으로수치가높을수록에너지효율이높 은데이터센터를의미한다. 기업평균데이터센터효율성(CADE) 을계산하는방식은 아래와같다. - 기업평균데이터센터효율성(CADE) = 기반설비의효율성(Facility Efficiency) X 정보시스템의효율성 (Asset Efficiency) - 기반설비의효율성 = 기반설비에너지효율성 X 기반설비사용률 - 정보시스템의효율성 = 정보시스템의에너지효율성 X 정보시스템사용률 기업평균데이터센터효율성(CADE) 은정보시스템의사용률과부하, 기반설비의용량과에너지사용량을모두반영하도록개발되었지만전원사용효과(PUE) 와데이터센터인프라효율성(DCiE) 과마찬가지로정보시스템의가상화와통합을통한사용률변화를정확하게반영하지못하는단점을가지고있고계산하는방식의복잡성으로인해널리사용되고있지는않다 전원사용효과(PUE) 측정방법 전원사용효과(PUE) 를측정하기위해서는데이터센터의전체전력량과정보시스템 의전력량측정을위한지점을알아야한다. 그림 4.2는전력량의측정지점을제시한예 시이다. 건물인입부의전력( 주전원) 은건물전체가사용하는전력을포함한다. 13

24 그림 4.2 전원사용효과(PUE) 산정을위한측정지점 그러므로인입부의전력에서건물이사용하는전력( 건물용전원) 을제외하면순수데이 터센터전체전력이된다. 그리고정보시스템이사용하는전력은무정전전원장치를 통해공급되는것으로이두측정값으로전원사용효과(PUE) 산정이가능하다. 데이터센터전용건물이아니고일반사무실을데이터센터로사용하는경우에는건 물용전력과데이터센터전력을구분하기어렵다. 특히보안, 관제, 소방및공조를일 반사무실과같이사용할경우에는더그러하다. 이럴경우일정기간의자료를바탕으로 일반사무실과데이터센터간의전력사용량에대한비율을논리적으로추론하여산정하 여야한다. 특히계절에따라공조의사용량이달라지므로전문가의도움을받아산정의 기준을정하는것이중요하다 전원사용효과(PUE) 활용방안 데이터센터는정보시스템의반입과반출이자주발생하여전력사용량의변화가심하 므로데이터센터전체전력사용량만으로데이터센터에너지효율화를판단할수가없 다. 그래서전체전력사용량과정보시스템의사용량의비율인전원사용효과(PUE) 를 통해변화에의한영향을최소화하면서데이터센터의에너지효율화상태를점검할수 있다. 전원사용효과(PUE) 를활용하기위해서는지속적으로점검할수있는체계를갖추는 것이바람직하다. 데이터센터의전력은하루, 일주일, 한달그리고계절에따라사용량이 달라질뿐만아니라정보시스템의반입 반출과기반설비의 작업에따라서도달라지기 때문에지속적으로측정하여야한다. 이러한측정체계가이루어진다면측정된전원사 14

25 용효과(PUE) 는데이터센터의일 월단위로에너지효율화상태를점검할수있고기반 설비의개선작업에대해작업전후에에너지효율화의개선여부와정도를점검하는데 활용된다 사례 전세계에서가장많은이미지데이터를가지고있는포털사이트인구글은 2009년 건설중인데이터센터까지모두합쳐미국지역에 19 개, 유럽에 12 개, 러시아에 1 개, 남아프리카에 1 개, 그리고아세아에 3 개의데이터센터를보유하고있다. 구글은데이터 센터를효율적으로운용하기위해서버, 스토리지, 네트워크장비뿐만아니라기반설비 에대해지속적으로전력사용량을모니터링하여전원사용효과(PUE) 기반의목표치를 설정하여전력사용량을줄이는노력을기울이고있다. 구글은자사의데이터센터중에정보시스템기기의전력사용량이 5MW 이상인곳에 대해전원사용효과(PUE) 를실시간모니터링할수있는체제를구축한후미국환경청 (EPA) 이예측한최고수준(PUE 1.2) 에구글의모든데이터센터가도달하는것을목표 로하고있다. 그중에이미상당수의데이터센터는아래그림 4.3에서볼수있듯이 PUE 1.3 이하를유지하고있다. 그림 4.3 구글의대규모데이터센터의전원사용효과(PUE) 비교 동일한데이터센터에서의전원사용효과(PUE) 값은서버, 스토리지의사용률에따라 변하며, 외부의기후조건에따라서도변한다. 이러한정보들이축적되어추후신규데이 터센터를구축할때최적의장소와운영조건을반영하여다른데이터센터보다에너지 효율이높은( 전원사용효과(PUE) 값이낮은) 데이터센터를구축하게된다. 15

26 그림 4.4 구글데이터센터의일일전원사용효과(PUE) 변동그래프 4.2. 공조부문 온도ㆍ습도관리 개요 전산기계실내의전산장비는실내공기가일정한온도와습도일때에최상의성능을발휘한다. 따라서전산기계실의온도와습도를어떻게유지하느냐에따라전산장비의성능및수명에큰차이를가져온다. 과도한습도는카드및테이프를젖게하여판독이어렵고금속물의산화작용을촉진시킬수있다. 또한습도가너무낮으면정전기를발생시켜심하면회로소자를손상시킬수있다. 온도가너무높으면전산장비의보호를위해장비스스로운전을중지시키므로운영업무가중단될수있다. 전산장비의종류와설정값에따라다르지만일반적으로내부온도기준약 45 o C 이상이되면장비스스로중지될수있다. 본절에서는일정한온도, 습도를유지하기위한방안을제시한다 온도ㆍ습도의기준 온도ㆍ습도의기준은과거 22 o C 온도와 50% 의상대습도를일괄적용하기도했으나최근전산장비기술의발전에의해과거에비해그허용범위가넓어지고있다. 16

27 o 전산망기술기준에관한규칙제 o - 온도 : 16 o C 이상 28 o C 이하 - 습도 : 40% 이상 70% 이하 13조 정보통신단체표준 ( 국문표준) 미국난방냉동공조학회(ASHRAE: American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers) 기준은아래와같다. 표 4.3. 미국낭방냉동공조학회온습도관리기준 2004년기준 2008년기준 일반적인전산장비허용값 최저온도 20 o C 18 o C 10 o C 최고온도 25 o C 27 o C 35 o C 최저상대습도 40% 노점온도 5.5 o 20% 최고상대습도 55% 60% 80% 온도ㆍ습도의측정방안 o 측정위치 대부분의전산실에서의온도 습도 측정방법은벽걸이형태의온도 습도계를이용하는 것이나이는정확한온도 습도측정이불가능하다. 벽걸이형태의온도 습도계는항온항습 기에서제공하는차가운공기와전산장비가배출하는뜨거운공기가혼합된수치이므로 실제필요로하는값과의차이가발생하게된다. 또한설비관리시스템(FMS) 을이용하 여항온항습기에서제공하는온도 습도를기준으로하는경우가있는데항온항습기에서 인식하는온도 습도는전산장비에서배출되어항온항습기로흡입되는고온 저습의공기 를측정하므로정확한값이아니다. 전산기계실의온도 습도를측정하는이유는전산장비에적정한공기를전달하는것이 목적이므로온도 습도의측정위치는전산장비가차가운 공기를흡입하는전면부에서측 정되어야한다. 또한최소 1열당 1개이상의온도 습도계를설치하여각구역별온도 습도 분포가파악되어야국부적인고열지역(Hot Spot) 을파악 조치할수있다. 온도 습도의측 정위치는전산장비에공기가흡입되는전면부의상단 중단 하단부를나누어측정해야한다. 17

28 그림 4.5 온도 습도측정위치 온도 습도관리의방안 o 전산기계실의밀폐 아무리항온항습기가잘작동되어도전산기계실이외부공기와접촉이많아지면온도 습도유지를위해항온항습기의운전이과도하게많아지고이에따라에너지가낭비된다. 이론상으로전산기계실의습도를변동시키는요인은사람과외기와의접촉밖에는없다. 따라서외기와의접촉을얼마나차단하느냐가항온항습기를통한에너지절감에직결된 다. 외기와의접촉을피하기위해서는출입문이중화설치, 창문의완벽한밀폐또는무창 구조로운영, 기계실내부에는불필요한운영인력의출입제한이필요하다. 또한태양열 에의한전산실온도상승을피하기위하여무창구조로운영및창문의차폐( 블라인드, 커튼, 별도칸막이설치등) 가필요하다. 전등에의한온도상승요인도무시할수없다. 따라서최소한의전등만을설치 운영하 고발광다이오드(LED) 등저발열전등도고려하여야한다. 그림 4.6 전산실에영향을주는외부요인 18

29 o 이중마루개구부밀폐 정보통신단체표준 ( 국문표준) 많은데이터센터에서의자료를바탕으로, 케이블개방(cable opening) 을막지않으면 50% 에서 80% 까지의사용하는냉기가쓸데없이유출된다. 예를들어서대표적인다공판 한장의냉기공급은약 700CFM 또는 3.2kW 이다. 그러나케이블개방(cable opening) 에냉기가빠져나가기때문에, 가용한냉기의공 급은약 200CFM(1kW 정도) 이다. 냉기유출을관리하지않으면심각하고비효율적인냉각 시스템이된다( 실제로거의세배까지의냉각(cooling) 장비가더필요해진다). 이러한 부적합한냉각방식은 3 가지로구분된다. 첫째, 유출되는냉기를보상하기위해서추가되는 ' 용량(Blower capacity)' 이필요해진 다. 둘째, 특히이중마루구멍들이랙(rack) 의뒷면에위치할경우에장비를통과한바 람이유출된냉기와합쳐져서항온항습기로리턴되는결과를낳는다. 이것은항온항 습기의효율을낮게만든다. 셋째, 낮아진순환공기는공기중의습기를제거하도록한다. 따라서이것에의하여 불필요하게가습을하게되는상황이벌어진다. 그림 4.7 이중마루개구부밀폐를위한방안 o 블랭킹패널(Blanking panel) 설치 블랭킹패널(Blanking panel) 이란전산장비를랙(rack) 에장착후장비와장비사이의 빈공간을막는철제또는플라스틱의판을말한다. 전산랙(rack) 의미관을위해사용하는것으로착각하기쉬우나정확한이용목적은랙 (rack) 뒤에서배출되는뜨거운공기가빈공간을통해전면부로재흡입되는것을방지하는 것이다. 따라서모든빈공간에는블랭킹패널(Blanking panel) 을설치하여불필요한온 도상승을방지하여야한다. 또한랙(rack) 과랙(rack) 사이의빈공간으로뜨거운공기가전면부로재흡입되는경 우가발생하므로가급적랙(rack) 과랙(rack) 은붙여서설치하여빈공간이없도록하거 19

30 나별도의패널을설치하여재흡입현상을방지하여야한다. 그림 4.8 블랭킹패널(Blanking panel) 설치 그림 4.9 블랭킹패널(Blanking panel) 미설치 o 랙(rack) 공기흐름의최적화 전산실내부의공기흐름뿐만아니라각랙(rack) 에서의공기흐름도중요한요소이다. 궁극적으로항온항습기와의공조시스템이란전산장비에적정온도 습도의공기를공급 하는것이기때문에하나의전산랙(rack), 장비에서문제가발생하면주변장비및전 산실전체에악영향을미치게된다. 전산랙(rack) 의공기흐름을방해하는가장큰요인은랙(rack) 뒷면의케이블이다. 케 이블이전산장비에서배출되는뜨거운공기의흐름을막고랙(rack) 전면부로재흡입되도 록영향을미치기때문이다. 따라서랙(rack) 뒷면의케이블정리가전체공조효율에영 향을미치게된다. 20

31 그림 4.10 잘못된케이블관리와개선후 랙(rack) 공기흐름의관리에서중요한요소중하나는랙(rack) 앞문의개구율이다. 일 부유리로된전면문을사용하기도하나관리상내부가보인다는장점보다는전면부로 흡입되는공기의흐름을차단하는단점이더크다. 따라서가급적전면문은개구율이높 은랙(rack) 을사용하거나전산실의보안이충분하다고판단될시에는아예문을사용하 지않는것이공기흐름에좋다. 그림 % 이상의개구율전면문과그릴(grill) 구조 기기배치방안 개요 같은면적과같은용량의항온항습기를사용하더라도기기의배치에따라공조효율의차이가크게발생할수있다. 현재전산실기기배치의일반적인방법은, 21

32 o 업무별로기기의위치를결정하거나, o 관리및유지보수를위해제조사별로배치하는방법 정보통신단체표준 ( 국문표준) o 서버, 스토리지, 통신장비등기기의종류에따라배치하는방법등이있다. 그러나공조효율화관점에서는이러한기기배치가전체효율을떨어뜨리며일부구 역의열섬현상을발생시키는원인이되기도한다. 전산장비의효율적인배치만으로도 전체전산실온도를 1~2 o C 낮출수있는방안에대해알아본다 열배치 전산장비의배치시공조효과가가장좋은방법으로검증된것은랙(rack) 과랙 (rack) 을마주보게설치하는것이다. 이경우이중마루개구부를통하여차가운공기가모이는 복도(Cold Aisle) 와전산장비에서배출되는뜨거운공기가모이는복도(Hot Aisle) 가구 분되어냉각효과를최대화할수있다. 간혹전산실출입시미관과관리편이성을위하여모든랙(rack) 을한방향으로설치 하는경우가있는데이경우앞열의랙(rack) 에서배출되는뜨거운공기가뒷열의전면 부로흡입되어뒷열의전산장비에영향을미치게된다. 따라서모든랙(rack) 은차가운 공기가흡입되는부분이서로마주보게배치하여야한다. 그림 4.12 잘못된전산장비배치에따른공기온도의변화 항온항습기의배치 항온항습기배치시고려해야할가장중요한사항은차가운공기를공급하는것이아닌뜨거워진공기를잘회수하는것에초점을맞추어야한다는것이다. 이중마루를사용하는대부분의전산실에서는차가운공기는이중마루아래의압력에의해개구부를통해공급되는방식이다. 따라서항온항습기의위치보다는얼마나적정한 22

33 압력을이중마루아래에유지시키느냐에따라공급의효과가좌우된다. 정보통신단체표준 ( 국문표준) 그러나뜨거운공기의회수는항온항습기의위치에따라달라지게되며전산실온도 습 도에많은영향을미치게된다. 가장적절한항온항습기의배치는랙(rack) 과랙(rack) 이 마주보는구조에서뜨거운복도의끝에수직으로설치하는것이다. 그림 4.13 효과적인항온항습기의배치 만약랙(rack) 과동일한방향으로항온항습기를배치할경우항온항습기로회수되는뜨거운공기가뒷열의랙(rack) 에영향을미치게된다. 그림 4.14 랙(rack) 과동일한방향으로항온항습기를배치한경우 전산장비의위치 항온항습기에서나오는공기는상당한양의풍량을가진다. 일반적으로 20 RT 항온항 습기는 200 CMM 이상의풍량이며, 이는이중마루구조에서는이중마루아래에상당히 빠른공기의흐름을가져온다. 이러한이중마루아래의빠른공기의흐름은항온항습기 에서가까울수록더커지게되며그결과이중마루위의공기가아래로빨려들어가는 벤투리효과(Venturi Reversal) 가나타나게된다. 이러한현상이나타나면항온항습기전면부에위치한전산장비앞의이중마루개구 부는오히려전산장비에공기를공급하지못하고주변의뜨거운공기를전산장비앞으 23

34 로끌어들이는부작용을가져온다. 정보통신단체표준 ( 국문표준) 따라서항온항습기와그전면부의최초전산장비와는일정거리이상을유격시켜야하 며, 이유격거리는최소 2 m 이상되어야하며항온항습기의풍량과이중마루아래의 불필요한케이블및트레이를최소화하여야한다. 그림 4.15 벤투리효과 전산장비의배치 전산장비는그특성에맞도록장비내의뜨거운공기를배출시키는구조를가지고있 다. 그구조에따라주변공기의흐름이변하게되고잘못된장비의배치는다른전산장 비에영향을미칠수있다. 대부분의전산장비는전면부에서차가운공기를흡입하여장비내부의열기를식히고 후면으로뜨거워진공기를배출하는방식이다. 그러나일부기종은전면흡입 상부배출, 측면흡입 측면배출, 전 후면흡입 상부배출 등다양한방식의공기흐름을가지고있다. 따라서전산장비의기종선정과장비의배치, 랙(rack) 의선택및구성등에있어서 각기종의특징을사전에파악, 공기흐름을고려하여야한다. 그림 4.16 전산장비의열배출방식유형 24

35 고발열장비의배치 최근블레이드서버또는대형장비의전력소모량과발열량이증가하면서배치에따라전산실전체에영향을미치는경우가많아지고있다. 일반적으로전산실내부에항온항습기가마주보는형태로구성되는데, 이때전산실중앙부분의공조가가장원활해지게된다. 양쪽의항온항습기에서토출되는차가운공기는항온항습기에가까운곳보다는먼쪽에서그효과가가장크기때문이다. 그림 4.17 전산장비의열배출방식유형 그림 4.17 의전산유체역학(CFD) 분석결과를살펴보면전체전산실의중앙부분의공 기온도가가장낮음을알수있다. 따라서고발열전산장비는항온항습기가까운부분 이아닌중앙부분에설치되어야하며특히랙(rack) 사이의빈공간을제거하여뜨거운 공기의재흡입현상을차단하여야한다. 이경우항온항습기의풍량을반드시고려하여 야한다. 일반적인국내항온항습기 20 RT의풍량이 220 CMM, 이중마루높이를

36 mm일경우최대냉기도달거리는 15 m 이내이다 항온항습기운영방안 개요 전산실용항온항습기는 1년 365 일 24 시간무중단으로운영되는시스템이다. 이러한 항온항습설비가전산장비에미치는영향을고려하여안정적이며효율적으로운영할수 있는방안에대해알아본다 항온항습기의주요점검항목 o 가습기항온항습기부품중가장많은고장을일으키는부품은단연가습기이다. 대부분의항온항습기에서사용중인전자전극봉식가습기는수질에따라전극봉에스케일이발생하여효율을떨어뜨리고고장을발생시킨다. 따라서사전유지보수시전극봉의상태를주기적으로확인해야하며필요시사전에교체하여야한다. o 팬모터팬모터의장애는자주발생하지는않지만항온항습기의운전을완전히정지시킬수있는중대한장애이다. 팬모터의장애원인은모터의수명및초기불량, 또는팬구동축의정렬불량으로인한모터의손상으로나눌수있다. 팬모터의장애는대부분소음을통해사전에감지할수있다. 항온항습기에서평소보다큰소음이발생한다면팬모터와팬구동축을확인해야한다. o 압축기 직팽식( 공랭식, 수랭식) 항온항습기의주요부품중하나인압축기는항온항습기운전 에도큰영향을미치고부품가격도고가이다. 압축기의주요장애원인은냉매압력의변화이다. 냉매의미세누출로인한압축기 압력의변화로압축기의무리한운전으로인해장애가발생하게되므로수시로냉매의 압력을확인해야한다. o 배관 배관사고는자주발생하지는않지만한번발생하면항온항습기의단순장애가아닌 데이터센터전체에큰영향을미치게된다. 26

37 주로발생하는배관사고는배관의연결부에서의누수사고이다. 일반적으로배관자체 가손상되어누수가발생하는경우는매우드문경우이고 의연결부위에서주로발생한다. Drain 배관( 응축수배출배관) 특히유리섬유강화플라스틱(FRP) 재질의응축수배관인경우이중마루의개폐과정에 서이중마루로인한파손으로종종누수사고가발생하게된다. 따라서반드시항온항 습기주위와배관연결부위에는누수감지시스템을설치하여야하며유지보수점검 시배관연결부의미세누수현상을직접육안으로확인하여야한다 항온항습기소모품관리 o 필터 항온항습기의소모품중가장빈번한교체가필요한부품은필터이다. 필터는데이터 센터내의미세먼지를흡착시켜전산장비를보호하는중요한역할을하게된다. 특히 단순한흙먼지뿐만아니라전산장비에큰영향을미치는금속류의먼지를흡입하기위해 서는고효율필터를사용하는것이중요하다. 필터의교체주기는필터의재질, 전산기계실의환경, 외기의침투조건에따라다르 므로주기적인점검을통해사전에교체해야한다. 필터교체주기를넘겨서필터의효율이떨어지게되면항온항습기의풍량에차이가 발생하여전체공조효율에악영향을미치게된다. 근래에세척가능필터또는무전원정전필터등반영구적으로사용가능한필터가 생산되고있으나현장상황에맞는필터를선택하여야한다. 또한항온항습기제조업체 와협의후사용해야항온항습기성능에영향을미치지않게된다. o 가습기가습기는사전유지보수를철저히함으로써교체주기를늘릴수있는부품이다. 2주에 1 번확인및세척해야하며특히수질이좋지않은환경에서는교체주기가짧아지게되며이는전산실의환경에따라크게좌우된다. o 기타팬과모터의연결방식이직접연결되는직결식의경우구동축의정렬상태를확인해야한다. 구동축정렬이불량하게되면진동이발생하게되고진동에의해팬모터의손상이발생할수있다. 팬과모터의연결방식이벨트를이용하는벨트구동식의경우는벨트의장력이일정하게유지되는지, 벨트가늘어나지는않았는지확인해야한다. 벨트의장력이느슨해지면소음이발생하고벨트가끊어지게되므로벨트의장력을수시확인하여일정한장력으로유 27

38 지시켜야한다 백업항온항습기의관리 o 백업항온항습기의필요항온항습기의수량은전산장비의예상발열량에안전율을감안하여산출하게된다. 그러나항온항습기한대의장애가발생하면전체부하량과발열량은설계치에못미치지만일부구역이급격하게온도가상승하게된다. 그이유는항온항습기전체용량은충분하지만각각의항온항습기가처리할수있는범위에한계가있기때문이다. 그림 4.18 항온항습기의처리범위예 o 백업항온항습기의수량및위치 각각의항온항습기가처리할수있는구역별로여유분의항온항습기를구비하는것이 바람직하며 습기당 N+1 개념의항온항습기설치를고려하여야한다. 일반적으로 5~6대의항온항 1대의백업이필요하다고추천하지만항온항습기의용량, 풍량, 전산부하의발열 등에따라달라지게되므로전문가의조언을검토해야한다. 또한전산유체역학 (CFD) 분석을통해사전에시뮬레이션하는것이가장바람직하다. o 백업항온항습기의운영백업항온항습기를설치한후장비를상시운영하는것은비용이낭비되는요소이다. 따라서평상시에는항온항습기를중지해놓고비상시에만운영하는것이바람직하다. 그러나평상운전시항상동일한항온항습기만백업상태로운전정지시키는것은부품의고른소모및항온항습기수명, 비상시즉시운전의불확실성으로바람직한방법은아니다. 백업항온항습기는일정한주기 (1 주, 1 달등) 별로교대운전을하여모든항온항습기가일정한시간의운전을할수있도록하며, 자연스럽게기기상태를점검할수있어야한다. 28

39 기타공조설비의점검 일반적으로전산기계실내의항온항습기이외의공조관련설비는건물관리팀, 또는설비팀등전문부서에서수행하게된다. 그러나각각의상태와예상되는문제점을파악하고있는것이비상시를대비하는방안이다. 주요점검공조설비는아래와같다. o 냉각탑 : 수랭식, 냉수식항온항습기를사용하는경우냉각탑의운전상태를주기적 으로파악하여야한다. o 냉각수순환펌프 드시주기적인확인이필요하다. o 냉동기 : 펌프류는항상장애를방생시킬수있는주요점검항목이므로반 : 냉수식항온항습기를사용하는경우상태를파악하고있어야하며주기적으 로백업냉동기의상태를확인하여야한다. 대부분은냉동기를전문적으로담당하는 상주직원의도움을받는다. o 냉수순환펌프 o 실외기 : : 냉동기와함께점검 공랭식항온항습기의경우모터와냉매배관 기타 개요 항온항습기를운영하기위해필요한기타여러가지고려사항들에대해확인하고최 적의환경을유지하기위한방안을알아본다 이중마루개구부( 다공판) 위치 이중마루를통해전산장비에차가운공기를공급하는목적으로사용되는다공판 (Perforated tile) 은공기의통과비율에따라여러종류가시판되고있다. 현재시판중인 다공판은개구율 15%~56% 까지다양한종류가있으며전산장비의발열량, 항온항습기의 풍량등을고려하여설치해야한다. 한가지주의해야할점은다공판이많으면많을수록이중마루하부의정압이감소되 어다공판을통해토출되는공기의압력과풍량이낮아진다는것이다. 이중마루의구멍이 적을수록냉기의공급이균일해지며, 항온항습기에서멀어질수록구멍을적어지게하여 최소한의다공판으로온도를일정하게유지하는것이중요한점이다. 다공판설치시항온항습기에서가까운곳에는다공판을설치하지않는것이좋다. 항 29

40 온항습기에서토출되는풍속이강하여가까운곳의다공판에부압이발생하여오히여다 공판을통해전산실의공기가이중마루아래로빨려들어가는벤투리현상 (Venturi Reversal) 이발생하게된다 외부공기의유입차단 항온항습기의용량산정에있어서외기침투율과태양열의직접적인영향도가중요한변수가된다. 이는전산실이완전히외부환경과격리되었을때가장좋은공조효율을가질수있기때문이다. 전산장비에서발생하는열을해결하기위한항온항습기를외부에서들어오는뜨거운공기나, 태양열을해결하는데에사용한다면에너지낭비의가장큰요인이될것이다. 또한외부공기는전산실의습도를유지하는데악영향을미치게된다. 그림 4.19 외부공기유입의영향 전산실은가급적밀폐된환경으로만들어져야한다. 일부전산실에서는환기를목적으로창문을열어놓는다거나, 출입문을열어놓는경우가있는데이는전산실의공조밸런스를무너뜨리는악영향을미치게된다. 외기의침투를막기위해서는 o 창문이없는건물을사용한다. 창문이있는건물인경우창문을 SGP 판넬등으로 완전히차단한다. o 외부로연결되는경로를차단한다. 배기구, 환기구, 배관을위한연결부등은모두막아 야한다. o 출입문은항상닫혀있어야하며가급적자동으로닫히는출입문을설치한다 가지치명적인냉기손실 데이터센터의항온항습기를통해전산장비에냉기를공급하는방법에서가장대표적으로냉기가손실되는사례를살펴본다. 대부분의전산실에서는용량에맞추어항온항습 30

41 기를설치한후에온ㆍ습도의통제가 데, 이는정확한조치방법이아니다. 정보통신단체표준 ( 국문표준) 안되면추가적인항온항습기의도입을검토하는 아래의그림 4.20에서설명하는 10가지손실사례가있는지검토후보완하면추가적 인항온항습기의도입없이도온도ㆍ습도를관리할수있다. 그림 가지냉기손실사례 31

42 표 가지냉기손실사례 문제점공기의섞임 (Mixing) 재순환 (Recirculation) 무효순환 (Short Circuiting 냉기가새어버림 (Leakage) 상세내용 대부분의데이터센터에서발생하는공통사항이며, 더워진 공기가냉기와섞이는현상 전산장비를통과한더워진공기가설계대로항온항습기로리 턴되지못하고전산장비로다시공급되는현상. 랙(rack) 의 가장위에있는서버와줄에서가장바깥쪽의랙(rack) 에심 각하게초래할수있음 항온항습기에서공급된냉기가전산장비를냉각시키지도않 고항온항습기로리턴되는현상 항온항습기에서토출된냉기가이중마루구멍( 케이블홀 (Cable Hole) 현상 또는컷아웃(cut-out)) 으로그냥새어버리는 5 장애물 (Under-floor Obstacles) 이중마루하부의각종케이블, 트레이, 배관및기타장애물 에의해적절한냉기의공급에지장을초래하는현상 6 리턴방식불량 (Poor Return Path) 항온항습기로리턴되는구간에장애물이많을경우 7 제습 (Dehumidification) 항온항습기에리턴되는공기가습기가있어서항온항습기가습기를재공급해주는현상으로, 전력의소모가많이발생함 8 벤투리효과 (Venturi Reversal) 대부분항온항습기의바로앞에서공급되는냉기의속도가높 기때문에이중마루상부의공기를끌어내리는현상 9 10 소용돌이 (Vortex Generation) 랙(rack) 설치불량 (Wrong-way Racks) 시뮬레이션없이항온항습기를잘못설치했을경우에전산장비에충분한정압으로공급되지못하고이중마루밑에서소용돌이현상이발생전산장비의증설등에의하여뜨거운공기가모이는복도 (Hot aisle) 와차가운공기가모이는복도(Cold aisle) 가섞이는현상 32

43 4.3. 전기부문 전기부문의관리는일반적인데이터센터의전기관리방법론과큰차이를보이지는 않는다. 다만본장은에너지효율화( 또는그린) 측면에서의전력( 또는전력량) 의관리와 전력설비의관리로구분한다. 전기부문의운영과관리의측면에서가장중시해야할 사항은전력사용량을계속적으로점검하는것이다. 또한전력량의감소를위해서저효 율장비들을고효율장비로교체해나가는것이다. 지금까지데이터센터의전력사용량감시와관리는대부분설비담당자가담당하고있으 며, 전산담당자는단지전산서비스의안정성, 가용성을위한노력만경주했던것이사 실이다. 이러한이유로인하여전력사용량감시가소홀할수밖에없던것도사실이다. 앞으로의데이터센터의그린화와에너지효율화를위해서는관련된모든조직원이상 호협조하는체계가필요하다. 따라서이러한데이터센터의그린관점에서의운영과관 리를위해서설비담당자뿐만아니라전산장비담당자가공유할수있는관리방법론을 기술하며, 그린데이터센터를운영 관리할수있는지침을마련한다 전력( 전력량) 관리 개요 건축물의특성으로인하여데이터센터에서소모하는전력의사용량은제한적일수밖 에없다. 이는한전수전용량의제한에서부터전력기반설비의용량및공간등의여 러제약을갖고있기때문이다. 수전을받는수용가의입장에서전력량의최대값을관리하 는것은비용을절감하기위한중요한기법이다. 반면에단순하게장비의전원을끄는것 이외에도, 꾸준하게고효율장비의도입과불필요한전력소모를줄이는것이더욱도움이 된다. 데이터센터는전용건물이있는반면에, 대부분의데이터센터는임대건물을쓰고 있는실정이다. 따라서이번장에서는건축물에따라전력을관리하는방안에대해그린 관점에서접근한다 목적 데이터센터의그린화를위해서전력( 전력량) 관리에대한이행방안과불필요한전력소모를줄이기위한방안을마련한다. 또한데이터센터전용건물과임대건물에서의전력관리방안을비교하고해법을습득한다. 33

44 항목및내용 기본적으로전산장비배치관리는전용건물과임대건물이동일하다. 전력용량관리는두가지사이에상당한차이를보인다. 아래는전용건물과임대건물의차이에대해간략화한다. - - 전용건물 거의대부분의전력소모는 IT와 IT 를위한기반설비에서발생한다. IT 와기반설비의계량이확연히구분되어데이터센터의전원사용효과(PUE) 계산 이비교적쉽다. 사무실또한운영및개발업무를위한공간으로사용된다. 임대건물 전체건물중에서전산실이위치한곳을제외하면나머지는대부분사무실용도로 사용된다. IT 와기반설비의전력량계량이어렵기때문에전원사용효과(PUE) 계산이상대 적으로어렵다. o 전산장비배치관리 데이터센터의가장기본인전산장비의배치는 공조부문 에서언급한대로시행하면 된다. 최근데이터센터전산장비들은전원이중화뿐만아니라요구하는전원사양이 상당히높다. 이에따라전산장비에연결하는전원사양, 분전반사양및전원케이블 의포설위치를달리해야하는경우가발생한다. 따라서에너지효율화관점과전기부 문에서의관리방안은다음과같다. - 전력케이블배선 : 전산장비에연결되는모든전력케이블은이중마루하부에서 연결하는것이좋다. 다만, 충분한천장고가확보될경우에상부배선을하는경우가 있다. 또한하부배선을할경우에는반드시차가운공기가모이는복도(Cold Aisle) 에설치해야항온항습기냉기바람을막지않을수있다. - 분전반배치 : 전산실내부의모든기반설비들은항온항습기바람을막지않아야 한다. 또한전산장비는항온항습기에서기본적으로 2m 이상의유격거리를두는 것이바람이잘올라올수있는방법이기도하다. 반면에전산장비를설치하는상면 의제약에의하여무작정유격거리를둘수도없는실정이다. 따라서항온항습기에 서가장가까운곳에분전반( 랙(rack) 타입) 을설치하면어느정도해결할수있다. 그 러므로운영과정에불가피하게분전반을추가해야할경우에감안할수있다. - 전원분배장치(PDU) : 서버가요구하는전원용량에따라 PDU의사양을달리해야 34

45 한다. 최근의고용량서버들이많아지는추세에서예전처럼 20A 또는 25A 등의동 일한 PDU 를적용할수없으며, 랙(rack) 에탑재되는서버에맞춘 PDU 를랙(rack) 에 설치해야한다. - 표준 19 인치서버랙(rack) 내부의모든서버는 PDU에콘센트를이용하여전원을 연결한다. 아래의그림과같이콘센트연결을확실히해야만서버전원의안정성을 기하고, 약간의단락발생의가능성이라도줄일수있다. 그림 4.21 분리방지를위한콘센터전원연결고정(Tie) - 용량( 전력량) 관리 전력량감시및관리는그린데이터센터를추진함에있어서가장중요한항목이다. 감 시의방안은단순한계량기에의한수작업감시가있으며, 설비관리시스템 (FMS) 에의 한자동감시가있다. 설비관리시스템(FMS) 으로감시함에따라관리기능( 사용량추이, 피크값, 장애관리 등) 이가능해진다. 전원사용효과(PUE) 를계산하고데이터센터를관리하기위하여앞 서언급한대로전용건물과임대건물을구분하여감시및관리방안을도출한다. 임대용건물 : 전산실용의공간이외에는사무실등의용도로사용된다. 24시간운영되 는건물이거의없으며, 수전이중화, 발전기가동상황및무정전전원장치와항온항 습기의사용에도많은제약이발생하고있다. 건물의다른용도로사용되는전력과 전산실용의전력을구분하는것이가장중요하다. 만약에같이사용하고있는경우에는 해당전산용기반설비를별도로감시, 계량할수있는설비가요구된다. 그린데이터 센터의운영을위한전력량감시를위하여반드시설치해야한다. 대부분의경우에 무정전전원장치용과동력용( 항온항습기, 냉각탑등) 전력량은해당설비전단의변 압기출력반에서계량하게된다. 전용건물 : 전산전용건물의특성에의해대부분정확하게무정전전원장치용과동 력용이구분되어있다. 따라서전원사용효과(PUE) 를계산하기위한 IT부하와기반 설비부하량에대한측정이상당히정확하다. 전산전용건물에서는일부사무실이 있다하더라도, 개발및운영업무에해당하는조직이사용한다. 따라서전체데이터 35

46 센터에서소모하는총전력사용량과무정전전원장치출력단에서측정하는 하량으로계산이가능하다. 아래의그림은설비관리시스템(FMS) 으로전력사용량을감시, 관리하는예를보여 준다. IT 부 그림 4.22 설비관리시스템(FMS) 를통한전략사용량감시 전력설비관리 개요 전력의사용에있어서, 전력의품질을유지하는것이에너지를절약할수있는방법 중의하나이다. 한국전력은데이터센터운영에서의주요한파트너이다. 품질을유지하고감시하기위해긴밀한협조가요구된다. 따라서전기의 또한전기의품질이심각하게 변동하는경우( 전압 전류변동, 순간적인전압강하( Sag), 순간적인전압상승(Spike), 서 지(Surge), 전압저하, 정전등) 에는이를제거하거나최소화시킬수있는장치에투자해 야한다. 데이터센터의가용성과안정성을유지해야함은누구나알고있는사항이다. 그러나 장애가발생할수있는원인을미연에차단하는방법에대해서는쉬운안내가불가능하 다. 다만, 이번장에서는전산담당자도쉽게이해할수있도록유도하고, 전기에너지를 효율적으로사용하여데이터센터를운영, 관리하는방안을도출한다. 36

47 목적 데이터센터에서사용하는전력은가용성과안정성이담보되면서효율적으로관리되어 야한다. 전력설비는사용하면서꾸준한전력량감시를하여야하며, 전력량이늘어나는 원인과이유를분명히알고있어야한다. 이러한전력설비를감시하고효율적으로관리 하는그린데이터센터설립을고려해야한다. 다. 항목및내용 다음의사항은데이터센터의전력장애로인해발생할수있는사항과그징후에대 하여표현한다. 데이터센터의전력장애로발생할수있는사항은, - 부분또는전체센터의중단이나정상이아닌상태에서의운영중단 - 데이터센터장비의심각한장애 - 전기보호계전기와백업전력시스템의비상작동 - 전기장비나전산장비의전원중단 또한, 품질에문제가있을경우의그징후는다음과같다. - 부하차단기(CB) 가과부하없이트립(trip) 이된다. - 변압기의소음이더욱커진다. - 낙뢰가있는동안에전력장비에서문제가발생된다. - 자동화된제어시스템이어떠한이유없이정지한다. - 전력배전반, 케이블등이진동, 떨림현상이심하다. - 전자시스템이자주오동작을하거나실패한다. - 전자시스템이위치가바뀌면제대로동작되지않는다. - 시스템이자주재부팅을요구한다. - 조명램프가침침하거나깜박거린다. - 조명램프를자주교체한다. - 중성선케이블이발열된다. - 모터의기능이약해진다. - 예기치못한전기요금증가가있다. 37

48 o 역률(Power Factor) 관리 정보통신단체표준 ( 국문표준) 역률이란부하의피상전력(VA) 중에서실제로부하가일을하는데에사용된유효전 력(Watt) 의비율이다. 따라서역률이좋아지면무효전력(Var) 의비율이낮아져서전력 손실을줄일수있는것이다. 반면에효율이란, 투입된전력에대비한출력전력의비율 이다. 따라서전력이공급되는부하에서불필요하게소모되는전력때문에발생하게되 며, 효율이높은장비를쓰는것이전력손실을줄일수있는것이다. 그러므로역률을적 절한수준으로관리할수있는별도의장비들을사용하여야한다. 그중에서고조파필터회로의특징은다음과같다. 고조파필터회로란리액터와커패 시터의직렬연결된직렬공진회로이다. 이고조파필터회로의설계는아래의 2가지 개념으로설계된다. - 동조필터회로( Tuned Filter Circuit): 각각의동조는특정고조파주파수에맞추어 설계되며, 이때의고조파전류는약 90 % 정도감소될수있다. 재동조필터회로 (Detuned Filter Circuit) 재동조필터의주요목적은변압기의인덕턴스와커패시터의공진조건을피하기위 해설계된다. 이것은부하의상태에따라서변화되는고조파전류를적절히감소시킬수있도록 재동조요소(Detuning factor) 를결정한다. 매우일반적으로재동조요소를 7 %(227Hz) 에설정하는경우고조파는약 30~50 % 정도감소하게된다. - 이러한재동조필터는전력계통에서고조파를저감시키고, 역률을개선하는가장저 렴하고, 합리적인방법이다. o 부하의평형(Load Balance) 관리건물에인입되는전기는삼상전원을사용하고있으나, 변압기에서말단의부하에이르는각상의전류값은실제다를수밖에없다. 실제로불평형이심화되면안정적인사용률을초과하게되어배전계통과접합부분에발열이발생할수있다. 이는안전상에심각한위협이될수있으며, 불필요한전력의소모로이어지게된다. 따라서전력사용량뿐만아니라각상의사용량을동시에감시하여야한다. o 접합부위발열관리 전력의배전및분전계통에서저항이높아지는부분에는발열이생긴다. 이러한저항의 상승요인은장비의이상이나접합부분의느슨함및안정용량이상의전류흐름으로 분석된다. 이를방치할경우에는소실및손상사고가발생하여화재가날수있다. 따라 38

49 서전산서비스의안정성에위협이될수있으며, 발열로인한에너지소모도무시할수 없기때문에주기적인검사를실시해야한다. 비정상적인발열의감시는열화상카메라가 주로이용된다. o 배터리관리 무정전전원장치/ 배터리실은항온항습이필요하다( 배터리의경우, 온도가 30도이상으 로높아지면, 방전후에충전이불가능할수있다). 주기적인부하의상밸런스를확인하 여불필요한발열을제거하며, 정기적인접속부위를점검하고열화상카메라로접속부 위촬영한다. o 중성점접지 - 고전압장거리송전선로에필요 - 전선로및기기의절연레벨경감 : 지락고장시건전상의대지전위상승억제 - - 이상전압의경감및발생방지 지락고장시접지계전기의조속하고확실한동작 - 1 선지락시아크지락의조속한제거및소액리액터접지방식 - 과도안정도에대한고려 o 지락(grounding) 발생시접지의필요성 접지설비( 지락방지설비) 는정상상태에서지락전류가흐르지않으나사고가발생하 면지락전류를용이하게흘려전위상승을억제할필요가있기때문이다. 접지시스템은 그특성상많은노이즈전류와서지(surge) 전류가항시흐르고지락사고발생시에도많 은지락전류가흐르게된다. 따라서사용되는접지재료의전류용량, 내부식성및전 식성과같은조건도고려해야한다. - 지락설비 : 고저항접지장치(HRG) - 지락계전기 : 지락시고저항으로지락전류를최소한으로제한하여정전을막고계 속운전이가능한상태로지락지점을찾도록해주며화재, 인명피해를막을수있 다. 특징 누전발생시사전에감지할수있으므로예방보수가가능 완전지락시시스템의정전없이전류감지기(current detector) 에의해고장점탐 지 아크지락시일시적인과전압감소가능 39

50 4.4. IT( 정보통신) 부문 데이터센터는전산자원을통합하여운영하는시설물로서, 데이터센터에서운영관 리하는설비로는서버, 스토리지, 네트워크과같은 IT 장비와 IT 장비를운영하기위한 설비및환경이있다. 그린데이터센터를구축하기위해서는데이터센터내의다양한 설비에대한개별적이고친환경적인접근과데이터센터통합적관점에서의친환경적인 접근이동시에필요하다. 이중 IT 부문에서친환경데이터센터를구축하기위한핵심은 IT 자원의효율향상및 개선이다. 이에따른친환경데이터센터를구축하기위한추진영역으로는크게통합, 가상화, 자원공유, 개별 IT 자원의고효율화및재활용으로구분할수있다. 첫째, IT 자원의통합은 IT 시스템의효율향상은물론 IT 운영및프로세스부분의중복을 줄여운영효율도향상시킬수있다. 통합추진의한가지방법으로가상화를도 입할수있는데, 이를통해 IT 시스템의효율을향상시켜자원의활용도를높이고 에너지효율을높일수있다. 둘째, 자원의공동활용을통해자원의불필요한중복이나반복을줄일수있으며관 리효율을높일수있다. 셋째, 개별 IT 시스템의에너지효율을높이는방법으로에너지소모를줄일수있다. 개별시스템의에너지효율은시스템의구성요소별에너지효율의향상과그린 기술의적용을통해에너지효율을극대화할수있다. 넷째, 자원의적절한재활용및폐기는그린데이터센터의이산화탄소(CO 2 ) 발생을 줄일수있으며자원의효율을높이는방법이된다. 친환경데이터센터구축을위한데이터센터내의 IT 부문추진대상으로는서버, 스 토리지, 네트워크장비등과같은핵심설비와데이터센터운영을위해사용되어지는 보조적장비인분산 IT 환경으로구분할수있으며, 이의운영을위한절차로서운영전 략및프로세스, 그리고이를수립하는근간이되는규범으로구분할수있다. 데이터센 터의핵심 IT 인프라인서버, 스토리지, 네트워크나핵심 IT 인프라환경에서운영되는 애플리케이션의효율향상을통한그린데이터센터추진을위한실행방안의예는다음과 같다. 40

51 o 핵심 IT 인프라 그린데이터센터실행방안 그린지표 관련분야 서버가상화 서버수/ 작업부하 통합/ 가상화 스토리지통합 스토리지수/ 용량 통합/ 가상화 고효율서버 효율 고효율의 IT 인프라 시스템에너지관리 에너지사용량 고효율의 IT 인프라 애플리케이션포트폴리오관리 중복인스턴스 자원공유 정교한쿨링 서버 스토리지쿨링 고효율의 IT 인프라 핵심 IT 인프라를지원하는 IT 인프라지원환경의경우개별자원의에너지효율을향 상시키거나공유환경을통해효율을극대화할수있으며, 이의실행방안의예는다음과 같다. o IT 인프라지원환경 그린데이터센터실행방안 그린지표 관련분야 관리프린트서비스 자원의활용도 자원공유 IP 전화도입 자원의활용도 자원공유 개인용컴퓨터(PC) 수, 씬클라이언트도입 개인용컴퓨터(PC) 생명 자원공유 주기 개인용컴퓨터(PC) 전력관리 개인용컴퓨터(PC) 전력효율 고효율의 IT 인프라 고효율파워공급장치 에너지효율 고효율의 IT 인프라 고효율배터리 에너지효율 고효율의 IT 인프라 고효율충전기 충전효율 고효율의 IT 인프라 IT 인프라의운영을위한전략및절차는 IT 인프라의효율에많은영향을미칠수 있으며, 이에따라적절한운영전략및절차를통해 IT 부문의효율을극대화할수있 다. o 운영전략및절차 그린데이터센터실행방안그린지표관련분야 이산화탄소관리및회계 시스템 이산화탄소배출관리, 감시, 감축 자원공유 공급망최적화자재, 물류, 이동효율자원공유 원격업무도입이동비용및시간자원공유 전화, 화상회의이동비용및시간자원공유 규범및인프라는그린데이터센터의내부운영전략보다더큰범위의규정으로서 국가또는사회적으로친환경을추진하기위한보다큰범위에서의규범이나인프라를 말한다. 국가적으로추진되고있는스마트그리드나스마트고속도로등이이의예가 41

52 될수있다. 정보통신단체표준 ( 국문표준) 친환경데이터센터에서는스마트그리드와연동한최적의전력공급을통해에너지 소비효율을극대화할수있으며, 친환경전력계획을수립할수있게된다. o 정책및인프라 그린데이터센터실행방안그린지표관련분야 스마트그리드연계최적화에너지효율자원공유 스마트고속도로활용에너지효율자원공유 통합및가상화 그린데이터센터에서 IT 시스템의효율성향상은필수적이다. 통합은 IT 인프라의중 복을제거하고효율을향상시키며, 가상화를통해 IT 시스템의효율을극대화할수있어 IT 시스템의효율성향상을위해통합과가상화는핵심적인실행방안이된다. 통합및가상화는데이터센터수준에서의통합에서부터서버, 스토리지, 네트워크및 데스크톱까지다양한범위의 IT 인프라를대상으로진행할수있다. 가상화는 IT 통합을 위한수단으로사용되나단순히 IT 자원의통합이상의의미를가지며, 자원의효율향상 과함께관리운영의통합으로 IT 인프라의소유총비용(TCO) 의절감에도기여하고있 다. 통합및가상화의대상은데이터센터에서부터데스크톱까지다양한범위와수준으로진행 이가능하며, 각범위별통합또는가상화를통해다음과같은효과를얻을수있다. - 데이터센터통합 : 데이터센터통합을통한중복제거및효율향상 - 서버가상화 : 서버의효율향상, 에너지효율향상 - 스토리지가상화 : 스토리지통합, 중복제거, 효율향상 - 네트워크가상화 : 인터넷, 인트라넷의가상화, 물리적중복감소 - 데스크톱가상화 : 데스크톱, 클라이언트가상화, 관리ㆍ운영효율향상 데이터센터통합 데이터센터의에너지는 IT 자원과이를지원하는설비( 공조시스템등) 에의해대부분 사용되어진다. 특히, 컴퓨팅과관련하여직접적으로소요되는에너지는서버및스토리지, 네트워크장비및데스크톱장비에의해소모된다. 가트너와같은시장조사기관에서도 IT 통합이 IT 인프라및운영비용절감을위한핵심요소라고지적하였다. 42

53 IT 장비는지속적으로성능이향상되고에너지효율성이높아지므로노후 정보통신단체표준 ( 국문표준) 장비의경우 성능대비에너지효율이낮아지는것이일반적이다. 노후화된장비는성능의저하외에 도에너지관점에서도효율이낮아지게된다. 이러한저효율노후장비의경우성능이향 상된장비와의통합을통해에너지절감및탄소배출량감소효과를거둘수있다 서버통합및가상화 서버의통합및가상화의목적은운영중인서버장비및노후화된서버장비의효율을 높이고성능및가용성을높이며이를통해에너지효율을극대화하는것을목적으로한 다. 서버통합및가상화에서는서버운영환경에서서버들의자원활용률, 성능, 자원활 용의균형, 관리및유지보수등을점검하고, 통합및가상화에대한계획을수립한다. 이 를통해통합의대상을선정한다. 통합의대상을위한기준의예로는기준치이하의스펙을 가지는서버, 기준성능이하의서버, 중복업무를수행하는서버등이있을수있다. 서버통합을통해그린데이터센터는 IT 인프라최적화, 물리적서버수의감소, 자원의 효율향상, 서버의증가억제및전력감소, 냉각요구감소및상면공간의감소를기대 할수있다. 서버통합과함께서버가상화는물리적인서버의통합에비해운영체제, 애 플리케이션단계에서의서버통합을가능하게해주고, 이를통해물리적서버의통합집 적도를매우높일수있게된다. 이를통해에너지절감은물론서버의상면공간감소와 냉각에대한요구와운영관리에따른비용과노력을급격하게줄일수있다. 또한, 회계관점에서도통합의효과로는서버구입비용의감소, 서버유지보수및지 원비용의최적화를통해의미있는비용절감을달성할수있다. 서버통합및가상화는 다음과같은절차를통해수행이가능하다. 표 4.3 서버통합및가상화절차 서버현황조사서버효율조사가상화배제목록통합시나리오수립 서버통합을위한서버재고현황은서버들의성능및기술적관점을리뷰 서버효율성평가에서는지정된기간동안대상서버또는대상워크로드에대한효율성을지정한평가지표로측정 가상화에부적합한업무나서버를파악가상화에적합하지않은가상화배제목록작성 통합시나리오에서는서버현황, 효율조사및배제목록을기반으로서버통합및가상화시나리오를수립 43

54 서버통합및가상화의성과 서버통합및가상화의목표는효율성극대화이다. 서버통합추진의결과는평가지 표를통해그성과를가시화할수있으며, 극대화할수있다. 서버통합및가상화를통해 직접적으로얻을수있는효과로는서버대수의감소, 개별서버의사용효율향상, 서버 가차지하는공간효율향상및서버사용전력량의감소등이대표적인데, 이러한항목 이서버통합및가상화의평가지표가될수있다. 특히, 서버통합및가상화수행시이에따른친환경성과를평가하기위해서버통 합및가상화를위한평가지표로서에너지프로파일을활용하는것이좋다. 이를위한 에너지프로파일에는서버수, 서버크기, 사용기간, 사용공간, 위치, 전력요금, 연간 에너지사용요금, 에너지사용량추이등의속성을활용할수있으며, 서버통합및가 상화의진행단계에따른에너지프로파일을작성하여통합및가상화에따른친환경성 과를평가한다. 또한, 친환경성과극대화를위해에너지감사(energy audit) 를시행할수있는데, 에너지 감사에서는전기적관점의에너지, 기계적관점의에너지, 냉매, 팬, 조명, 가상화, 냉각 시스템, 장비배치, 전원장치, 마루등을대상으로수행한다 IT( 정보통신) 자원공유 데이터의효율적관리 IDC( 시장조사기관) 에서는인터넷환경에서데이터의양이두배에도달하는데약 9개 월이걸린다는조사를발표하였는데, 이와같이폭발적으로증가하는데이터의양은데 이터센터의그린화를어렵게만드는요소중의하나이다. 급격히증가하는데이터를관 리하고운영하기위해새로운소프트웨어와하드웨어가도입 증설되는데, 데이터의효율 적인접근과관리를통해급격히증가하는데이터의요구및데이터센터의요구를효율 적으로대처할수있다. 데이터의비효율적인관리는데이터의양이급속하게증가하는원인중하나이며, 산되어있는데이터에대한비효율적인관리방식은수많은중복데이터와데이터사본 을만들어낸다. 이러한문제점은서버나스토리지의추가도입을유발하며이에따른 전력, 냉각, 공간이슈를발생시키게된다. 하나의데이터가다수의사용자에의해사용 되면서사본데이터가반복적으로생성되며, 이를백업할경우중복데이터가각각백업 될수도있다. 데이터센터에서관리하는백업자료의경우약 80~90% 이상의데이터 가중복되는데이터라는조사결과가있으며, 이에따라업무에필수적인중복되지않은 데이터는전체저장된데이터의 20% 이내수준임을알수있다. 분 44

55 데이터압축을통한데이터의관리는데이터의규모가큰행정, 기술업무등의데이 터의양을줄이는데효과가있으며, 압축을통해최대 40~60 % 의데이터양을줄일수 있다. 또한, 데이터센터의통합이나가상화를통해데이터중복의일부를해결할수있 으나데이터에대한통합된관리와가시성을확보하지못할경우데이터의비효율성에 대한근본적인해결은불가능하다. 이에따라보다궁극적인데이터의효율적관리를위해서는데이터에대한통합적관 리및가시성의확보가필요하며, 관리와통합되고단일화된데이터관리정책이필요하다. 그린데이터센터구축을위해서는데이터의효율적 데이터의효율향상을위해사용중인데이터의중복제거나불필요한데이터의삭제 가필요하다. 데이터의경우장기간운영에따라시스템에불필요한데이터나중복된데 이터가지속적으로발생하므로이러한데이터를삭제 정리및분할하여데이터를효율적 으로관리할수있다 애플리케이션의효율적관리 애플리케이션의효율적인운영을위해서비스형소프트웨어(SaaS), 서버기반컴퓨팅 (Server Based Computing), 클라우드컴퓨팅을검토할수있다. 서비스형소프트웨어또는클라우드컴퓨팅환경에서는소프트웨어를라이선스로구매하는방법대신필요한서비스를필요한시간만큼구매해서사용할수있는환경을제공하므로애플리케이션의활용도및에너지효율을극대화할수있으며그린데이터센터구축에기여할수있다. 서비스형소프트웨어는소프트웨어를라이선스로도입하여사용하지않고필요한시간 만큼소프트웨어가운영되는시스템을서비스형태로사용하고비용을정산하는컴퓨팅방 식이다. 이방식은 IT 자산을별도로구매, 운영하거나소프트웨어라이선스를구입하여 설치하고사용할필요가없는환경을제공한다. 그러므로 IT 자산및소프트웨어의사용하 지않는시간에대한자산보유에따른비용지출이나자산운영의불필요한낭비를제 거할수있어친환경데이터센터를위한효율적운영환경중하나로검토되고있다 고효율의 IT 인프라 그린데이터센터의에너지효율향상을위해서는데이터센터내에서사용되는개별 장비의에너지효율이중요하다. 특히, 서버나스토리지와같은컴퓨팅자원의경우데이 터센터에서에너지사용량이높아이러한인프라장비를적절히관리하는것은그린데 이터센터구축을위해매우중요하다. 데이터센터내의서버들은에너지사용량이처음정해진범위의에너지를일정하게소모 45

56 하며, 대부분의인프라장비는에너지소모량이높은경우가일반적이다. 또한, 도입시 에너지효율이정해지는경우가대부분이며오래된장비일수록에너지효율이낮다. 에따라그린데이터센터의구현을위해서는도입단계에서에너지효율이높은장비를 선정하고운영하는것이바람직하다. 이 개별 IT 인프라의에너지효율극대화를위해 IT 인프라신규도입시에너지효율이 극대화된친환경적인장비의도입은필수적이며, 에너지효율이높은 IT 인프라를도입하 기위해점검해야할사항으로는다음과같은항목이있다. 표 4.4. 고효율 IT 인프라도입을위한점검사항 분야항목내용 도입장비별에너지사용량및효율 서버별전력사용량및효율 중앙처리장치(CPU) 별전력사용량및효율 랙(rack) 별상면공간, 전력및발열량 도입장비의서버별전력사용량및효율검토. 서버의정상적인작동을위해사용되는총전력량및효율 도입장비의중앙처리장치당전력사용량및효율검토. 전체전력사용량/ 중앙처리장치수, 멀티코어방식일때는코어단위로계산 도입장비의랙(rack) 별상면공간또는장비크기( 가로* 세로* 폭), 전력사용량(Watt), 발열량(BTU) 에대한검토 도입장비별그린규제준수여부 기후보호스마트컴퓨팅 (Climate saver smart computing) 에너지스타 (Energy Star) 유해물질사용제한지침 (RoHS) 신화학물질관리제도 (REACH) 전자전기폐기물처리지 침 (WEEE) 구글, 인텔, MS, HP, IBM 등이참여하여에너지효율성이높은컴퓨터기술개발과상용화를추진하는프로젝트로서개인용컴퓨터 (PC) 전원공급장치의에너지효율을최대 90 % 까지서버의경우 92 % 를목표로함 미국환경청(EPA) 이관리하는에너지효율성표시로서 1992년컴퓨터를시작으로현재 35개이상의품목에적용. 에너지스타프로그램가입후인증을받으면사용가능 유럽연합에서시작된유해물질제한규정으로전기전자제품폐기물의처분과재활용과정에서환경문제를일으킬수있는 6개의특정유해물질의사용을제한하는지침. 6 개물질은납, 수은, 카드뮴, 6가크롬, 폴리브롬화비페닐(PBB), 폴리브롬화비페닐에테르 (PBDE) 유럽연합에서시작되었고, 유럽연합의경우등록되지않은물질은시장에서판매할수없게하는환경법규 전기전자제품의폐기물에대한지침으로서유럽연 합에서실시된규제이며, 유럽연합의경우역내에서 버려지는전기, 전자제품에대한회수 처리를의무 화 46

57 분야 항목 내용 그린대기중앙처리장치(CPU) 가사용되지않을때중앙처리장중앙처리장치치의전력소모를최소화 (Green idle CPU) 도입장비별그린대기전력그린기술의 (Green idle power) 컴퓨터가사용되지않을때전력공급의최소화 적용도 그린대기입출력장치 컴퓨터가사용되지않을때관련된입출력(IO) 장치들 (Green idle I/O) 의사용최소화 그린대기스토리지 (Green idle storage) 저장장치가사용되지않을때사용전력량을최소화 전력계획 (Power planning) 사용하는전력에대해사전계획하고운영할수있는환경제공 도입장비별전력관리기술의적용 도입장비별쿨링기술 전력관리 (Power management) 전력공급효율 전력측정 (Power measurement) 전력조정 (Power regulation) 전력캡핑 (Power capping) 수랭식 공랭식 폼팩터 (Form factor) 전력관리를통해불필요한전력을최소화하여전력활용최적화 전원공급장치의입력전력에대한출력전력의비율로고효율전원공급장치제공 사용중인전력에대한실시간측정기능제공 전력조절기반의안정적전력공급을통한전력손실최소화 최대전력소비량제한기능. 사용량기반으로한계치를설정함으로써과다공급되는에너지를제한 물을냉매로사용하는냉각방식 공기를이용한냉각방식 부품의크기에대한규격. 냉각에유리한방식으로최적화하여에너지효율극대화 전력전달체계 AC/DC 변환횟수 전력공급의중복및중복차단 교류 직류간전력변환회수최소화 전력의이중화를통한위험방지와불필요한중복제거를적절히선택 재활용및폐기 자원의재활용및적절한폐기는그린데이터센터의환경오염을줄이고이산화탄소 (CO 2 ) 발생을줄여줄뿐만아니라재활용을통한자원의효율을높이는효과가있다. 또한, 다양한친환경규제에적절히대응하기위해서는자원의재활용을촉진하고적절한폐기방안을수립하여야한다. IT 자원의폐기를위한방법으로자산매각이나기부등의방법이활용되나기업의보안문제에있어주의해야하는부분이있다. 오래된제품을폐기할때에는해당시스템 47

58 내에존재할수있는납과같은중금속을어떻게재처리할것인가를규정하고제도적장 치로실천할수있어야한다. 제품의생산단계에서부터유해물질을규제하는지침관련해서유럽연합(EU) 의경우 유해물질사용제한지침(RoHS, Restriction of Hazardous Substances) 를시행하고있 고, 일본의경우전기 전자기기화학물질표시방법(J-MOSS, Japanese industrial standard for Marking Of Specific Chemical Substances) 를시행하고있으며, 특정유 해물질이포함된제품의역내반입이나거래를통제하고이를어길경우강도높은제 재를하고있다. 특히전기, 전자제품에대해서는세계적으로재활용을촉진하고폐기물의적절한관리 를위한규제를시행하고있다. 예를들면유럽및중국의경우전자전기폐기물처리지침 (WEEE, Waste Electrical and Electronic Equipment), 일본의경우가전제품리사이클 법, 미국캘리포니아의경우전자제품폐기물재활용법(EWRA, Electronic Waste Recycli ng Act) 를통해전기, 전자제품의재활용을촉진하는규제를시행하고있다. 적절한재활용및폐기를통해환경오염방지및자원의활용도를높일수있는데, 적절한지침및제도를통해지켜질수있다. 자원의재활용촉진및폐기물감소를위 한지침에는다음과같이사항이활용될수있다. 이는 표 4.5. 자원의재활용촉진및폐기물감소를위한점검항목사례 분야점검항목의사례효과 재활용 폐기 관리 IT 자원의재활용이나재생을위한절차 IT가발생시키는폐기물의총량에대한평가 자원절감 폐기물감소 구매활동 에너지비용을최소화할수있는지역공급자활용극대화여부에너지비용을최소화할수있는공급자와의거리에따른우선권부여 에너지절감 에너지절감 구매프로세스시재활용촉진및폐기물을 줄이는그린구매시행 자원절감, 폐기물감소 IT 인프라 관리 IT 인프라리스트및 IT 인프라의친환경기술적용여부관리데이터센터의가상화활용여부데이터센터의설비수, 용량에대한최적화여부 개별 IT 인프라의그린화가상화를통한자원재활용에너지절감 48

59 분야점검항목의사례효과 IT 인프라 운영 전력절약을위한절차, 지침자원및에너지절감 데이터활용, 관리, 보관최적화폐기물감소, 재활용촉진 프린터, 복사기사용최적화폐기물감소, 재활용촉진 5. 그린데이터센터구축 데이터센터는일반적인건물과마찬가지로한번구축하면최소 20년이상사용하므로 초기에구축할때에너지효율을고려하여적용한다면그효과는사용기간내내지속될 것이다. 데이터센터의입지를선정할때부터외부의환경을충분히고려하여다른곳보다에너지 효율을높여야하며, 건축부문에서는친환경건축요소에대해면밀한분석을통해적용 하여야한다. 또한데이터센터의설비중에서공조및전기시설도데이터센터의용도와 규모를고려하여가용도수준에맞추어적절한용량과적합한방식의설비를구축하여야 한다 일반부문 일반적으로건물을리모델링하거나새롭게지을때는기능적인요구조건이건물의외 관과구조에큰영향을미친다. 데이터센터에서요구하는기능적인조건을그린건축의 관점을고려하고구현하는것이그린데이터센터설계의시작이다. 따라서데이터센터 의설계초기단계부터에너지효율을고려하여야하는것은매우중요하다. 최근논문에따르면실제로건축설계단계에서달성되는에너지절약은매우크고특 히, 전과정을고려할때가장많은에너지를절약할수있는단계는기본설계 (Schematic Design) 와세부설계(Design Development) 단계로서그구성비가 30~50% 정도가되고있음을알수있다. 따라서기본설계와같은설계의초기단계에친환경 적요소들이고려되어야한다. 표 5.1 건축설계단계별가능한에너지절약 단계 절감효과 기획단계 (Pre-Design Phase) 0~10% 기본설계단계 (Schematic Phase) 40~50% 세부설계단계 (Design Development Phase) 30~40% 시공관련서류작업단계 (Construction Document Phase) 0~10% 시공단계 (Construction Management Phase) 0~10% 시공후단계 (Post Construction Phase) 10~20% ( 출처: 에너지요소를고려한그린빌딩설계(ECD) 원리, 2005, 정광섭교수) 49

60 그린빌딩인증제도 국내외에는친환경건축물에대한인증기준이이미정립되어있다. 미국그린빌딩 위원회가만든평가기준인친환경건축물인증기준(LEED) 은현재전세계적으로가장 큰영향력을발휘하는친환경건축관련인증이며 1998년버전 1.0으로시작하여 2009 년 4월버전 3.0 까지지속적으로발전해왔다. 국내의그린빌딩인증기준은국토해양부와환경부가운영하는 친환경건축물인증 기준 이며, 2002년 1월부터인증제도를시행하였으며 2006년에는판매시설및호텔과같 은숙박시설에까지단계적으로확대시행되고있다. 현재데이터센터를위한평가기준 은없으며주거복합및업무용건축물기준에준해평가되고있다. 아래표 5.2 는 친환경건축물인증제도 의평가기준과배점이다. 심사기준에의하 여인증기관에서항목별로평가및점수를부여한다. 인증등급은 100점만점으로 65점 이상은우수, 85 점이상은최우수로분류된다. 표 5.2 국토해양부와환경부의 친환경건축물인증제도 주요평가항목및배점 - 건폐율: 대지면적에대한건축면적의비율. 건축밀도를나타내는지표의하나 - 녹지공간율: 대지면적에대한녹지의비율 - 비오토프(Biotope): 도심에존재하는인공적인생물서식공간 - 온열환경: 냉 온방과관련된것으로온도, 습도, 기류로측정 - 소리환경: 업무에수반되는소음환경 50

61 입지조건 일반적으로데이터센터는안정성을고려하여재해발생의가능성이낮은지역에위치하 여야하며, 또한전력, 통신과같은인프라가우수한지역에위치하는것을권장하고있 다. 그러나최근에는그린데이터센터관점에서냉각의효율성을높일수있는기후조 건과지형이데이터센터의입지를선정할때있어고려되어야한다. 일반적인데이터센터의입지조건에대해서는아래내용을참고바라며본표준에서 는추가로그린데이터센터관점에서고려되어야하는사항들에대해설명한다. - 충분한전력, 통신회선, 용수공급가능지역일것 ( 전력공급원이두곳이상일 것, 두개이상의통신업체를사용해대역폭의무한한공급이가능한곳) - 재해복구센터, 본사등의타건물과의업무연계및이격거리고려 ( 실시간 이중화를위한비용절감( 네트워크비용등) 을위하여주센터와백업센터간의 거리고려위치선정 ) - 재해발생가능지역 ( 화재, 소음, 공기오염, 수해, 지진, 진동) 회피 - 지하철, 전동차, 항공로, 무선안테나주변배제 - 가스저장소, 전기로및화학공장, 용접장, 목조건물지역배제 - 철로, 혼잡한고속도로, 공항주변배제 - 소방서, 경찰서등과인접지역일것 - 무선안테나설치시통신장애가없는지역일것 기후조건 냉각효율화를위해필요한지역의기후( 온도, 습도, 풍향, 강우) 를고려한부지선정이 이루어져야한다. 해당지역의기후조건에서외기도입이나예비냉각(precooling) 을이 용할수있는기간이타지역에비해더길어질수록유리하며이는각지역의기후데이터 를기준으로평가된다. 또한해당부지에불어오는바람의주방향과평균풍속, 일사량등의자료를통해센 터건물의방향과배치가이루어진다. 자연재해의가능성이적은지역중평균강우량등 이많아우수도입이용이한곳을선택하는것이유리하다. 평균기온이높은지역에비해 낮은지역이유리하며, 사무실의자연환기, 풍력발전등을고려한다면해당지역의기 본풍속이높은지역을선택하는것도유리하다. 51

62 건물배치 지형의형태에따라주변의환경은기후조건이다를수있다. 이러한지형형태를고려한배치로미세한기후의차이를조절하고에너지효율적인건물이될수있다. 호수나강, 바다등이있을경우물이열매체로작용하여냉각에효과가있다. 호수나바다에서바람이불어오는곳에위치한대지는겨울에따뜻하고여름에서늘하므로데이터센터건물외부와의열교환이유리하다. 따뜻한계절에호수나바다의연안지역은호수에서육지로불어오는바람의영향즉, 대규모의난기류와한기류의기단이이동하는것에영향을받게된다. 이현상으로공기를냉각시키는효과를가져와여름철에주변의온도가다른지역에비해낮아유리하다 건물방위 건물내의일사와일조는시간, 계절방위에따라달라지는데특히 1년내내열평형이 잘이루어지기위해서는방위설정이중요하다. 건물의최적방위는대지조건과건물의 유형및형태에따라일률적으로설정하기는어렵지만, 보통우리나라의기후조건에서 는방위별로받는일사량을조사한결과남향면에수직으로도달하는일사량이겨울철 에는가장많고, 여름철에는가장적으므로난방과냉방에대한부담을덜어줄수있다. 남향이가장유리하고서향이가장불리하고동향은서향보다유리하다. 데이터센터건물은형태와그축방위에따라냉방의최대부하가크게변한다. 그림 5.1은방위각도변화와공조면적당최대냉방부하를나타낸것으로건물의방위는정 남향, 건물의형태는 1:1로계획하는것이냉방에가장유리함을보여준다. 52

63 ( 출처: 그린빌딩과설비시스템, 정광섭, 성안당 2009년 1월 10 일) 그림 5.1 방위와장단변비에따른공조면적당최대냉방부하 5.2 건축부문 건물의에너지절감방안 옥상및벽면녹화 옥상녹화란건물의옥상, 주차장상부에건물의구조에영향을미치지않도록인공지 반을조성하고잔디나초목을심어녹화하는기술을말한다. 옥상및벽면녹화의효과는 건물의에너지절약과구조체보호, 이용자에게안락함을주는동시에도시의녹지제공, 대기의정화, 열섬효과의경감등이있다. 그러나옥상녹화는수목의유지관리방안 확보, 하중부하의관리, 누수발생대비, 강풍시수목및토양의비산대책등이필요 하므로유지관리에시간과노력이필요하다. 53

64 그림 5.2 옥상정원을적용한사례 이중외피시스템(Double Skin System) 외부와내부사이에공간층을하나더두어서그공간층을통한공기의대류를이용하는것이이중외피이다. 기본적인원리는여름에는더블스킨내부에서더워진공기가위로상승해서배출되면서실내의더운공기가같이나가면서온도를낮춰주고, 반대로겨울에는더워진공기가실내로들어오게해서에너지절감효과를가져온다. 주로대형사무소나빌딩등의에너지소비가많은건축물에서는이중외피시스템을이용해에너지의절감을도모한다. 그림 5.3 이중외피를적용한사례 54

65 복층유리(Double-glazed glass) 태양이복사에너지로지구를따뜻하게하는것과같이높은온도의물체가낮은온도 의물체로열을전달하는작용을복사라고한다. 창문을통해서열을얻고잃는것의대 부분은복사에의해서이루어진다. 저복사코팅(Low E-coating) 은유리위에증착시킨얇은금속막이며, 복사열을반사하 는거울의역할을하는데, 날씨가추우면복사열을실내로반사하고, 날씨가더우면외부 로반사한다. 저복사코팅은냉난방비를절약해주며, 복층유리에이코팅을하면비용 이덜들면서도투명한삼중유리(Triple-glazed glass) 와같은성능을갖게된다. 그림 5.4 복층유리단면도및사례 태양광을이용한조명에너지절감방안 태양광선반 (Light Shelf) 태양광선반은수직창의상단하부에설치된광선반으로부터반사된태양광을내부 공간으로유입시켜사용하는에너지절약적인조명장치이다. 자연광을실내에서효율적 으로사용할수있는범위는창문에서 4~6 m 정도까지이며, 인공조명에비해빛의질적 인측면에서발광효율이높으며시공이용이하고, 설비비용이적게들어저가의비용으 로양질의조명환경과전기에너지의절약효과를얻을수있다. 55

66 그림 5.5 태양광선반시스템구성및설치사례 아트리움 (Atrium) 아트리움은유리지붕과같은투명체를이용하여지붕부분을유리로덮은중정 (Covered Courtyard) 으로자연채광과자연환기가가능하므로 에너지를절약하고쾌적 한환경조성을조성할수있다. 아트리움을이용한건축물에서해결되어야할가장큰문 제점의하나는바로아트리움공간의과열현상이다. 여름철에하루종일아트리움공기의 온도를외기온도보다낮춘다는것은매우어렵다. 그러나만일적절한차양장치를설치 하고자연통풍을이용한환기를유도한다면실내환경조건을향상시킬수있다. 56

67 그림 5.6 아트리움을적용한사례 물의순환이용 중수이용시스템 중수란배수나하수를고도처리하여이것을세정용이나잡용수로공급, 이용하는것을 말한다. 원수로는폐수, 오수, 하천수, 지하수, 우수등을이용할수있으며사용용도는 인체의안정성을고려하여주로수세식화장실용수나에어컨냉각용수, 청소 세차 살수 조경 소방용수로범위를한정시켜사용하고있다. 중수도설비를이용한친환경데이터 센터는중수사용량만큼하수발생량이감소하여하천의오염부하를감소시키는효과를 가질수있으며주변환경을위하여이러한물을사용하여더욱쾌적한환경을유지할 수있다. 또한중수시스템을이용한절수효과는약 20 % 정도로알려져있는데, 물을 많이쓰는데이터센터의경우에는냉각용수사용량을절약할수있어절수효과가이보다 크다고알려져있다. 또한냉각수는일반적으로여과및염소처리정도의간단한처리로 써중수로써재이용도간단한편이다. 2008년마이크로소프트사가텍사스주샌안토니오에구축한데이터센터에는중수 이용시스템을도입한곳으로 1 달에 3,000만리터의물을재활용하여데이터센터의냉 각에사용한다고한다 우수이용시스템 우수이용시스템은지붕에내린비를침전ㆍ여과처리한후에우수저류조에모아두 었다가음료수이외의생활잡용수로이용하는것을말한다. 예를들면화장실용수, 냉각 탑보급수, 식물살수, 융설용수, 세차용수, 연못수, 소화용수등여러용도로활용하여상 수로충당하던물사용량을절감하고, 우수및오염물질의유출을저감하는기술이다. 미국새크라멘토에위치한 ADC(Advanced Data Cebters) 사는우수시스템을도입하여조 경용수, 화장실용수뿐만아니라냉각탑에도이용하고있다. 57

68 건물에너지관리시스템 (BEMS) 건물에너지관리시스템은업무용빌딩이나공장, 지역냉난방이라고하는에너지설 비전체의에너지절약감시, 에너지절약제어를자동화 일원화하는시스템이다. 이것에 의해건물내의에너지사용상황이나설비기기의운전상황을일원적으로파악하여그때 그때의수요예측에근거한최적인운전계획을신속히수립실행할수있어치밀한감 시제어에의해별도의인력소요없이건물전체의에너지소비를최소화할수있다. 건물에너지관리시스템은감시 제어서버를핵심으로한네트워크에의해서자동제어 를수행하여랜(LAN) 에의해멀리떨어져있는공장, 지사등의원격감시도가능케하는 도구이다. 그림 5.7 건물에너지관리시스템(BEMS) 구성도 58

69 5.3. 공조부문 공조방식의선택 데이터센터용의항온항습기를구동시키는방법으로우리나라에서사용하고있는대표 적인방법으로는공랭식, 수랭식, 냉수식등이있다. 각각의원리와특징, 장단점을비교하 여각각의환경에서최적의성능과최저의비용으로운영할수있는방법에대하여설명 한다 공랭식 공랭식응축기는대기중의공기를이용하여냉매를응축하는방식이다. 응축기는실외 에설치하여외기와열교환이이루어지도록하여야하며, 공기의순환방식에따라자연 대류식과강제대류식을같이겸하도록설치된다. 항온항습실내기의냉동사이클과실외 기가 1대1 로설치되며개별운전및운용이가능하다. 그림 5.8 공랭식공조방식설비개념도 수랭식 물을이용하여냉매를응축하는방식으로냉동사이클은항온항습기실내기내부에갖 추어지며, 냉각수배관설비를사용하여항온항습기에냉각수를공급함으로써수랭식응 축기에서냉매를응축합니다. 냉각수의매체( 물또는부동액) 에따라공급되는유량에차 이가있으나방식은동일하다. 냉각탑의용량에여유가있어야하며, 냉각수순환펌프 및냉각탑의백업설비가필요하다. 59

70 그림 5.9 수랭식공조방식설비개념도 냉수식 항온항습기실내기내부에는냉동사이클없이지역냉수공급또는중앙공급식냉동 기에의한냉수 (5 또는 7 ) 를공급받아실내공기와열교환기를거쳐냉방하는방 식이다. 그림 5.10 냉수식공조방식설비개념도 방식비교 항온항습기는크게수랭식과공랭식으로나눌수있으며, 수랭식은부동액식과냉수공급 식으로나눌수있다. 각방식에대한비교표는아래표와같다. 60

71 표 5.3 공랭식과수랭식항온항습기방식별비교표 정보통신단체표준 ( 국문표준) 구분공랭식수랭식( 부동액식) 냉수식( 냉수공급식) 배관길이 ( 냉동효율성) 소음/ 진동 용량제어 20 ~ 30m 이내 실내기( 압축기 포함) : 높음실내기( 압축기 제거) : 낮음 스텝(Step) 제어, 완전 개별제어 펌프사용으로배관길이에무관함 압축기가실내기에위치하므로소음이발생함 스텝(Step) 제어, 실내기 개별제어 펌프사용으로배관길이에무관함 실내기에는 송풍기만 구성되므로 저 소음임 비례제어, 실내기개별제어 추가설비 ( 기본 : 실내기) 통합 E/G 타워, 펌프, 냉통합급냉기(Chiller), 펌프, 스토리지개별실외기, 냉매배관, 각수 드레인 가습기급수 탱크( 열저장수조탱크), 냉각수 드레드레인배관, 가습기급실외보충수급수배관, 인 가습기급수 실외보충수급수배관, 수배관실외분전반, 유수(Water 실외분전반, 유수( Water flow) 스위 flow) 스위치등치, 정유량밸브(V/V) 등 저온의냉매와직접열저온의냉매와직접열교환방식( 고온의냉매는실내열교환교환방식( 고온의냉매냉각수와실내기의쉘/ 튜냉수와열교환방식방식 ( 냉방기준) 는실외공기와열교브 (Shell/ Tube) 에서열교환 ) 환 ) 유지보수 유지보수의개소가많음. 유지보수의개소가보통유지보수의개소가적음. Chiller 및펌하자발생시다른장비임. 하자발생시다른프고장시전체장비의사용불능의운전으로 A/S의시장비의운전으로 A/S의상태가올수있음( 펌프는예비로바간적여유가많음시간적여유가많음이패스구성 ) 설비가간단하고비용이공랭식보다비싸고, 냉기존급냉기(Chiller) 설비투자비저렴함수공급식보다저렴함을경우에고가임운전비용보통보통 + 저렴 배관설비가없 인허가사항없음없음 관리요원자격선임자불필요자격선임자불필요 급냉기(Chiller) 용량이 40 냉동톤(RT) 초과시가스안전공사인 허가, 고압가스제조신고( 구청, 100 냉동톤(RT) 이상시에는허가사항) 및완성검사 법정냉동능력에따라자격선임요원필요 61

72 장단점비교 표 5.4 항온항습기별장단점 구분공랭식수랭식( 부동액식) 냉수식( 냉수공급식) 장점 단점 - 확장성유리 - 초기시설투자비가적음 - 보수관리가용이 - 연간유지보수금액이적음 - 장애발생시타시스템에미치는영향이적음 - 수배관이없으므로누수의위험이적음 - 타방식에비해항온항습효율이낮음 - 배관거리에제한을받음 - 소음이큼( 압축기(Compressor 내장시 ) - 적은구성품으로관리가편함 - 외기온도가시스템에미치는영향이적어안정적인운전이가능 - 배관거리에제한을받지않음 - 수리및점검이용이 - 초기시설투자비가많음 - 연간유지보수관리비가많음 - 장애발생시타시스템에미치는영향이큼( 이중화방안검토 ) - 별도의누수경보시스템이필요 - 연간운전비용이많음 - 소음이큼 - 외기온도가시스템에미치는영향이적어안정적인운전이가능 - 배관거리에제한을받지않음 - 초기시설투자비가대단히많음 - 연간유지보수관리비가많음 - 고압가스인허가사항에해당되며별도의안전관리자가필요 - 장애발생시타시스템에미치는영향이큼( 이중화방안검토 ) - 별도의누수경보시스템이필요 - 연간운전비용이대단히많음 - 냉동기설치장소( 기계실 ) 필요 - 용량증설( 추가설비) 이어려움 냉각탑비교( 수랭식, 냉수식) 냉각탑은수랭식과냉수식구성에서실내의열을실외의대기와열을교환하는설비로서크게밀폐형과개방형이있다. 냉각탑은가급적전산장비전용의밀폐형으로설치하는것이유리하다. 냉각탑방식별비교는아래와같다. 구분 냉각방식 수질 보충수사용량 밀폐형냉각탑( 습식) 개방형냉각탑 - 냉각수가냉각코일내를순환하고코일외부에살수되는물을팬(fan) 으로 - 냉각탑에충진재와팬(fan) 을설치한구조로냉각수증발시켜코일내부의냉각수를냉각시를충진재상부에살수하고팬으로강제송풍함으로키는증발식냉각탑써냉각수를공기로직접냉각하는방식 - 외기온도가낮은때에는살수를정지하고외기만으로냉각수를냉각 - 냉각수는대기와직접접촉하지않으므로 - 냉각수가대기에직접노출되어대기중의먼지나오양호한수질을유지할수있음염물질에쉽게오염될수있음 - 냉각수가밀폐되어증발및비산에의한물의손실이적음 - 냉각수의직접냉각에따른물의증발과비산량이 - 단, 여름철사용시살수장치사용으밀폐형냉각탑에비하여많음( 약 2 배) 로증발및비산에따른손실량발생 62

73 구분 가격 밀폐형냉각탑( 습식) 개방형냉각탑 - 설치비용이높음( 개방형냉각탑의약 3배가격 - 설치비용이낮음 동절기동파방지 - 밀폐회로이기때문에비산에의한냉각수의손실이없으므로부동액을장치 ( 배관) 내에주입하여사용할수있어동파에대한우려가없음 - 또한비산이없기때문에겨울철에장비주변에결빙현상이없음 - 개방회로이기때문에비산에의한냉각수의손실이발생하므로부동액을장치( 배관) 내에주입하여사용할수없어동파의우려가있음 - 또한비산으로인하여겨울철장비주변에결빙현상이발생되며안전사고의위험이있음 - 특히겨울철에동파방지및온도조절을위해수조내에전기히터를설치하여야함 냉각수온도조절 기타사항 사용예 - 팬(fan) 및모터가여러개로구성되어 - 팬(fan) 및모터가 1개로구성되어팬제어만을통한있어팬(fan) 및살수장치제어를통하온도조절이가능하기때문에세밀한온도조절이불여세밀한온도조절이가능하며사후가능하며사후관리가비효율적이고운전및사후관관리가용이하고운전경비및사후관리경비가많이듦리경비가적게듦 - 외기의혼입과비산, 증발에의하여여러오염물질 - 냉각수오염에따른설비의수명단축및이농축되므로냉각계통의부식과장애에대한수장애발생( 열교환효율저하) 이상대질관리가필요하며밀폐회로에비하여상대적으로적으로적음설비의수명이단축됨( 배관의부식및스케일누적에 - 살수장치의사용으로냉각코일표면따른유량감소, 세균감염) 에스케일이발생하며, 이것이누적되면 - 수질의오염으로충진재에슬러지등이누적될경우열교환능력저하의원인이되므로 Fin 효율이저하되므로정기적으로충진재를교체하여야세척이필요함함 - 사계절용( 전산시스템용) - 여름철냉방용( 일반공조시스템) 63

74 냉동기비교( 냉수식) 구분터보냉동기직화식냉온수기흡수식냉동기스크류냉동기왕복동식빙축열시스템 물을냉매로흡물을냉매와흡수수제로리튬브제로리튬브로마로마이드수용이드수용액을사전기모터로스전기모터로액을사용하여용하여장비내의크류를회전시원심식압축장비내의압력압력을고진공상켜압축하는방기를구동시을고진공상태태로유지시켜물식. 회전운전켜냉열원을로유지시켜물로방식이쉽게증발할에의한압축으생산하여부이쉽게증발할수있도록하여로냉열원을생하측에직접수있도록하여이증발잠열을산하여부하측전달하는방이증발잠열을이용하여냉수를에직접전달하식이용하여냉수만들어냉방부하는방식를만들어냉방측에직wjq 공급부하측에직집하는방식공급하는방식 전기모터로실린더내의피스톤의왕복운동으 압축작용을하여저온의냉열원을생산하여부하측에전달하는방식 냉동기와축열조를설 치하고 야간에 심야 전력을이용하여얼음 을축열조에저장했다 가다음날 주간에 열 교환기를통하여저온 의 냉수를 공급하는 방식 열원전기가스, 오일증기, 온수전기전기전기 냉매 장점 단점 R-123, R-134a ㆍ설치예가많아운전경험이풍부함ㆍ초기투자비가저렴ㆍ설비가간단ㆍ수명이긺ㆍ고압가스법과무관ㆍ설치면적이적음 ㆍ저압냉매사용으로안전ㆍ대용량에적합 ㆍ건물의수변전용량이큼ㆍ저부하운전 ㆍ건물의 물 +LiBr 물 +LiBr R-22, R-134a R-22 수변전 설비용량이적음ㆍ초기투자비가적음 ㆍ냉, 난방이 1대로가능함ㆍ진동및소음이낮음ㆍ부분부하운전 이좋음ㆍ프레온 냉매를 사용하지 않아 오존층 파괴로 인한 환경문제 배제ㆍ운전경비가적음ㆍ정부혜택대상ㆍ고압가스법과무관 ㆍ운전에 숙련을 요함ㆍ연도및환기설비필요 ㆍ건물의수변전설비용량이적음ㆍ초기투자비가적음ㆍ진동및소음이낮음ㆍ부분부하운전이좋음ㆍ프레온냉매를사용하지않아오존층파괴로인한환경문제배제ㆍ운전경비가적음ㆍ고압가스법과무관 ㆍ운전에숙련을요함ㆍ결정사고우려가큼 ㆍ회전운동에의한압축으로소음과진동이적음ㆍ무빙파트 ( M o v i n g Part) 가적어 유지보수에유리ㆍ수명이길고고장이적음ㆍ서징 (surging ) 음 현상이 없 ㆍ초킹 (chockin g) 현상이없음 ㆍ증발온도및응축온도의범위가큼ㆍ슬라이드밸브에의한용 량제어가용이ㆍ대체냉매적용시윤활유만교체 ㆍ설치예가많아운전경험이풍부함ㆍ가격이저렴ㆍ저온사용가능 (-15 o C ~ 20 o C) ㆍ초기 투자비ㆍ왕복 운동으로 가 비쌈( 대용 압축기 소음, 량 : 300냉동 진동이큼 톤(RT) 이상) ㆍ부속품이많음 BRINE,R-123, R-134a ㆍ피크치(Peak) 부하에대응이쉬움ㆍ부하변동이심한경우에도안정적인냉방가능 ㆍ연간운전비저렴 ( 심야전력요금) ㆍ하절기전력 평준화 에기여 ㆍ심야에 값싼 요금 이용ㆍ정부지원및원대상 한전지 ㆍ설치면적이가장넓음축열조.( ) ㆍ축열손실발생ㆍ시스템구성이복잡 64

75 구분터보냉동기직화식냉온수기흡수식냉동기스크류냉동기왕복동식빙축열시스템 이 어려움이하 (25% 는곤란 ) ㆍ계절관리휴 ( 지와개시 ) 가번거로움 ㆍ연간운전비가가장많이듦 ㆍ결정사고우려가큼ㆍ효율이기계식에비해나쁨ㆍ연도, 연돌설 치, 구성필요ㆍ별도의연료공급장치필요ㆍ냉수출구온도 5 o C 이하불가 ㆍ효율이기계식에비해나쁨ㆍ냉수출구온도 5 o C 이하불가 ㆍ오일분리기가필요ㆍ고압가스법적용 ㆍ밸브, 마모우려 피스톤링 ㆍ오일펌프필요ㆍ유압스위치필요ㆍ고압가스법적용 하여유지관리가어려움ㆍ초기투자비가타방식에비해고가임ㆍ고압가스법적용대상 (R-22) 냉매비교( 공랭식, 수랭식) 공랭식과수랭식항온항습기의내부에는실내의열을효과적으로배출하기위한냉매 가사용된다. 공랭식과수랭식을모두직팽식(Direct Expansion) 이라고통칭하며냉매의 종류에따라가격및냉각효율, 법규의제한등이있으므로각각의장단점을파악하여 최적의냉매를선택하여야한다. 특히냉매의특성상오존층을파괴할수있는 R-22 냉 매의사용은향후국제규정및국내규정에의하여사용이제한되므로도입시신중히고 려하여야한다. 각냉매의특성을비교, 요약하면아래와같다. 구분 R-22 R-134a R-404a R-407c R-410a 냉매타입 HCFC HFC HFC HFC HFC 종류 단일냉매 (Pure Fluid) 단일냉매 (Pure Fluid) 비공기혼합냉매 (Non-Azeotropic) 비공기혼합냉매 (Non-Azeotropic) 비공기혼합냉매 (Non-Azeotropic) 오존파괴지수 (ODP) 지구온난화지수 (GWP) 0.05 ( 규제대상) 1,700 ( 비규제대상) 0 ( 비규제대상) 1,300 ( 비규제대상) 0 ( 비규제대상) 4,700 ( 비규제대상) 0 ( 비규제대상) 1,370 ( 비규제대상) 0 ( 비규제대상) 1,730 ( 비규제대상) COP ( 성능계수 ) 냉동능력 독성 / 가연성 A1/A1 ( 독성낮음/ 가연성없음 ) A1/A1 ( 독성낮음/ 가연성없음 ) A1/A1 ( 독성낮음/ 가연성없음 ) A1/A1 ( 독성낮음/ 가연성없음 ) A1/A1 ( 독성낮음/ 가연성없음 ) 65

76 공조방식에따른비용비교 공조방식에따라초기도입비, 운영비, 항온항습기비용이크게차이가난다. 그러나, 도입현장여건에따라그비용의차이가달라지기때문에일괄적인기준을제시하는 것은불가능하며, 일반적으로아래와같은기준으로각건물에최적화된방식을선택하 게된다. o o o o 공랭식 - 초기도입비가가장저렴하나운영비용이크고, 관리해야하는설비가많아짐 - 항온항습기와실외기간의거리에제약이있으므로소규모전산실에적합 수랭식 - - 초기도입비는공랭식과냉수식의중간 운영비용은공랭식과냉수식의중간 - 냉각탑및순환펌프류의관리가필요하므로전문담당직원이필요 냉수식 - 초기도입비가가장크나, 항온항습기의대수가많아질수록전체운영비용이다 른방식에비해낮아짐 - 냉동기, 냉각탑, 냉수및냉각수펌프관리를위한전문담당직원필요 - 특히냉동기의경우고압가스관리법에의한고압가스자격증소지자필요 결론 - 소규모전산실( 항온항습기 10 대미만) 의경우에는건물여건이가능하다면공랭식 시스템설치가유리 - 중 대규모전산실( 항온항습기 10 대이상) 의경우에는건물환경에따라냉수식또 는수랭식으로구축하는것이운영비용절감가능 항온항습기의선택 항온항습기의냉각방식( 공랭식, 수랭식, 냉수식등) 을선택하였다면전산실등에설치 될항온항습기를선택하여야한다. 항온항습기를선택할때에는여러사항을고려해야하 며, 각각의기기에는장단점이존재하므로선택시신중하여야한다. 대부분의항온항습기 는설치후 7~15 년간사용하므로장기적인관점에서장비를선택하여야한다. 일반에어컨을전산실에설치하는경우가있는데이는바람직하지않다. 전산장비에서 발생하는열은습기를머금지않은건조한열( 현열) 이며, 항온항습기는현열을위주로열 을제거하는반면인체나대기에서유입되는습기를머금은열( 잠열) 을해소하기위한에 어컨은잠열의비중이높게작동한다. 66

77 또한항온항습기는 24 시간, 365 일작동을예상하여설계된반면, 에어컨은일부시간의 작동만을위해설계되어있다. 따라서에어컨을사용하면불필요한에너지낭비뿐만아 니라전산장비의보호에이상이발생할수있다 선택기준 o 냉방능력 - 대부분항온항습기선택시 RT 를기준으로선정을한다. 그러나냉방톤(RT) 이라는 표현은 1 냉방톤(RT) 을얼마로계산하느냐에따라달라지게되므로정확한표현이 아니다. - 항온항습기제조사별로같은 20 냉방톤(RT) 이라고하더라도각각의냉방능력은차 이가발생하게된다. 따라서냉방톤(RT) 이라는표현보다는 kcal/hr 단위또는 kw/h 를사용하여야한다. - 냉방톤(RT) 은정확하게표현하면 3024 kcal/hr이며 1kW는 860 kcal/hr 이다. 따라서 20 RT 항온항습기는 20 x 3024 = 60,408 kcal/hr 또는 60,408 / 860 = 70 kw/h의 냉방용량이되어야한다. - 각항온항습기제조사의모델별로냉방톤(RT) 과 kcal/hr, kw를병기하고있으므로 냉방능력산정시반드시확인하여야한다. o 건구온도와상대습도 - 또하나중요한점은항온항습기운전조건이다. 항온항습기가어떠한상태의운전 조건에서 20 RT 의냉방용량을발휘하는지확인하여야한다. - 건구온도는항온항습기로회수되는뜨거운공기의온도라고이해하면된다. 항온항습 기제조사의냉방용량표에는건구온도가표기되어있다. 일반적으로건구온도가 높으면항온항습기의냉방능력이커지게된다. 따라서같은냉방능력을가지는항온 항습기라면건구온도조건이낮은장비가냉방능력이큰장비이며이러한장비를 선택하여야한다. - 상대습도가낮으면전산장비가건조해져서정전기가발생할우려가있으며, 너무높 으면기판과소자의부식을촉진시키므로적정한습도유지가필요하다. - 항온항습기로회수되는공기의상대습도역시냉방능력에차이를발생시킨다. 일반 적으로각제조사에서는 냉방능력을서로비교하여야한다. 50% 를기준으로냉방능력을표기하므로동일한조건에서 67

78 표 5.5 냉방능력예시 o 풍량 - 풍량은바람의양을나타내는용어로 CMM(Cubic Meter per Minutes : 분당 1 입방미 터의바람이통과하는양) 이나 CMH(Cubic Meter per Hour : 시간당 1 입방미터의 바람이통과하는양) 으로표현한다. (1 CMM = CMH/60) - 풍량기준은전체전산기계실의면적, 층고, 이중마루의높이및설치될전산장비의 필요풍량에의하여결정되어야한다. 그러나현실적으로건물의구조적인부분은사 전고려가가능하지만전산장비의필요풍량을정확히예측하기란쉽지않다. 따라 서대부분풍량기준은건물설계시기계설비부서의도움을받아필요풍량을산 정하게된다. - 풍량은항온항습기의모터크기와관련이있으므로무조건크게한다고바람직하지는 않다. 풍량이커지면에너지소모가많아지게되므로최적의풍량을선택하는것이 중요하다. 일반적으로 20RT 항온항습기의경우 200CMM 이상의장비를사용하나이 는현장상황에맞도록선택하여야한다. o 가습기 - 항온항습기에는습도를조절하기위한가습기가포함되어있다. 일부외장설치형 가습기를별도로운영하며항온항습기내부의가습기를제거하는경우가있지만사 전에검증이없는상태의분리형가습기운영은습도조절에실패할수있으며에너 지를더욱많이소비할수있으므로주의하여야한다. - 항온항습기용가습기는우리나라에서는일반적으로전자전극봉식가습기가사용되 며일부기동의경우적외선가습기를사용한다. 각각의특징은다음과같다. 68

79 기본조건전극봉 (Steam Canister) 적외선 (Infrared) 원리 장점 단점 - 가습기내에저수된증기실린더의전극에교류를통전하면수중의불순물은 - 가습기내수조상부에설치된근적외선히터및반사판운동을하고이운동에너지는열로변에의해수면으로근적외선을조사환되어물자체가발열체가되어증기 - 물은적외선을흡수하고물표면에서순간가열되어를발생증기발생. 발생한증기는송풍기기류에의해송출되 - 증기는분무관또는본체의팬(fan) 으로어증발가습하는방식송출되어증발가습하는방식 - 간편한캐니스터교체 - 간편한조작및고장이거의없음 - 순간가습감도및동작이빠름 - 센물, 단물상관없이작동 - 램프교체용이 - 소비전력이적음 - 가동시간이길며가습기정지후에도잔여증기발생함 - 수질에민감함( μmho( 마이크 - 적외선램프교체주기(36 개월) 로모), 권고) - 고가의항온항습기비용 - 캐니스터교체비용 - 소비전력이큼 - 스케일고착으로인한고장 o 가습기를사용할때유의해야할점은유지보수를통하여가습기의성능저하가발생하지않도록하는것이다. 항온항습기대부분의장애발생부품은가습기이며이는정기적인유지보수를통하여충분히방지할수있는요소이다 공조용량산정 공조용량의산정은대부분전산부하의발열량으로계산하게되며일정부분의안전율 을감안하여용량및대수를산정한다. 그러나전산부하외에도전산실의위치, 창문을 통한태양열에의한부하, 전산실의위치 ( 몇층) 에따라부하량이달라지게되며, 이는 전문공조설계회사에의해정확하게파악되어야한다. 표 5.10은전산부하및전산실규모에따른간략한항온항습기대수산정을위한참 고자료이다. 이표에의하여도출된항온항습기수량은공조설계사의산정규모와는다를 수있으며참고자료로만활용해야한다. 69

80 표 5.6 항온항습기용량산정기준표 정보통신단체표준 ( 국문표준) 번호구분값계산결과 1 Room ( ) m2 x 100 Kcal/hr/ m2 ( ) Kcal/hr 2 Light ( ) m2 x 25.8 Kcal/hr/ m2 ( ) Kcal/hr 3 People ( ) person x 102 Kcal/h ( ) Kcal/hr 4 Room Heat Load ( ) Kcal/hr 5 Machine Heat Load 실제전산부하량 ( ) Kcal/hr 6 Total Heat Load ( ) Kcal/hr 7 w/safety factor (10 ~ 20%) 6 x 안전율 ( ) Kcal/hr 8 Total RT ( ) RT 1 : 전산기계실의크기( 가로 x 세로) 2 : 전산기계실에설치된조명의면적( 일반적으로전산기계실과동일하게계산) 3 : 전산기계실에상주하는인원의수 4 : 1, 2, 3의합계( 기계실기본발열량) 5 : 전산기계실에설치될전산장비의총발열량 ( 전산장비의전력소모량 kw/h x 860kcal/h) 6 : 전체발열예상량 7 : 여유율( 보통 10%~20% 로산정, 최소항온항습기 6대당 1 대의예비장비권고) 8 : 항온항습기필요량 = 전체계산부하(kcal/hr 3024kcal/hr = RT) 참고 : 1kW/h = 860kcal/h, 1RT = 3024kcal/h 공기흐름분석을통한냉각효율화 항온항습기의용량산정에있어서전산부하의발열량뿐아니라기기및항온항습기의배치역시중요한요소가된다. 이번장에서는공조용량산정및기기배치를통한에너지최적화방안에대해알아본다 전산유체역학(CFD) 를이용한공기흐름분석 전산유체역학(CFD 은컴퓨터시뮬레이션을통해유체의흐름, 열전달등의현상을 해석하는것을의미한다. 현재데이터센터의신규설계시와기존건물의열효율에의 한에너지의효율적인관리를위하여전산유체역학(CFD) 를도입하는경우가많아졌다. 전산유체역학(CFD) 를통하여데이터센터내부의온도, 공기흐름, 풍압및에너 지소비량에대한실제데이터와예측이가능해지며장비의배치를사전에확인함으로 70

81 써최적의전산장비및공조장비의배치가가능하게된다. 모델링을통하여다음과같은영향에대한시뮬레이션이가능하다. 정보통신단체표준 ( 국문표준) - 고집적시스템랙(rack) 과그렇지않은랙(rack) 이혼재하는경우 - 고집적시스템랙(rack) 을위한냉각(Cooling) 자원관리 - 전산설비관리능력( 핫스팟(Hotspot) 등) - 서버의위치변경에따른공기흐름의변경 - 단위서버랙(rack) 내부에서의서버의위치변경 - 단위서버의전력량관리 Su p p ly h ea t in d e x C R A C u n i t A C R A C u n i t B C R A C u n i t C C R A C u n i t D 그림 5.11 전산유체역학(CFD) 의샘플 전산유체역학(CFD) 는초기데이터센터설계에많은도움을준다. 또한초기설계뿐 만아니라새로운전산장비의도입시설치위치, 이중마루다공판의개수와위치에대 한사전점검이가능하며장비의재배치, 공조장비의추가등에도움을받을수있다. 따라서가급적전산유체역학(CFD) 를주기적으로사용하여데이터센터를최적의상태 로유지하는것이바람직하다. 상용화된전산유체역학(CFD) 에는많은종류가있으며각각의제품에는장단점이존 재한다. 그러나전산유체역학(CFD) 프로그램의특성상전문적인지식및고가의구매 비용이발생하므로도입시신중하게선택하여야한다. 일반적으로사용되고있는전산 유체역학(CFD) 프로그램은다음의표와같다. 71

82 구분 Tileflow Flovent 6 Sigma 사용편의성 - 기본적인서버, 항온항 - - 습기, 랙(rack) 등의 템플릿이많으며사용및 렌더링시간이짧음 별도의교육없이도독 학(self-study) 으로시 뮬레이션가능 템플릿에포함된내용 - 일부템플릿이존재 하지만대부분수작업 - 일부템플릿존재, 수작업병행가으로모델링을해야능하며별도교육과훈련이필요하며별도의교육과 훈련이필요 이외에는모델링불가 - 템플릿이외에도거의비정규화된설비의능 - 템플릿이외에도거의모든상황에대모든상황에대한시시뮬레이션능력 - 특히상향식항온항습한시뮬레이션가능뮬레이션가능기의경우극히일부분 시뮬레이션소요 시간 만시뮬레이션가능 짧음(10 분 ~ 수십분) 긺(30 분 ~ 수시간) 긺(30 분~ 수시간) 가격중고고 항온항습기구성방안 o 미국공조학회(ASHRAE) 의구성방안 미국공조학회 (ASHRAE: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) 에서 2008 년발표한 High Density Data Centers Case Studies and Best Practices 의대표적인 7가지항온항습방식이다. 냉기의공급과더워진공기를항온항습기로리턴하는방식을선정하는것은데이터 센터의건축환경에따라달라지므로, 어떠한방식이가장좋다고할수는없으며전산 유체역학(CFD) 분석을통해가장적합한방식을선택하는것이중요하다. - 이중마루급기방식(Raised-A/F supply) 이중마루를설치하여이중마루아래로차가운공기를공급하고, 더워진공기는전 산실상부를통하여항온항습기로회수시키는방법으로현재우리나라전산실에서 가장많이사용하고있는방법이다. 72

83 그림 5.12 이중마루급기방식 - 이중마루하단공조기급기방식(Raised-A/F with Air-handling unit on floor below) 아래층또는하부의빈공간을이용하여항온항습기를설치하여이중마루를사용하는 것과동일한효과를얻고더운공기를회수하는별도의이동경로를확보하는방법이다. 그러나우리나라의건물구조상현실적반영이어려운모델이다. 그림 5.13 이중마루하단공조기급기방식 - 이중마루천정배기회수방식(Raised-A/F supply/ceiling return) 이중마루아래에서차가운공기를공급하여천장을통해뜨거운공기를항온항습기 로회수하는방법이다. 최근국내데이터센터에서가장많이도입하고있는방법이 며층고가높을수록효과가좋아진다. 73

84 그림 5.14 이중마루천정배기회수방식 - 이중마루열복도항온항습기설치방식(Raised floor with modular CRACs in hot aisle) 최근몇몇데이터센터에시험적으로사용하고있는방법으로뜨거운공기가모이는 복도(Hot Aisle) 에소형항온항습기를설치하는방법이다. 일반적으로원거리에위치한 항온항습기가사용하는대용량모터를줄이고열기의이동경로를상대적으로쉽게파 악할수있다는장점이있으나전산장비와항온항습기의위치선정이중요한설치 관건이다. 그림 5.15 이중마루열복도항온항습기설치방식 - 이중마루보조냉각혼합방식(Raised-A/F with air-to-liquid heat exchangers adjacent to IT racks) 기존이중마루와항온항습기를사용하면서항온항습기가처리하지못하는고발열전산 장비나랙(rack) 뒤에서앞으로넘어오는뜨거운공기로인한열섬현상을처리하기 74

85 위하여차가운공기가모이는복도(Cold Aisle) 의윗부분에보조쿨링시스템을설치 하는방법이다. 고발열서버주변또는열섬현상구역에한정적으로설치하는것이 바람직하며최근국내에사용하는방법이다. 그림 5.16 이중마루보조냉각혼합방식 - 이중마루덕트배기회수방식(Raised-A/F supply/ducted ceiling return) 다른모델의경우랙(rack) 에차가운공기를공급하는것을위주로구성이되는반면, 이 방안은전산장비에서배출되는뜨거워진공기를항온항습기로유도하여공조효율을 높이는방안이다. 랙(rack) 뒷부분에덕트를설치하여천장을경유, 항온항습기로 100% 회수하는방안이다. 뜨거운공기가차가운공기와섞여서공급되는공기의온도 가올라가는비효율적인온도관리를개선시키는방법이다. 그러나랙(rack) 위치의 이동이힘들고설치, 운영이어려워지는단점이있다. 그림 5.17 이중마루덕트배기회수방식 - 일반마루상향식공조방식(Non-raised-A/F ceiling supply) 이중마루를사용하지않는방법으로상향식항온항습기를사용하여천장으로차가운 75

86 공기를공급하여차가운공기가천장에서아래로공급되는방식이다. 정보통신단체표준 ( 국문표준) 반도체라인과같 은클린룸에주로사용하는방안으로뜨거운공기와차가운공기가섞이는단점이있으며 천장속에서이물질이섞이지않게관리해야한다. 국내전산실에서는거의사용하지않 고있다. 그림 5.18 일반마루상향식공조방식 - 공기흐름에따른항온항습기선택 전산실내의전산장비의공기흐름, 이중마루의사용여부, 천장의높이등을고려하 여항온항습기의공기흐름방향을선택하여야한다. 일반적으로소형전산실( 항온항습기 1~2 대) 의경우상향식을주로사용하나이는정해진규칙은아니다. 각각의장단점은 아래와같다. 구분상향식하향식 - 이중마루필요장점 - 이중마루불필요 - 냉각효율높음 - 일정높이이상의이중마루필요 - 뜨거운공기와차가운공기가섞여단점 - 층고가낮을경우랙(rack) 윗부분에 Hot 서냉각효율이낮음 spot 발생 - 통신실, 무정전전원장치실등 - 전산기계실등장비의공기흐름이일정할적용방안공기의흐름이일정하지않은장비경우사용가혼재할경우사용 항온항습기의배치 적절한냉각구성방안및항온항습기를선택하였다면항온항습기의배치를고려하여야한다. 항온항습기의배치방법및위치에따라냉각효율에차이가발생하며불필요한에너지를낭비할수있다. 가장기본적으로염두하여야할내용은 뜨거운공기의회수 를원활하게하는것이다. 항온항습기의배치에서가장중요한부분이기도한다. 76

87 o 항온항습기의배치 전산장비가차가운공기가모이는복도(Cold Aisle) 와뜨거운공기가모이는복도(Hot Aisle) 로구성 되어있을경우뜨거운복도에수직으로설치하는것이바람직한배치방안 이다. 이는뜨거워진공기가랙(rack) 에영향을주지않고항온항습기로회수될수있도 록최단거리의이동경로를확보하는데에중요한요소이다. 그림 5.19 열복도냉복도방식구성개념 만약랙(rack) 과동일한방향으로항온항습기를배치할경우항온항습기로회수되는뜨거운공기가뒷열의랙(rack) 에영향을미치게된다. 그림 5.20 일렬배치방식의공기순환장애예시 o 별도의항온항습공간구성 최근데이터센터의특성중하나는항온항습기를위한별도의공간을마련한다는것 이다. 이는불의의누수및결로사고, 보안, 공간효율화를위하여바람직한방안이다. 별도의항온항습실구성시고려사항은아래와같다. - 누수방지턱 항온항습실과전산기계실의사이에일정높이의누수방지턱을반드시설치한다. 이는항온항습실에서발생할수있는누수를전산실내부로의유입을차단하는중 요한역할을한다. 77

88 그러나항온항습기의공기흐름에방해가되지않는위치및높이를고려하여야한 다. 그림 5.21 전산실누수감지설비및누수방지턱설치예시 - 누수감지시스템 항온항습실은언제나누수의위험이있으며사고를사전에파악하여전산장애가발 생하지않도록항상감시되어야한다. 그러므로항온항습기주위에는반드시누수 감지시스템을설치하여사고를방지해야한다. 누수감지시스템은단순누수경보만발생하는장비와누수의위치까지알려주는 시스템이있다. 각항온항습기에는누수알람접점이있으며이접점을이용하면각항온항습기주 위에는큰비용을들이지않고도기본적인누수감지장치를설치할수있다. - 배수시스템( 드레인(Drain) 배관) 냉각방식에따라다르지만수랭식및냉수식항온항습기를사용하는경우누수가발 생하면상당히많은양의물이발생하게된다. 누수감지시스템이작동하고, 누수방지턱이전산실로의유입을 1차저지한다고해 도물의양이생각보다많은경우에배수시스템이반드시필요하다. 배수시스템은항온항습식구역별로나누어시공하게되며초기건물설계시반영되 는것이가장바람직하나추후에도시공이가능하므로반드시고려하여야한다 정압을고려한이중마루설계 이중마루는하향식항온항습기를사용할때반드시필요한설비이다. 그러나이중마루의선택및높이계산시많은제약사항이따르게된다. 재질및높이의산정에따라향후데이터센터운영시많은영향을미치게된다. 78

89 기본적으로이중마루아래의공기는항온항습기에서토출되는공기의압력이일정하 게유지된다. 이압력을정압(Static Pressure) 이라고하며이압력으로이중마루개구 부를통하여전산장비에차가운공기가공급된다. 따라서일정하고충분한압력을유지 하는것이중요하다. 일부항온항습기의바람이뿜어져나오는힘( 풍속, 풍량) 으로개구 부로공기가나오는것으로잘못이해하고있는데, 압력( 정압) 에의하여개구부로공 기가공급되는것이다 이중마루의필요높이계산방법 이중마루의높이는수학적공식으로계산할수있다. 그러나공식의변수는일반사용자가계산하기에는너무복잡하며이를모두적용하기에는건물의구조가적합하지않을수있다. 일반사용자나데이터센터구축담당자는아래의세가지방법을이용하여이중마루높이를산정할수있다. o 전문가의지원 당연히건축, 공조설계전문가의도움을받는것이가장정확한산정방법이다. 그러 나건축 공조전문가의경우전산장비의특성을정확히파악할수없는경우가있으므로 전산전문가의지원이필요하다. 이중마루높이의산정에필요한가장중요한변수는 필요한풍량 이다. 이는전산장비에서필요로하는풍량의합으로계산할수있는데, 모든전산장비의풍량을예측할수없는경우항온항습기의풍량으로변경하여계산하기 도한다. o 그래프의이용 다음의그래프에서간략하게이중마루의높이를예상할수있다. 일반적으로전산장 비의발열이높아질수록필요한풍량이많아지게되므로평균적인전산장비의발열량으 로계산할수있다. 일반적인발열량인 2kW 의랙(rack) 이평균이라면약 60cm의이중 마루높이가필요하다. 79

90 그림 5.22 랙당전력밀도에따른이중마루높이 o TUI(The Uptime Institute) 의 Tier 전문적인데이터센터연구기업인 구분 TUI(The Uptime Institute) 의권고안에 따르면데이 터센터의등급별로이중마루높이를권고하고있다. 당연히이중마루는높을수록제 역할을다할수있다. 표 5.7 TIA-942 이중마루높이기준 구분 Tier 1 Tier 2 Tier 3 Tier 4 이중마루높이 ~ 30cm 30 ~ 45cm 45 ~ 60cm 60cm ~ o 이중마루의높이결정 이중마루의높이는가급적높을수록유리하다. 대부분의전산실은이중마루아래로 전원및네트워크케이블을포설하므로이중마루아래의공기저항이높아져제역할을 못하는경우가많이발생한다. 높이며여건이안될경우에도최소 따라서이중마루의높이는건물이허용하는한최대한 30cm 이상은반드시필요하다 압력의유지 이중마루의높이및다공판의개구율, 다공판의개수를계산하고유지하는것은이중 마루아래의압력( 정압) 을일정하게유지시키기위함이다. 그러나다공판의개수및개구 율을계산할때고려가안되는부분은전산장비로연결되는케이블을위한다공판절개 부이다. 이를케이블홀(cable hole) 이라하는데케이블홀은각데이터센터마다다르 고, 전산장비마다필요로하는크기가다르다. 따라서공조관점에서의케이블홀은작 으면작을수록좋으며가급적막아서불필요한냉기의손실을줄여야한다. 특히대부분 의케이블홀은전산장비의뒷부분에있으며이경우뜨거운공기가모이는복도 (hot aisle) 에차가운공기를낭비하는악효과를가져오게된다. 따라서반드시케이블홀은 80

91 막아야하며, 이때난연재 불연재로막아야화재의위험을줄일수있다. 정보통신단체표준 ( 국문표준) 그림 5.23 케이블홀(cable hole) 냉기누설방지장치예시 다공판의배치방안 다공판( 다공타임(perforated time) 또는그레이팅패널(Grating panel) 은이중마루에 송풍이가능하도록구멍이뚫려있는것을말한다. 이중마루다공판은구멍의개수에따 른공기의양이얼마인지에따라개구율이각각다르다. 서버의발열량이높아질수록더 많은냉기가필요하므로개구율이높은다공판을사용해야한다. 그림 5.24 개구율에따른다공판종류 데이터센터의모든위치에동일한개구율의다공판을사용하는것은적절하지않다. 일반적으로항온항습기에서가까운쪽에서는풍량과정압이높아서다공판을통해냉기가원활히공급된다. 이경우에는다공판의개구율이낮아도전산장비에원하는만큼의풍량을공급할수있으며반대의경우, 항온항습기에서먼쪽에는개구율이높은다공판을 81

92 사용하여냉기의공급을조절할수있다. 따라서최소한 2~3 가지의다공판종류를위치 마다적절히혼합해서사용하는것이바람직하다 냉각밀도별분리배치방안및보조냉각방안 전산장비의배치시가장바람직한배치는장비의발열량에따라배치하는것이다. 즉고발열서버구역을별도로구성하여그부분에대하여집중적인관리를하는것이 전산실전체의온도를낮추는것보다효율적이다 대형서버의배치 대형전산장비또는고발열장비의경우냉기가잘공급되는위치에설치하는것이정석이다. 그러나어느위치가냉기가잘공급되는지확실치않다면위치별온도를측정하여설치한다. 일반적으로항온항습기에서너무가까우면냉기가잘공급되지않으며반대로항온항습기에서먼쪽이냉기의공급이원활할수있으므로주의하여야한다. 항온항습기에서가까운위치에는자립형분전반, 또는테이프장치등발열이거의없는장비위주로설치가되어야한다 고발열장비의처리방안 블레이드서버및 1U 서버, 대형서버등을중심으로고발열현상이나타나게되는데 이러한장비들을발열량이일반적으로 2~3 kw 인랙(rack) 과혼합하여배치할경우 열섬현상이발생하게된다. 고발열장비는풍량이상당히높게설계되어있어서주변의 장비에도악영향을미치게된다. 따라서이러한장비를별도의구역으로따로모아서배 치하고, 별도의보조냉각설비로관리하면전산실전체의온도를낮추기위해필요로하 는에너지를상당부분절감할수있다. 또한발열량및열섬현상의문제로한개의랙 (rack) 에절반가량의서버만을사용하는대부분의전산실의경우에도, 별도의고발열구역을 설정하여집중관리하면상면비용을크게절감할수있다 보조냉각장치의아키텍처 보조냉각장치는크게두가지로구분할수있다. 하나는고발열서버를완전히밀폐 하여열기가외부로발산되지않게하는밀폐형구조(Closed Architecture) 이다. 밀폐형 구조는일반적으로랙(rack) 방식으로구성된다. 랙(rack) 내부에뜨거운공기를차가운 82

93 공기로변환시키는공조설비가포함되고, 랙(rack) 자체는외부의공기와 100 % 격리될 수있도록완전밀폐형으로구성된다. 그림 5.25 랙밀폐형보조냉각장치 이러한제품들은약 30 kw 정도의고발열을처리할수있다는장점이있으나고유의 랙(rack) 을사용해야하고, 냉수공급시스템이구성되어야한다는단점이있다. 또다른밀 폐형구조제품은외부의공기를흡입하여내부에서차가운공기로변환시키고, 여기서 발생하는뜨거운공기를다시외부로배출하는시스템이다. 이러한밀폐형구조랙(rack) 은일반적으로항온항습설비가별도로설치되지않은소규모전산실에적합하다. 마루가별도로필요없고, 랙(rack) 2~3 대만필요로하는상황에서불필요한이중마루, 항온항습설비, 실외기또는냉수공급시스템이없어도간편하게전산장비를유지할수 있다는장점이있는반면고유의랙(rack) 을사용해야하고, 랙(rack) 당 10 kw 정도의 비교적작은발열을처리할수있다. 이중 그림 5.26 랙밀폐형보조냉각장치 다른하나는고발열서버주변에냉기를충분히공급할수있는장비를설치하여냉기 의공급을위주로작동되는개방형구조 (Open Architecture) 이다. 개방형구조는냉기의 공급을주목적으로한다. 랙(rack) 의윗부분이나옆에서냉기를공급하여최대 30kW까 지의발열을처리할수있다. 그러나제품에따라서냉수를사용해야하기도하고, 1~2대 83

94 의랙(rack) 보다는여러대의고발열서버를처리하는데에더적합하다. 정보통신단체표준 ( 국문표준) 그림 5.27 열(row) 냉각방식보조냉각장치 표 5.8 개방형과밀폐형의장단점 구분개방형밀폐형 보조냉각장치의장애영향파급효과작음파급효과큼 비상대응체계비교적간단복잡 랙(rack) 의선택자유로움전용랙(rack) 사용 소음비교적많음적음 설치의용이성설치복잡설치가비교적간단 실내전체의공기흐름 냉각용량 공기흐름이많음 최대 30kW 공기흐름이적어예측가능성높음 30kW 이상가능 ( 냉수사용시) 새로운방식의냉각방법 최근전통적인전산실의냉각방식인항온항습기이외에도여러가지방법으로발열을 해소하기위한노력이점차증가하고있다. 전체데이터센터의전력사용량중 30~40% 가전산장비의열을식히는데에소요되는등에너지비용이점차증가함에따라다른방 식의냉각방법을찾고있다. 대표적인예가이코노마이저(Economizer) 기술이다. 이코노마이저기술은기본적으로 84

95 동절기차가운외부공기를이용하여항온항습기의작동시간을최소화하는것이다. 이 코노마이저에는공기사용방식(Air side) 과냉매사용방식(Refrigerant side) 의두가지 방법이있다 공기사용방식(Air side) 이코노마이저 공기사용방식(Air side) 이코노마이저는차가운외부공기를직접실내로유입시켜실내의공기를낮추는방식이다. 이방식은다시크게두가지로나뉘어진다. o 혼합공급방식혼합공급방식은차가운외부공기를항온항습기로유입시켜실내의뜨거워진공기와차가운외기를섞음으로결과적으로항온항습기의부품가동시간을최소화하는방식이다. 아래의그림처럼외부공기가유입되는덕트와항온항습기로유입되는뜨거운공기를혼합할수있는챔버(chamber) 를구성하여항온항습기로유입시키는방법이다. 그림 5.28 공기사용방식(Air side) 이코노마이저설비구성개념 이방식의장점은차가운외기의직접유입으로인한결로현상을최소화할수있으며급격한온도변화를막아, 실내의온도를안정적으로유지할수있다는것이다. 그러나챔버, 덕트등에추가비용이발생하며유입되는공기의양을정확히예측못하면항온항습기부품에과부하가발생할수있다는단점이있다. 85

96 o 직접공급방식 직접공급방식은차가운외부공기를전산실내로바로유입하는방법이다. 이방법 은차가운외기의공급량이많아서단시간내에전산실의온도를낮출수있는방법이 며, 외부의온도에따라항온항습기의작동을완전히중지시킬수도있는방법이다. 그러 나외부공기의직접유입으로인한급격한온도차에의해결로현상이발생할소지가많 으며온도의예측이나관리가힘든단점이있다. 그림 5.29 외기직접공급박식구성개념 o 공기사용방식(Air side) 이코노마이저의주의사항공기사용방식(Air side) 이코노마이저즉외부의차가운공기를실내로유입시키는방법은에너지를확연히줄일수있는장점이있는반면여러단점이있어상당한주의가필요로한다. - - 외부공기중의불순물 외부공기에는여러가지불순물이섞여있다. 특히수도권대기중에는많은양의 먼지나중금속이포함되어있으며, 봄철의꽃가루가포함되어있다. 이러한불순물 이전산실내부로유입될경우전산장비및근무자에게좋지않은영향을미칠 수있다. 습도제어 우리나라동절기의평균상대습도는 50% 내외이다. 이러한수치만을고려하면전산 실로외기를직접유입하면습도가이상적인수치인 50% 내외로유지될것같지 만현실을그렇지않다. 아래표와같이상대습도는 특정온도에서최대로포함할 수있는습기의양대비현재의양 이다. 따라서공기의온도가올라가면같은습 도를머금고있다고하더라도상대습도는낮아지게된다. 동절기의차가운공기가 실내로유입되면상대습도는 30% 이하로급격히낮아지고이는전산실내부의상 대습도를 30% 이하로떨어뜨리게된다. 따라서외기를사용할경우습도를보정 해줄수있는가습장치의사용이필수이다. 표이외의세부적으로습도의수치를 변환시켜주는웹사이트혹은프로그램을이용할수도있다. ( 예 : 2online/x_calc/X_Calc.HTM) 86

97 표 정보통신단체표준 ( 국문표준) 5.9 건구온도에따른상대습도- 절대습도( 외기시습도보정용) 건구온도 ( ) 상대습도 (%) 절대습도 (kg/kg) - 위의표처럼온도 5 에서상대습도 50 % 라면절대습도는 kg/kg 이지만 이절대습도의양은 20 의공기와섞이면상대습도 기의양이다. 결로현상 20% 수준에도못미치는습 차가운공기와뜨거운공기가만나면습기가수분으로변하는결로현상이생기게 된다. 일정온도이하의차가운외기가실내의공기와만나면높은온도의공기중 에있는습기는수분으로바뀌게되는데이때의차가운공기의온도를 이슬점 (Dew Point) 이라고한다. 따라서차가운외기가유입될때결로현상으로인한응결 수가발생할것을예상하여적절한조치가반드시필요하다 냉매사용방식(Refrigerant side) 이코노마이저 냉매사용방식이란외부의차가운공기를이용하여항온항습기에서사용하는냉매 (Refrigerant) 의온도를전력사용없이낮추는방식이다. 실내기의냉매가외부의실외기 를통해일정온도이하로낮아지면항온항습기실내기의부품이작동하지않아도실내의 온도를낮출수있다. 그러나이방법은실내기, 실외기의비용이추가되는반면, 공기 사용방식의단점인외기의불순물, 결로현상, 습도문제가발생하지않는다. 또한별도의 덕트및시설이필요없다. 87

98 그림 5.30 냉매사용방식(Refrigerant side) 이코노마이저구성개념 이코노마이저유의사항 이코노마이저를사용하는것은에너지를절감하기위한중요한방법이다. 그러나이코노 마이저방식에따라장단점이있을수있으므로이코노마이저의사용시에는충분한검토 가있어야하며전문가의도움을받아야한다 전기부문 데이터센터의기본은전산서비스의연속성을보장할수있는기반설비를갖추는것이다. 본표준에서는기본적인데이터센터구축방법론상의전력구성에대한언급은제외하고에너지효율화관점에서만접근하도록한다. 따라서본표준에서는그린데이터센터를구축하기위하여효율이높은설비를선정 하고, 적정증설용량의추정으로과도한설계를회피하는설계를하며, 신재생에너지의 적극적인활용으로에너지를절약할수있는지침을제시한다 효율이높은설비의설계 개요 데이터센터를구축할경우에가장안정적으로설계해야하는부문은전기설비이다. 전산장비와기반설비에전력을공급하여야하기때문에가용성과안정성이높아야하나효율성측면에서는배타적인성향을보이기도한다. 전산운영의가용성을높이기위해 88

99 서는당연하게진행되어야하지만, 과도하게계획된설비로인하여에너지사용량이지 나치게많이소모될수있기때문이다. 따라서데이터센터의가용성과안정성을확보하면서도에너지의사용량을줄일수있는환경친화적이고효율이높은장비로설계하는것이바람직하다할수있다. 에너지절감은사회기여의한방법으로공공기관으로서당연히추진해야하는것이다 목적 최근의데이터센터는전기에너지를과도하게사용하고있기때문에전력소모량을줄일수있는방법이많이나오고있다. 따라서전산장비를최적의환경에서안정적으로운영하면서도운영비용을절감할수있는방법은상대적으로효율이높은장비를선정하고운영할수있도록전기시설을구축하는것이다. 이번장에는전기부문의설계시에효율이높은장비를선정하는방법에대하여기술한다. 또한전기설비의구성과장비가적합한지를판단하는데필요한사항을제시한다 항목및내용 o 수배전및변전시스템 가용성과안정성을높여야하지만, 너무과도한설계는지양해야한다. 수배전 변전시 스템의구성중에서 1- 스텝, 2-스텝방식의선정은전산센터의특성에따라달리할수 있다. 단변압기의무부하손실을줄이기위해서는 1- 스텝직강하방식을권장한다. 또한 반드시모든단계( 특고압 고압및저압) 의구성을이중화로해야하는것은아니며, 구성 을공통구성으로할수도있다. 따라서과도한이중화구성으로인한투자비과다지출 과전력소모량이증가함은바람직하지않다(TUI의 Tier 구분및전기구성안은부록 I 참 조). 또한비선형부하( 컴퓨터, 모터, 드라이브등) 에의한고조파를저감할수있는장치 가필요하다. - - 최대수요전력관리장치사용 고효율수배전반사용 - 고효율변압기사용( 레이저코어또는아몰퍼스코어변압기) - 효율이높은 K-Factor-7 이하변압기를사용 - 구성상적극적인중성선접지 - 서지보호장치( 일시적인전압전파억제기(TVSS)) 사용 - 능동형필터(Active-filter) 사용하여고조파및역률보상등전원의품질향상및 89

100 전력손실절감 - 동조및재동조필터( 고조파및역률개선) 사용 - - 부하감시및예측이가능하도록변압기별전력량계를설치 정보통신단체표준 ( 국문표준) 전력을효율적으로이용하고최대수용전력을합리적으로관리하기위해최대수요 전력제어설비를채택 o 비상발전시스템발전기는정전시에비상용또는상용으로사용하는중요한설비이다. 발전기의방식은크게디젤과가스터빈으로구분된다. 데이터센터의위치, 발전기실면적, 냉각방식선정등과같은요소에의하여방식을선정할수있다. 현장여건에맞는냉각방식을선정해야발전기의효율과안정성을유지할수있다. - 냉각방식을수랭식으로할경우에는냉각수를재활용할수있는설비를검토한다. o 무정전전원장치 배터리시스템 무정전전원장치와배터리는정전시비상발전기가정상으로구동하기전에전산및 통신시설을운용할수있도록전원공급을한다. 전원공급과경제성등을비교하여결정해야한다. 그러므로비상시를대비하여안정적인 무정전전원장치의방식은오프라인(Off-line), 라인인터렉티브(Line-interactive) 및온 라인(On-line) 방식으로구분되며, 운전방식에따라정적(Static) 과동적(Dynamic) 플라 이휠(Flywheel) 방식으로, 변환(Conversion) 방식에따라이중변환(Double conversion) 및델타변환(Delta conversion) 으로구분된다. 또한배터리의방식은연축전지, 니켈- 수소, 리튬등으로구분되며, 배터리의백업시간은단지해당데이터센터의가용성확 보차원에서백업시간을 30 분이상으로늘리는것은불필요하다. 따라서현장상황에따 라 15 분에서 20 분정도로설계하는것이바람직하다. - 이중화구성으로가용성과안정성을높여야한다. 과도한용량은비용이많이들고 에너지사용량이많다. 증설계획에의한적절한용량선정이필요하다. - 제품의무정전전원장치(UPS) 는라인인터렉티브(Line-interactive) 및델타변환(D elta conversion) 방식이에너지효율이높다. - 발전기의구성방식( 용량의여유량등) 및발전기기동의안정성여부에의하여플 라이휠(Flywheel) 방식의무정전전원장치를검토할수있다. 이경우에배터리의 설치가불필요하다. - 고조파를제거할수있는제품이어야한다. - 입력역률(PF) 0.85 이상의제품으로선정한다. 90

101 - 94 % 이상의효율이있는제품으로선정한다. - 배터리는친환경제품( 유해물질및중금속미함유) 으로선정한다. 정보통신단체표준 ( 국문표준) - 가급적자가방전이적으며, 충전전력을적게소모하는제품으로선정한다 V DC - 공급 이공급방법은아직까지서버제조업체의좋은반응을얻고있지못하지만이론상 으로는에너지를절감할수있는방법이므로앞으로적극적으로검토되어야한다. 무정전전원장치구성방안 정전등과같은전력장애를예방하기위한무정전전원장치효율및무정전전원 장치와입력전원과의관계에의하여무정전전원장치시스템의내부디자인은결정 된다. 현재세가지형식( 수동대기(passive standby), 라인인터렉티브및온라인 이중/ 델타변환(line interactive and online double/delta conversion)) 의무정전전 원장치를사용한다. 예비무정전전원장치모듈을사용해서적정한가용성을유 지할수있으며, 구성에따라서는확장에대비한구성도가능하다. 예비무정전전 원장치는가용성을유지하고, 장비연결시에도연속공급이가능한장점이있다. 예비무정전전원장치모듈을갖는단일버스구성은 % 이상의가용성을 유지할수있다. 반면에이중버스구성은단일장애접점(SPoF: Single Point of Failure) 을제거하여연속적인가용성을제공한다. 예비를위한가장단순한구성은 1+1 이다. 각무정전전원장치모듈은연결된장비를지원하기위한충분한용량을 가지고있으며, 최소한의무정전전원장치모듈과최소한의예비부품을갖게된 다. 표 5.10 무정전전원장치구성방안 구분설명버스연결 SMS 단일모듈무정전전원장치구성. 예비없음단일 1+1 병렬로 2개무정전전원장치모듈운전단일 1+N N+1 이중버스또는 2N or 2(N+1) 1개무정전전원장치에추가로 N( 예비위한무정전전원장치모듈숫자). 각모듈이따로내부바이패스를가짐 N( 필요한무정전전원장치모듈숫자) 에추가로한개의예비모듈. 상당히높은가용성을가지며, N은보통 3 이하임. N + 1 시스템은전체구성의바이패스를가짐 2개무정전전원장치시스템이 2개의독립적인배전을함. 무정전전원장치출력버스는동기가맞아야함. 각각의버스는구성에예비모듈이있으며 2(N+1) 구성이라고함 단일 단일 이중 - 가용성및신뢰성측면에서, 무정전전원장치구성에소요되는비용도또한선정 91

102 하기위한중요한사항이기도하다. 무정전전원장치구성에서, 모듈이커질수록 kw( 용량) 에대한비용은적어진다. 예를들어서 100 kw 용량의무정전전원장 치를한대구매하는것보다 10kW 용량의무정전전원장치모듈을 10개로구성 하는것이더비싸다. 다음의그림은모듈의크기에따른 kw당비용의변동을나 타낸다. 그림 5.31 UPS 모듈의크기에따른 kw당비용의변동 o 자동제어시스템 제어항목중에서전력제어및조명제어에대한사항을정리한다. 최근에너지절감 을위한중요한절차로모니터링이부각되고있다. 전력사용량을감시하고, 적절한수준 으로유지하게하는종합감시 제어기술이적용되고있다. 전산기계실은작업이필요할 경우를제외하고는원칙적으로에너지절약차원에서조명을꺼놓아야한다. 비상계단의 경우에도조명이불필요하다. 다만, 부득이하게비상계단을이용하게되는경우와지하 주차장의경우에는순차제어되는조명시스템의도입이필요하다. - 전력제어 : 전력요구(Demand) 제어. 월간 연간에너지사용조사및분석 - 조명제어 : 창측점멸제어, 주광제어센서, 조광(Dimming) 제어, 스케줄제어및 존(Zone) 제어 - 설비관리시스템(FMS) 은자동제어와달리모니터링이주된기능이다. 데이터센터 에특화된장비인터페이스와사용자인터페이스가특징이다. - 설비관리시스템을이용하여서브분전반의차단기단위까지전력사용량을감시하 여, 서버랙(rack) 의전력량을감시하고제한할수있다. o 분전반 지금까지대부분의데이터센터분전반( 무정전전원장치출력단의) 설계는삼상 380V를 92

103 공급하여서버랙(rack) 에는삼상 380V/ 단상 220V 를공급하게되어있다. 이는상대적으 로서버랙(rack) 의숫자가적을경우에서는적절하다. 그러나최근서버나전산장비의 전력소모량이많아지고있는추세에서는이러한방식이제한적일수밖에없다. 따라서 - 4 kw 이하의전력량을갖는서버랙(rack) 에는일반적으로각각의랙(rack) 에단상전 원을공급 - 4 kw 이상일경우에는계량이가능한랙(rack) 타입분전반( 계량전력공급장치(met ered PDU)) 에 삼상전원을직접공급하는것이보다효율적임 2-단계분전반은단일-단계분전반에비해요건에의한분기회로적용을쉽게만 드는반면에서버랙(rack) 에더많은수의분기회로를제공한다. 그림 5.32 분전반전원분배방식 서버랙(rack) 의옆에랙(rack) 형식으로분전반을설치하여, 서버에전원공급을보 다쉽게할수있으며항온항습기의냉기를보다원활하게공급하도록하는이점 도있다. 전산장비의증가에의한기반설비의확장성을쉽게할수있는장점이 있으며, 모듈방식의데이터센터설계에적용할수있는개념이다. 분전반에서각각의서버랙(rack) 에전원을공급하는방식보다전원선을줄일수 있어서이중마루하단의풍량을높일수있다. 로드밸런스를유지하여고조파를줄이고중성선발열을줄일수있다. 삼상차단기가많으면향후장비증설에유리하다. - 분전반의설치위치는일반적인벽부형의경우에는항온항습기와가급적멀리배치하고, 랙(rack) 타입의경우에는항온항습기와가장가깝게배치한다. 93

104 o 기타 정보통신단체표준 ( 국문표준) 대부분데이터센터의트레이배치는이중마루하단을이용하고있다. 데이터센터의 일반적인환경( 전원케이블 네트워크케이블수량, 이중마루높이및천장높이등) 에의 해배치기준은달라진다. 이러한각종환경측면을고려하여트레이의배치를상부 하부 또는장소를달리할수있다. 트레이의재질로는아연도제품을배제한분체도장방식이 나 SUS 재질을권장하며, 항온항습냉기의원활한공급을위하여메시( 그물) 방식의트레 이를권장한다. 또한조금이라도전력량을줄이기위하여전산기계실내부의조명은가 급적어둡게하거나끄도록하고, 조명기구를절전형으로바꾸는것을권장한다. - 기본적인트레이배치및상부트레이배치방법 기본적인트레이의배치는사용자입장에서가장편한구성이기때문에전원트레이 와통신트레이를모두이중마루하부에설치하는것이었다. 전력선과통신선이 이중마루하부에함께포설됨으로써이로인한장애( 전자기파간섭, 잡음, 광케이 블손상) 가빈번히발생한다. 때문에전력밀도의증가에따른발열량이기하급수 적으로높아지고있는상황에서, 이중마루의높이를더올리는것도불가능하고, 천장높이를더높게확보하는것도어려운여건속에서트레이의위치를바꾸는것 ( 전원트레이는이중마루하부, 통신트레이는상부) 이쉬운해법이된것이다. 따 라서이러한장애를방지하고관리의효율성을높이기위해전력선과기타선로들 을분리하여시공함으로써공조효율을높일수있다. 배선방식 : 전용트레이를통해비차폐연선(UTP) 및광케이블을상부에포설 장점 : 전자파간섭이없고, 광케이블등손상되기쉬운케이블의보호가용이. 또한선로의파악과관리가용이 단점 : 비용이많이소요되며, 증설이나변경등관리를위한전담인력이필요 그림 5.33 상부통신트레이, 하부전력트레이구성방식 94

105 그림 5.34 상부통신트레이, 하부전력트레이구성방식 o 데이터센터내의조명기구는발광다이오드(LED) 방식으로한다. o 조명기기중안정기내장형램프, 형광램프, 백열전구, 형광램프용안정기, 형광 램프용반사갓을채택할때에는고효율조명기기를사용하여야한다 단계적증설을고려한설계 개요 데이터센터의다양한변동성( 용량 밀도에대한장기계획의불확실성, 가용성에대한 증가하는기대치, IT 기술의급격한변동, 에너지및운영비용의압박, 규제의증가및 서버통합화(consolidation) 및가상화등) 으로인하여증설을고려한설계는너무나어려 운과제이다. 현재까지대부분의데이터센터담당자들의고민은, 증설이필요하지만공 간 설비의갖은제약으로어려움을겪고있는실정이다. 다만, 현재를기준으로업계의 보편적인기준( 용량 밀도) 과연평균성장률(CAGR)( 증가비율) 을고려한모듈방식의설계 가가장권고할만한기준으로되어있다 목적 데이터센터의신축계획이나운영측면에서증설을고려하여야한다. 초기에너무큰설계를할경우에는비용측면에서과도한지출이되고, 무계획하게작게설계하면이후규모가커짐에따라추가비용이들게된다. 따라서이러한고민과위험도를줄일수있는설계와구축이반드시적용되어야하며, 이번장에서는현재의전산규모와증설계획이 95

106 반영된설계의방법에대하여설명한다. 또한국내외업계의보편적인기준치를제시하고, 현데이터센터의전력사용량추이를조사하여향후증설에필요한사항을제시한다. 이 에의하여증설을위한위험도를줄일수있는설계의방법론을갖추도록한다 항목및내용 o 현재까지의추이데이터 현재운영중인데이터센터의전산기계실면적, 부속실면적( 프린터실, 테이프실, 운 영실, 폼창고등), 전산장비바닥면적(Footprint), 데이터센터( 또는전산실) 총전력소 모량, 무정전전원장치출력단의총전력소모량( 이중또는단일장비구분) 등에대한 과거부터현재까지의데이터를항상감시하고기록해두어야한다. 증설이나신규구축시에강력하게적용이가능하다. 이러한자료는향후 - 데이터센터면적 : 항온항습기, 무정전전원장치, 분전반설치면적을제외한순수 한전산기계실면적으로기록한다. - 전산장비바닥면적(Footprint) : 일반적인표준 19 인치서버랙(rack) 의크기는 600 mm x 1000 mm 이므로, 바닥면적은 0.6m 2 가된다. 모든전산장비의바닥면 적을기록한다. - 전용의데이터센터를제외하고, 데이터센터의전력소모는전산기계뿐만아니라 사무실, 냉난방, 식당등에서소모되는전력이상당하다. 이러한경우에는데이터센 터전용으로사용하는기계장비( 냉각탑, 항온항습기, 펌프등) 와무정전전원장치 출력에대한전력소모량측정데이터를별도로기록한다. - 매일의시간대에따른전력소모량을기록하고, 최대전력량( 피크치) 추이( 트렌드) 데이터를기록해야한다. 이를위하여자동제어나설비관리시스템 (FMS) 을도입하 여전력사용량을자동으로감시하고계측할것을권장한다. o 국내외표준값 데이터센터구축의기준( 또는방법론) 이되는국내의자료는예전의정보통신부나금융 감독원에서만든지침등이있다. 최근의전산장비트렌드를반영한국내지침서가없기 때문에단계적인증설을위한설계의지침서는해외자료를기준으로하고, 앞에서언급 한현센터의추이데이터를반영하는것이바람직하다. 지침서를제공하는기관중에서 가장많이언급되는기관은미국환경청(EPA), IDC( 시장조사기관), TUI와 EIA/TIA( 전자/ 통신산업연합회) 등이다. - 현재까지의전산장비추이데이터와향후의추이데이터를사용하여, 증설을고려 한설계시에각항목( 공간, 서버판매량, 전력량등) 의값을적용하여설계한다( 에 96

107 너지사용량추정자료: 미국환경청(EPA) 2007 [ 부록 II] 및 TUI 백서 2006 [ 부록 III] 참조). - 부속서에따르면권장하는데이터는다음과같다. 표 5.11 전산센터평균전력밀도및성장률 항목권장데이터비고 현전산장비평균전력밀도 4.0 kw/m 2 서버평균 현데이터센터평균전력밀도 720 W/m 2 향후전력밀도연평균성장률 (CAGR) 10 % 효율화활동지속 향후전산기계실면적연평균성장률 (CAGR) 5 % 효율화활동지속 - 또한대한건축학회논문집( 부록 IV 참조) 에따르면 2006년과 2014 년( 예측) 의전산발 열량은다음과같다. 표 5.12 전산장비발열량예측예시 IT 서버룸 IT 서버룸 구분 전산발열량 (W/m 2 ) 전산발열량 (W/m 2 ) 예측 방법 (Method) 1 방법 (Method) 년 2014년최소구성약 698 약 685 약 700 약 970 표준구성 약 1,993 약 1,957 약 2,000 약 2,800 최대구성 약 2,113 약 2,050 약 2,200 약 3,050 - 향후 10년사용을목표로데이터센터를기획할경우에는전산기계실의면적은현 면적의 155 % 로, 전력밀도는 236 % 로계산하여야한다. o 증설을고려한전원설비설계 데이터센터에서가장중요한설비인전원부문은증설을고려하기가가장까다롭기도하 다. 데이터센터에서사용되는모든장비 설비가전기가필요하고, 기본적인전원설비를 갖추고있어야만하는법규의측면도고려해야한다. 따라서한전으로부터의수전, 특고 압 고압 저압등으로이루어지는수변전 배전시스템, 발전기, 무정전전원장치, 분전반 등의설비중에서증설이가능한설비에대한방법론을제시한다. - 전원설비의증설을위해서는구체적인전력용량과시점을추정하여계획해야한 다. 앞의 현재까지의추이데이터 항목에서처럼전력소모량등에대한데이터를 정확하게모니터링해야한다. 또한증설을위한공간을미리계획해야하며, 기존 설비들의다운타임이생기지않도록이중화설계나비상발전기를활용하는방안을 세워야한다. - 한전수전 : 단계적인증설이가능하다. 수전용량의한도를넘어서는경우에는별도 97

108 의변전소를세우는것도고려할수있다. 정보통신단체표준 ( 국문표준) - 수변전 배전 : 수전용량의단계적인증설계획에따라같이증설할수있다. - 발전기 : 단계적인증설이가능하다. 증설공간과냉각방식에따른설비공간, 풍량 확보등이중요한요소이다. - 무정전전원장치 배터리 : 모듈형의무정전전원장치를우선고려할수있다. 단계 적으로증설이가능하되, 핫스웝(Hot swap) 방식( 증설시에다운타임이없음) 의장 비를선정해야한다. 모듈형이아닌일반무정전전원장치의경우에는증설공간( 배터 리포함) 을미리확보해야한다. - 이중화전원분배반(STS): 단일전원공급장비에공급한다. 점점모든장비가이중 전원공급으로변경되어가기때문에장비의증가에비례하여이중화전원분배반 (S TS) 의용량이증가하지않는다. 이역시현데이터센터의트렌드데이터를참조하 는것이가장바람직하다. - 분전반 : 전산장비의증가와변경에가장민감한것이바로분전반이다. 전원용량 ( 특히무정전전원장치), 공간( 상면), 항온항습기풍량등에많은영향을끼친다. 전 산장비를추가할경우에대비해서분전반의여유서브차단기를확보해야하며, 서 브분전반을추가하기위한메인분전반의여유차단기를확보해야한다. 이경우에 도역시다운타임이발생하지않도록이중화설계를해야한다. o 모듈단위의설계방안 앞의 국내외표준값 항목에서언급한대로증가율을계산하여향후증가를고려한설계 를해야하지만, 처음부터공간의여유와기반설비를여유있게설치하는것은비용측 면에서상당히불합리하다. 따라서처음설계할때에증설이필요할경우마다작업이가 능하도록모듈단위로할것을권장한다. - 확장성(Scalability) 과모듈화(Modularity) : 예를들어처음무정전전원장치용량이 5-0 W/m 2 가필요하고궁극적으로 150 W/m 2 가필요하다. 또한전산기계실의상면이 2,000 m 2 가필요하고궁극적으로 4,000 m 2 가필요하다면, 초기의무정전전원장치 용량은 75 W에서추후 150 W 로업그레이드하고, 상면은초기에 3,000 m 2 로하고 나머지는나중에확장하도록해야한다. 무정전전원장치구성으로보면, N 용량의 무정전전원장치를이중화하여 추가하여 2N+2N 으로하면된다. N+N 으로구성하고, 업그레이드를할경우에는 N을 다음그림은예측하는전산부하용량에따른확장방법을기간별로구분하여기술 한다. 초기용량은단계적으로접근하여비용을절감하도록한다. 98

109 그림 5.35 전산부하용량에따른인프라확장개념 - 마이크로소프트사는시카고에컨테이너형태의데이터센터를구축하고있다. 각각 의모듈은표준 40 피트( 약 12 미터) 컨테이너에 2,500 개까지의서버를설치할수 있는크기이다. 모듈형데이터센터의발표는 HP와 IBM 에서먼저시작했으며, 2006 년이후부터썬마이크로시스템과구글에서도이러한컨테이너형태의데이터센터를 발표하고있다 신재생에너지설비의설계 개요 신재생에너지는신에너지와재생에너지를통틀어부르는말로, 화석연료나핵분열 을이용한에너지가아닌대체에너지의일부이다. 신에너지는새로운물리력, 새로운물 질을기반으로하는핵융합, 자기유체발전, 연료전지, 수소에너지등을의미하며, 재생 에너지는재생가능한에너지, 즉동식물에서추출가능한유지, 에탄올을이용한에너지 부터태양열, 태양광, 풍력, 조력, 지열발전등을의미한다. 신재생에너지는 신에너지및재생에너지이용 개발 보급촉진법제2 조 에의해기 존의화석연료를변환시켜이용하거나햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체등을포함하는 재생가능한에너지를변환시켜이용하는에너지로 11 개분야가지정되었다. - 재생에너지 : 태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐 기물에너지(8 개분야) - 신에너지 : 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지(3 개분야) 최근유가의불안정, 기후변화협약의규제대응등신재생에너지의중요성이재인 99

110 식되면서에너지공급방식이중앙공급식에서지방분산화정책으로전환하는시점과 맞물려환경, 교통, 안보등을고려한국내자원의활용측면에서도적극적인추진이요 망되고있는실정이다 목적 태양광, 풍력, 수소, 연료전지, 바이오가스, 마이크로터빈및그외의에너지원은데 이터센터의기획과관리자가지대한관심을가져야한다. 이는에너지비용의증가에대 한불확실성및탄소배출량증가뿐만아니라환경을보호하는사회의공익성을위해서도 이러한기술의적용은필수불가결한사항이다. 따라서태양광발전시스템, 태양열급 탕시스템, 태양광조명시스템, 지열히트펌프시스템, 우수재활용시스템등과같은 친환경장비 자재의설치계획을세우고적극적으로활용해야한다. 본절에서는이러한 데이터센터에적용가능한장비 시스템에대하여구분하고, 적용하는방안을기술한다. 다음은 공공기관신재생에너지이용의무화제도 를설명한다. 이제도는공공기관이 발주하는연건축면적 3천m2이상의신축건물에대하여총건축공사비 5 % 이상을 신 재생에너지설치에투자하도록의무화하는제도이다.( 증 개축하는건축물은 ' 일부터시행 ) - 대상기관의범위 ( 지원대상범위) 국가및지방자치단체, 정부투자기관, 정부출연기관 ( 연간 50억이상출연), 정부출 자기업체, 지방자치단체, 정부투자기관, 정부출연기관, 정부출자기업체가납입자 본금의 100분의 50 이상을출자한법인또는납입자본금 50억원이상을출자한 법인, 특별법에의하여설립된법인 - 적용가능신재생에너지설비 : 태양열, 태양광, 지열, 폐기물 일정용량이상의태양열설비도입시인센티브지급 표 5.13 건축면적에따른태양열설비도입용량도입인센티브지급기준 건축연면적 태양열 설비용량 3 천m2이상~ 5천m2미만 5 천m2이상~ 1만m2미만 1 만m2이상~ 10만m2미만 10만m2이상 100 m2이상 200 m2이상 500 m2이상 1,000 m2이상 위기준에적합설비설치시에의무투자비용의 ( 투자비율 4.5 %) 10 % 에해당하는금액감액가능 100

111 항목및내용 o 태양광(Solar) 태양과의활용법중에서태양열가열장치와태양전지방법이가장널리쓰이고있 다. 데이터센터에서신재생에너지시스템으로서첫번째로고려되는것이바로태양광 을이용하는광전지(PV: Photo Voltaic) 이다. 태양광전지를사용하도록많은나라들이 세금우대, 장려금, 환불정책등을제공하고있다. 태양에너지를활용한장비들은한번시설을마련하면유지보수비용이거의들지않으 며, 공해가없고, 시설의수명이매우길다는장점이있다. 물론단점도존재한다. 초기시설 비용이기존전기생산시설에비해월등히비싸다는단점으로지금까지그활용이제한되어 왔다. 그러나계속된기술개발로시설비용을낮추려는노력이계속되고있으며, 실제시설비용 이점점감소하고있기때문에점차화석연료를대체하는주력에너지자원으로서의위치를획 득해나갈것이다. 또한채광시스템들은햇빛을모아분배하여인테리어조명을제공한다. 이러한시스템들 은직접적으로는인공조명을, 간접적으로는공기정화의필요성을줄여준다. 양을따지기는 쉽지않지만자연채광을이용하면인공조명에비해생리적이점과정신적이점이있다. 반면에태양열전력(Solar Thermal Power) 은태양빛의태양열을거울로구성된수집기 채광기로모아물이나기타오일로가득찬하나의파이프 튜브로집중시켜 400~1000도 로데우고, 스팀발생기를통해스팀을만들어터빈을돌려전기를생산하고, 나머지는 용해된소금에저장하여필요할때에사용하는방법이다. 소금은태양열을받아용해될때 상당량의열에너지를흡수했다가식을때에열에너지를방출시키는방법이다. o 풍력(Wind) 바람의운동에너지가프로펠러에닿을때그양력이발생시키는회전력으로발전기를가 동시켜전기를만들어내는원리이며, 신재생에너지중에서가장비용대비효과가큰기 술이다. 메가와트급의대형터빈발전기가가능한설비가바로풍력을이용한것이다. 해 외의데이터센터운영자들은이러한대형발전설비로부터전원공급및구매계약을원 하고있다. 미국의 SCE나 PG&E 등의전력서비스회사들은그지역의데이터센터들에 게이미 30 % 이상을대체에너지 신재생에너지로전력을공급하고있다. 또한구글사는 2009년 2월핀란드의제지공장에설립하는데이터센터에환경친화적이 면서도안정적으로전력을공급하기위해핀란드정부의지원하에 4 개의 3 메가와트급 시설의풍력발전시설을설치하기로하였고, 미국볼더에위치한 IBM 최대의데이터센터 에도연간 1백만 KW의풍력발전소가설치되어있다. 101

112 o 수소(Hydro) 정보통신단체표준 ( 국문표준) 대형데이터센터에활용할수있을정도로저비용으로구축이가능하지만허가를요하는 복잡한절차로인하여, 외국에서는대형공공기관데이터센터에만적용되고있다. o 연료전지(Fuel Cells) 데이터센터내의버려지는에너지( 예를들어냉동기의폐열등) 를재활용하는기술로 시작되었다. 전통적인무정전전원장치시스템은백업전력으로배터리나발전기에의존 한다. 그러나새로운수소연료전지( 수소와산소의화학반응으로 DC 가만들어진다) 기술이대체기술로떠오르고있다. o 바이오매스(Biomass) 식물을활용한새로운에너지원으로식물의지방성분을이용하거나당성분을이용한다. 석유엔진을개조하여폐식용유등의식물성기름을연료로사용하거나, 식물의섬유소를당 으로만들어여기서에탄올을뽑아내어연료로활용한다. 이는석유자원에비해매우친환 경적이며, 다만문제가되는것은그생산비용이높다는것이다. o 기타전통적인무정전전원장치시스템의백업방식인납축전지에비하여플라이휠 (Flywhe el) 방식이높은에너지효율로각광받고있다. 현재외국의많은데이터센터에서활용되고있다. 지열에너지를이용한발전은지구가내부에지니고있는열에너지를이용하여온수와전기를생성해내는발전을말한다. 지하 1800 m 이상깊이의시추공에서분출되는증기를이용하여터빈을돌려전기를생산하고, 동시에분출되는온수의열을이용하여물을데워서활용할수있다. 102

113 부속서 A 그린데이터센터점검항목 A.1 운영관리부문 분야상세점검항목본표준관련항 목표값을달성하기위해데이터센터관리및운영자에게역 관리조직 할과업무가정의되어있는지여부 데이터센터설비효율화를위한운영대책및장단기계획 수립여부 데이터센터에너지효율화에대한측정기준과목표값설정 일반 여부 데이터센터의에너지효율화를측정할수있는방안및측 관리기준 정시기에대한설정여부 데이터센터의적정온습도에대한기준설정여부 데이터센터의온습도측정방안및시기에대한설정여부 온습도측정결과에따른조치방안수립여부 온도 습도의표준기준보유 온도 습도업계권고안유지 전산장비의전면에서온도 습도측정 온도 습도 관리 온도 습도의변동치기록 전산실밀폐환경유지 이중마루의불필요한개구부밀폐 랙(rack) 내부에 Blanking Panel 설치 랙(rack) 뒷면의케이블관리 랙(rack) 전면도어의개구율 70 % 이상사용 서로마주보는형태의랙(rack) 배치 ( 뜨거운공기가모이는복도와차가운공기가모이는복도를 공조 기기배치 분리하는방식 : Hot aisle/cold Aisle) 뜨거운공기가모이는복도(Hot aisle) 끝에항온항습기배치 항온항습기전면에서최초전산장비까지 2 m 이상거리확 보 전산장비의공기흐름을고려한배치 고발열장비를고려한장비배치 항온항습기각부품별이력관리 항온 주기적인항온항습기점검 (PM) 항습기 주기적인소모품교체및이력관리 운영 백업항온항습기운영 공조관련설비( 냉각탑, 펌프등) 의이력관리 기타다공판의배치내역관리

114 분야상세점검항목본표준관련항 전기 IT 장비배치용량관리전력설비관리통합가상화 다공판배치시사전검증(CFC 또는온도변화관찰후최종배 치 ) 주기적인이중마루아래의케이블관리차가운공기가모이는복도(Cold Aisle) 와뜨거운공기가모 이는복도(Hot Aisle) 로분리하여장비배치항온항습기냉기를막지않도록케이블링 항온항습기와첫번째전산장비의유격거리를 지 랙(rack) 타입전원공급장치(PDU) 설치 2m 이상유 계량기또는설비관리시스템 (FMS) 에의한사용전력량감 시전압/ 전류변동/ 순간적인전압강하(Sag)/ 순간적인전압상승 (Spike)/ 서지(Surge)/ 전압저하/ 정전등을제거하거나최소화 시키는장치전력손실을줄일수있는역률개선장치사용 부하평형(Load Balance) 관리 주기적인검사를실시하고열화상카메라를이용한접합부 발열관리 배터리시스템의주기적인부하의상밸런스를확인하여불 필요한발열을제거 중성점접지여부및관리 데이터센터의중복현황파악 서버, 네트워크, 데스크톱, 스토리지및애플리케이션중복현 황파악 데이터센터의서버통합대상확인 데이터센터의스토리지통합대상확인 데이터센터의네트워크통합대상확인 데이터센터의설비통합대상확인 IT 인프라분야의가상화대상업무파악 가상화대상서버의확인및가상화적용수준확인 중복및통합대상의스토리지확인및가상화적용수준확 인 물리적중복제거수준및인터넷, 인트라넷의가상화적용수 준확인 데스크톱, 클라이언트의공통업무확인및가상화적용수준 확인 가상화의친환경성과측정을위한에너지프로파일의작성및 확인 IT 자원공유 중복데이터의확인사본데이터의관리

115 분야 상세점검항목 본표준관련항 압축대상데이터의확인중복으로존재하거나, 복수로존재하는애플리케이션의확인및최적화 인프라 효율 현재운영중인 IT 인프라장비의운영효율파악및최적화 서버별전력사용량의확인및효율검토 중앙처리장치별전력사용량의확인및효율검토 랙(rack) 당전력사용량의확인및효율검토 기후보호컴퓨팅이니셔티브 (Climate Saver Computing Initiative) 프로젝트에서제시한전원공급장치효율만족여부 미국환경청(EPA) 이제정한에너지효율성규격준수(Energy Star) 여부컴플라이유럽연합(EU) 의환경유해물질사용제한지침(RoHS) 준언스 (Com 수여부 pliance) 등록되지않은화학물질의포함여부확인및미사용준수 그린기술 관리기술 전력전달 (REACH) 여부 전기전자제품에대한전자전기폐기물처리지침(WEEE) 준 수여부중앙처리장치미사용시중앙처리장치의전력소모최소화적 용여부컴퓨터미사용시전력소모최소화기술적용여부 컴퓨터미사용시입출력장치의전력소모최소화기술적용 여부 저장장치미사용시저장장치의전력소모최소화기술적용여 부 전력공급장치의효율 전력관리및불필요전력에대한차단, 최소화 전력에대한실시간측정및관리제공 전력변환횟수확인및변환횟수최소화 중복된전력확인및위험관리와연계한중복제거및중복 최소화전자전기폐기물처리지침(WEEE), 특정유해물질사용제한 지침(RoHS) 또는경우전기 전자기기화학물질표시방법 재활용및 (J-MOSS) 등의재활용규제준수여부폐기폐기물배출을사전에제한할수있는구매활동여부복사및출력의폐기물발생을최소화할수있는그린프린팅 지침

116 A.2 구축부문 분야상세점검항목본표준관련항 일반 건축 공조 인증 입지조건 건물의 에너지 절감방안 조명 에너지 절감방안 물의 순환이용 빌딩 에너지 관리 시스템 그린빌딩에대한국내외인증 ( 친환경건축물인증기준 (LEED) 등) 여부 데이터센터부지선정시외부의자연조건을고려하여건물 의위치, 방위및형태가결정되었는지여부 데이터센터의에너지절감을위해옥상및벽면녹화, 이중외 피시스템, 복층유리등과같은방안들을적용하였는지여부 조명에너지를절약하기위해태양광을이용하는방안( 예를들 면태양광선반, 아트리움) 혹은고효율조명사용여부 데이터센터의물사용량을줄이기위해중수혹은우수를 이용하는처리장치사용여부 데이터센터전체의에너지사용상황이나설비기기의운전 상황을감시하여최적의운전계획을수립하고실행할수있 는관리시스템사용여부 건물여건에맞는공조방식선택 공랭식의경우실내기와실외기의최대거리 30m 이내공조방식수랭식, 냉수식의경우전산장비전용냉각탑사용선택수랭식, 냉수식의경우밀폐형냉각탑사용 항온 항습기 선택 공랭식, 수랭식의경우친환경냉매사용(R-22 이외) 전산설비공조의목적으로에어컨사용유무 항온항습기냉방능력고려시 Kcal 또는 kw 단위사용( 냉동 톤(RT) 사용미권고) 항온항습기선택시건구온도및상대습도별냉방능력확인 ( 동일한조건으로장비비교) 항온항습기선택시풍량고려( 적절한풍량사용) 항온항습기용가습기사전비교 가습기의내구연한및유지보수확인 전산발열부하를고려한냉방용량산정( 평당용량산정미 권고 ) 공간이가능하다면작은용량의항온항습기를여러대사용 정압(static pressure) 을고려하여항온항습기선택 공조장비 설치 전산유체역학(CFD) 를이용한사전장비배치시뮬레이션 전산유체역학(CFD) 를이용한다공판배치시뮬레이션 전산실환경에맞는공조방식( 상/ 하향식등) 고려

117 분야상세점검항목본표준관련항 뜨거운공기가모이는복도(Hot aisle) 습기배치별도의항온항습기실구성 누수방지턱설치 누수감지시스템설치 비상용배수구설치 끝에수직으로항온항 이중마루설계전산장비배치 발열및건물구조를고려한이중마루높이를사전에계산 최소 30cm 이상의이중마루설치 뜨거운공기가모이는복도(Hot aisle) 의케이블홀(cable hole) 밀폐난연 불연재질의케이블홀(cable hole) 밀폐도구사용 이중마루정압계산 여러가지개구율의다공판사용 장비배치위치에따른다공판사용 발열량에따른전산장비배치 고발열장비를위한별도공조방식사용 새로운 냉각방법 수배전 항온항습기전력소모량을낮출수있는방안사용 최대수요전력관리장치사용고효율변압기사용 효율이높은 K-Factor-7 이하변압기를사용일시적인전압전파억제기(TVSS), 능동형필터(Active-filter) 사용하여고주파/ 역률보상등전원의품질향상및전력손실 절감 효율이높고적절한용량계획에의한선정 무정전 입력역률(PF) 0.85 이상의제품과 94% 이상의효율을갖는 전원장치 제품으로선정 배터리는친환경제품선정 전기 전력사용량을감시하고, 합감시 제어기술적용 적절한수준으로유지하게하는종 자동제어 불필요한조명은끄거나순차제어방식도입 전력요청제어. 월간 연간에너지사용조사및분석 부분전반의차단기까지전력사용량을감시, 서버랙(rack) 의 전력량을감시하고제한 분전반 4kW 이하의전력량을갖는서버랙(rack) 에는일반적으로각각의랙(rack) 에단상전원을공급 4kW 이상에는계량이가능한랙(rack) 타입분전반에삼상 107

118 분야상세점검항목본표준관련항 전원을직접공급일반적인벽부형의경우에는항온항습기와가급적멀리 배치하고, 랙(rack) 타입의경우에는항온항습기와가장 가깝게배치 트레이 조명 설계 네트워크배선은전용트레이 (Tray) 를통해비차폐연선 (UTP) 및광케이블을상부에포설조명기구는발광다이오드 (LED) 방식으로하고절전형으로 사용 데이터센터의전산기계실면적, 부속실면적( 프린터실, 테이 프실, 운영실, 폼창고등), 전산장비바닥면적(Footprint), 데이터센터( 또는전산실) 총전력소모량, 무정전전원장치 출력단의총전력소모량( 이중또는단일장비구분) 등에대 한과거부터현재까지의데이터를항상감시하고기록 증설을위한모듈단위의설계를고려 신재생 에너지 공공기관신재생에너지이용의무화제도 는공공기관이 발주하는연건축면적 3천m2이상의신축건물에대하여총 건축공사비 5 % 의무화하는제도이므로반드시도입 이상을신재생에너지설치에투자하도록

119 참조표준 부록 I (L.1300) 과의비교표 109

120 110