KR101821931B1 - 데이터 센터를 위한 랙 마운트 서버 냉각 시스템 - Google Patents

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KR101821931B1 KR1020170105813A KR20170105813A KR101821931B1 KR 101821931 B1 KR101821931 B1 KR 101821931B1 KR 1020170105813 A KR1020170105813 A KR 1020170105813A KR 20170105813 A KR20170105813 A KR 20170105813A KR 101821931 B1 KR101821931 B1 KR 101821931B1
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Abstract

본 발명은 데이터 센터를 위한 냉각 시스템으로서, 랙 마운트에 장착되는 복수의 서버 모듈을 냉각하는 랙 마운트 냉각부; 복수의 상기 랙 마운트 냉각부로부터 폐열을 수집하여 서버실의 외부로 이송하는 폐열 이송부; 및 상기 폐열 이송부에 자연 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부를 포함하는 서버 냉각 시스템을 제공한다.

Description

데이터 센터를 위한 랙 마운트 서버 냉각 시스템{RACK MOUNT SERVER COOLING SYSTEM FOR DATA CENTER}
본 발명은 데이터 센터를 위한 랙 마운트 서버 냉각 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 자연 냉각수를 사용하는 냉각 시스템에 관한 것이다.
데이터 센터에 구비되는 서버, 네트워크 장비, 엔터프라이즈 장비 등은 열을 발생시킨다. 따라서, 이러한 장비들을 운영하는 데이터 센터는 열을 냉각시키기 위한 대규모의 설비 또한 운영하고 있다.
데이터 센터의 열을 냉각시키기 위해서는 차가운 공기를 각각의 장비에 공급해 주어야 하며, 일반적으로 이를 위해 차가운 공기를 생성하는 항온기를 이용하고 있다.
항온기 및 항온기와 연계되는 설비를 가동하기 위해 소모되는 에너지는 데이터 센터에서 사용되는 전체 전력의 50~60%가량에 해당한다. 데이터 센터의 냉각에 투입되는 에너지의 절감을 위하여 건물 밖의 차가운 공기를 서버실로 유입시켜 장비의 열을 냉각시키는 방식이 최근 도입되고 있다.
대한민국공개특허 제10-2015-0081729호(공개일자 2015년07월15일) '서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템' 및 대한민국공개특허공보 제10-2011-0129514호(공개일 2011년 12월 2일) " 그린컴퓨팅 환경을 실현한 인터넷데이터센터 공조시스템" 등에는 외부 공기가 데이터 센터로 유입되도록 제어하고, 냉각부를 통해 냉각되어 데이터 센터의 내부로 유입되도록 하는 기술 등이 제시되었다.
공조 시스템에 따른 냉각 방식은 외기 온도가 높은 계절에는 효율성이 떨어지는 단점이 있어 에너지 절감에 한계가 있으며, 또한 외기에 포함된 먼지 및 이물질을 제거하기 위한 필터등의 구성이 필요하여 시설 유지 비용이 증가하는 단점이 있으므로, 수냉 방식의 서버 냉각 시스템이 제안되고 있다.
대한민국공개특허 제10-2014-0090075호(공개일자 2014년07월16일) '수냉식 클러스터 컴퓨터 냉각시스템'에서는 수냉방식으로 클러스터 컴퓨터를 이루는 복수의 노드를 냉각하는 구성이 개시되어 있다. 그러나 제10-2014-0090075호는 고발열부품의 열을 서버 외부로 이동하는데 수냉 방식을 사용할 뿐으이므로, 서버실을 냉각하는 관점에서 보면 여전히 공조 방식 냉각에 의존해야 함을 알 수 있다.
특허문헌 1 : 대한민국공개특허 제10-2015-0081729호(공개일자 2015년07월15일) '서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템' 특허문헌 2 : 대한민국공개특허공보 제10-2011-0129514호(공개일 2011년 12월 2일) " 그린컴퓨팅 환경을 실현한 인터넷데이터센터 공조시스템" 특허문헌 3 : 대한민국공개특허 제10-2014-0090075호(공개일자 2014년07월16일) '수냉식 클러스터 컴퓨터 냉각시스템'
본 발명의 목적은 자연 냉각수를 사용하는 서버 냉각 시스템을 통해 서버에서 발생하는 열을 서버실 외부로 곧바로 방출하여 데이터 센터의 냉각에 투입되는 에너지를 절감하는 데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 서버 냉각 시스템은, 데이터 센터를 위한 냉각 시스템으로서, 랙 마운트에 장착되는 복수의 서버 모듈을 냉각하는 랙 마운트 냉각부; 복수의 상기 랙 마운트 냉각부로부터 폐열을 수집하여 서버실의 외부로 이송하는 폐열 이송부; 및 상기 폐열 이송부에 자연 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부를 포함한다.
이때, 상기 랙 마운트 냉각부는, 냉각수 순환에 의해 내부의 고발열부품에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 서버 모듈; 적어도 하나의 상기 서버 모듈에 냉각수를 공급하고 순환시키는 냉각수 순환 모듈; 및 상기 서버 모듈에 순환되어 가열된 냉각수를 냉각하는 열 교환 모듈을 포함할 수 있다.
이때, 상기 폐열 이송부는, 상기 랙 마운트의 상부에 배치되어 복수의 상기 랙 마운트 냉각부를 순회하도록 구비되고, 상기 열 교환 모듈은, 상기 폐열 이송부에 수납되는 형태로 구비될 수 있다.
이때, 상기 폐열 이송부는, 내부를 흐르는 자연 냉각수를 수용하여 상기 열 교환 모듈에 순환하는 냉각수를 냉각할 수 있다.
한편, 상기 서버 모듈은, 상기 고발열부품에 장착되는 워터자켓; 상기 워터자켓에 냉각수를 공급하는 제1 커넥터; 및 상기 워터자켓을 통과한 냉각수를 배출하는 제2 커넥터를 포함하고, 상기 냉각수 순환 모듈은, 상기 제1 커넥터와 결합하여 냉각수를 공급하는 공급 커넥터; 및 상기 제2 커넥터와 결합하여 냉각수를 회수하는 회수 커넥터를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터는, 상기 서버 모듈이 상기 랙 마운트에 장착되는 방향 기준으로 하여 상기 서버 모듈의 후면에 구비되고, 상기 냉각수 순환모듈은 상기 랙 마운트의 후면에 배치되고, 상기 공급 커넥터 및 상기 회수 커넥터는 상기 서버 모듈이 상기 랙 마운트에 장착될 때 상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터가 삽입되는 위치에 대응되는 위치에 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 랙 마운트 냉각부는, 상기 랙 마운트의 외부에 구비되는 임시 냉각수 공급 모듈을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수 순환 모듈은, 상기 열 교환 모듈로 냉각수를 순환하는 제1 순환라인; 및 상기 임시 냉각수 공급 모듈과 연결되는 제2 순환라인을 구비할 수 있다.
이때, 상기 임시 냉각수 공급 모듈은, 임시 냉각수를 저장하는 제1 탱크; 및 상기 서버 모듈을 통과한 임시 냉각수를 회수하는 제2 탱크를 포함하고, 상기 제2 순환라인은, 상기 공급 커넥터와 연결되며 상기 서버 모듈에 임시 냉각수를 제공하는 제1 삼방밸브; 상기 회수 커넥터와 연결되어 상기 서버 모듈을 통과한 임시 냉각수를 상기 제2 탱크에 제공하는 제2 삼방밸브; 및 상기 제2 탱크에 회수된 임시 냉각수를 상기 제1 탱크로 보내는 환송펌프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 순환라인은, 상기 임시 냉각수의 온도를 낮추기 위한 냉각기를 더 구비하고, 상기 냉각기는 상기 환송 펌프와 상기 제1 탱크 사이에 배치될 수 있다.
아울러, 상기 냉각기는 0.01mm ~ 0.1mm 직경으로 형성되는 다수의 미세공; 및 섬유 재질로 형성된 다공성 외피를 구비하여, 상기 임시 냉각수 공급 모듈이 가동될 때 상기 미세공에서 배출된 임시 냉각수의 기화에 의해 임시 냉각수의 냉각을 수행할 수 있다.
본 발명에 의한 서버 냉각 시스템에 의하면,
첫째, 랙 마운트 냉각부는 자연 냉각수를 이용하는 폐열 이송부에 의해 폐열을 방출하므로, 자연 냉각수의 냉각에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
둘째, 서버 모듈에서 발생되는 열은 열 교환 모듈을 통해 외부로 방출하므로 서버룸의 실내 온도 상승을 억제할 수 있다. 따라서 항온기 및 항온기와 연계되는 설비를 가동하기 위해 소모되는 에너지의 절감이 가능하다.
셋째, 서버 모듈의 공급 커넥터 및 회수 커넥터는 제1 커넥터 및 제2 커넥터가 삽입되는 위치에 대응되는 위치에 구비되므로, 서버 모듈을 랙 마운트에 삽입 장착하는 것으로 냉각수 순환을 위한 배관 연결이 신속히 수행된다.
넷째, 임시 냉각수 순환 모듈을 구비하여, 냉각수 순환 모듈 또는 열 교환모듈의 정비를 수행할 동안 서버 모듈의 냉각이 가능하므로 데이터 센터의 서비스 안정성을 높일 수 있다.
다섯째, 임시 냉각수 순환모듈의 제1 탱크는 서버 모듈이 장착되는 랙 마운트보다 높은 위치에 구비되므로 임시 냉각수가 가지는 위치 에너지에 의해 임시 냉각수의 공급이 수행된다. 따라서 임시 냉각수 순환모듈의 구성이 단순해 지므로 설비 비용절감에 기여한다.
여섯째, 임시 냉각수 순환모듈의 냉각기는 0.01mm ~ 0.1mm 직경을 가지는 다수의 미세공을 구비하므로, 임시 냉각수의 미량 유출이 이루어지고 미세공에 의해 배출된 임시냉각수의 기회에 의해 냉각을 수행할 수 있다.
도 1은 종래의 서버 냉각 시스템을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 서버 냉각 시스템을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 서버 냉각 시스템의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 서버 모듈을 설명하는 도면이다.
도 5는 랙 마운트 냉각부의 제1 순환라인만 도시한 도면이다.
도 6은 랙 마운트 냉각부의 제2 순환라인 부분을 더 도시한 도면이다.
도 7은 랙 마운트 냉각부의 제1 순환라인에 의한 정규 순환을 설명한다.
도 8은 랙 마운트 냉각부의 제2 순환라인에 의한 임시 순환을 설명한다.
도 9는 도 6에 도시된 냉각기를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성 요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 종래의 서버 냉각 시스템을 개략적으로 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이 종래의 서버 냉각 시스템은 서버랙의 발열을 서버실에 구비되는 에어콘 및 항습기를 포함하는 공조 시스템을 통해 처리한다. 공조 시스템에 의한 냉각 방식은 효율성이 떨어진다. 수천 ~ 수만대의 서버가 밀집되어 있는 데이터 센터에는 서버 운용에 사용되는 공조 시스템 운용에 사용되는 전력이 더 높은 실정이다.
도 2는 본 발명에 따른 서버 냉각 시스템을 개략적으로 설명하는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 서버 냉각 시스템의 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 센터를 위한 서버 냉각 시스템(S)은 다수의 랙 마운트 냉각부(C-1, C-2, .., C-N), 자연 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(500), 폐열 이송부(600) 및 열 방출부(700)를 포함한다.
랙 마운트 냉각부(C)는 랙 마운트(R)에 장착되는 복수의 서버 모듈(100-1, 100-2, .., 100-N)을 냉각하는 것으로서 랙 마운트 냉각부(C)에 대해서는 도 4 내지 도 9의 설명에서 구체적으로 설명하기로 한다.
냉각수 공급부(500)는 자연 냉각수를 폐열 이송부(600)에 공급한다. 본 발명에서 자연 냉각수는 호수, 강, 저수지, 지하수 내지 댐에 수용된 상온의 자연수에서 이물질을 걸러낸 상태를 뜻한다. 필요에 따라 정수 처리장에서 처리된 수돗물도 자연 냉각수로 사용될 수 있다. 자연 냉각수의 온도는 계절에 따라 상이하나 서버 모듈 냉각에 충분한 온도(20℃ 이하)를 가지며, 물은 열용량이 매우 크므로 충분한 양의 자연수가 확보된다면 단순히 자연 냉각수를 폐열 이송부(600)에 연속적으로 공급하는 것 만으로 데이터 센터에서 발생하는 발열을 처리할 수 있다.
냉각수 공급부(500)는 데이터 센터 인근의 자연수를 사용하는 경우 정수부, 정수된 자연 냉각수를 저장하는 탱크, 및 저장된 자연 냉각수를 폐열 이송부(600)에 공급하는 공급 펌프등을 포함할 수 있다. 냉각수 공급부(500)를 이루는 세부 구성은 자연수로서 어떠한 물을 사용하느냐에 따라 상이하므로 구체적인 구성의 설명에 대해서는 생략하기로 한다.
폐열 이송부(600)는 다수의 랙 마운트 냉각부(C-1, C-2, .., C-N)로부터 폐열을 수집하여 서버실의 외부로 이송한다. 폐열 이송부(600)는 랙 마운트(R)의 상부에 배치되어 복수의 랙 마운트 냉각부를 순회하도록 구비되는 것이 바람직하다. 도 5를 참조하면, 폐열 이송부(600)는 열 교환 모듈(300)을 수납하는 형태로 실시 될 수 있다. 다만, 도 5는 열 교환 모듈(300)이 폐열 이송부(600)를 통해 열을 전달하는 것을 모식적으로 표현한 것으로서, 열 교환 모듈(300)과 폐열 이송부(600)의 접촉 형태는 도시된 바에 한정되는 것이 아니라 실시 환경에 따라 다양하게 변형 가능하다. 일 예로, 열 교환 모듈(300)이 폐열 이송부(600)의 표면을 둘러싸는 형대로 실시하는 것도 가능하다.
폐열 이송부(600)는 내부에 상온의 자연 냉각수가 통과하고 있어 열 교환 모듈(300) 내부를 순환하는 냉각수의 온도는 자연 냉각수의 온도에 맞추어 냉각된다.
즉, 서버 모듈(100)에서 발생되는 열이 폐열 이송부(600)에 수집되어 서버실 외부로 이송되게 된다. 이와 같이 서버 모듈(100)에서 발생되는 열은 랙 마운트 냉각부(C) 및 폐열 이송부(600)를 통해 서버실 외부로 방출되므로 서버실의 대기 온도에는 영향을 끼치지 않으며, 따라서 공조 시스템 가동에 사용되는 전력의 절감이 가능하다.
열 방출부(700)는 폐열 이송부(600)를 통과하여 일정 온도로 가열된 자연 냉각수를 방출한다. 간단하게는 냉각에 사용된 자연 냉각수를 그대로 원래의 자연수 수원인 호수, 강, 저수지 또는 댐으로 방출하도록 구성될 수 있다. 또는 열 방출부(700)는 지역난방과 연계하여 일정 온도로 가열된 자연 냉각수를 지역 온수로 공급할 수도 있다.
랙 마운트 냉각부(C)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 서버 냉각 시스템의 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 서버 모듈을 설명하는 도면이다. 도 5는 랙 마운트 냉각부의 제1 순환라인만 도시한 도면이다. 도 6은 랙 마운트 냉각부의 제2 순환라인 부분을 더 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 랙 마운트 냉각부(C)는 랙 마운트(R)에 장착되는 복수의 서버 모듈(110-1, 110-2, ... , 110-N)을 냉각하는 구성으로서, 서버 모듈(110-1, 110-2, ... , 110-N), 냉각수 순환 모듈(200), 열 교환 모듈(300) 및 임시 냉각수 공급 모듈(400)을 포함한다.
본 발명에서 설명되는 서버 모듈(110)은 CPU, VGA 및 HDD와 같은 고발열 부품에서 발생하는 열을 냉각수 순환에 의해 외부로 방출하는 수단을 갖춘 서버 모듈이다. 도 4를 참조하면, 서버 모듈(110)은 고발열부품(CPU#1 및 CPU#2)에 장착되는 워터자켓(110a, 110b), 워터자켓(110a, 110b)에 냉각수를 공급하는 제1 커넥터(120) 및 워터자켓(110a, 110b)을 통과한 냉각수를 배출하는 제2 커넥터(130)를 포함한다.
워터자켓(110a, 110b)과 제1 커넥터(120) 및 제2 커넥터(130)는 튜브(T)로 연결된다. 도 4에 도시된 서버 모듈(110)은 고발열부품과 워터자켓의 연결관계를 간단하게 모식적으로 도시한 것으로서, 고발열부품은 CPU 뿐만아니라 VGA, HDD 및 전원공급장치를 포함할 수 있다.
냉각수 순환 모듈(200)은 제1 커넥터(120)와 결합하여 워터자켓(110a, 110b)에 냉각수를 공급하는 공급 커넥터(220), 및 제2 커넥터(230)와 결합하여 워터자켓(110a, 110b)으로부터 냉각수를 회수하는 회수 커넥터(230)를 포함한다.
또한, 냉각수 순환 모듈(200)은 냉각수를 복수의 서버 모듈(110-1, 110-2, ... , 110-N)및 열 교환 모듈(300)로 순환시키기 위한 제1 순환 펌프(P1)를 포함한다.
랙 마운트 냉각부(C)는 랙 마운트(R)에 장착되는 복수의 서버 모듈의 발열을 냉각시키기 위한 구성으로서, 냉각수 순환 모듈(200)은 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 서버 모듈(110-1, 110-2, ... , 110-N)에 각각 구비되는 제1 커넥터(120-1, 120-2, ... , 120-N) 및 제2 커넥터(130-1, 130-2, ... , 130-N)와 결합하기 위한 복수의 공급 커넥터(220-1, 220-2, ... , 220-N) 및 회수 커넥터(230-1, 230-2, ... , 230-N)를 구비한다.
단, 설명의 편의를 위해 도 5 내지 도 8에서는 하나의 서버 모듈(110)이 냉각수 순환 모듈(200)에 결합된 것으로 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 커넥터(120) 및 제2 커넥터(130)는 서버 모듈(100)이 랙 마운트(R)에 장착되는 방향을 기준으로 하여 서버 모듈(100)의 후면에 구비된다.
냉각수 순환 모듈(200)은 랙 마운트(R)의 후면에 배치되고, 공급 커넥터(220) 및 회수 커넥터(230)는 서버 모듈(100)이 랙 마운트(R)에 장착될 때 제1 커넥터(120) 및 제2 커넥터(130)가 삽입되는 위치에 대응되는 위치에 구비된다.
즉, 공급 커넥터(220) 및 회수 커넥터(230)는 제1 커넥터(120) 및 제2 커넥터(130)와 정렬되는 위치에 구비되므로, 서버 모듈(100)을 랙 마운트(R)에 삽입 장착하는 것으로 냉각수 순환을 위한 배관 연결이 신속히 수행된다.
이와 같은 연결을 위해, 제1 커넥터(120)와 공급 커넥터(220)는 연결 전에는 냉각수의 외부 유출을 차단하는 구조를 가지며 제1 커넥터(120)와 공급 커넥터(220)의 결합에 의해 냉각수의 순환 유로가 형성되는 구조를 가진다. 제2 커넥터(130)와 회수 커넥터(230)도 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
열 교환 모듈(300)은 서버 모듈(100)에 순환되어 가열된 냉각수를 냉각한다. 가열된 냉각수의 냉각을 위해 열 교환 모듈(300)은 폐열 이송부(600)와 접촉하는 형태를 가진다. 냉각수의 냉각은 폐열 이송부(600) 부분에서 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
워터자켓(110) 및 열 교환기(310)는 열전달 효율을 높이기 위해 통상적으로 금속 부재를 가공에 의해 형성되는데, 금속 부재의 부식 방지를 위해 전도성을 갖지 않도록 처리된 용액이 냉각수로 사용된다. 따라서 열 교환 모듈(300) 내부를 순환하는 냉각수와 폐열 이송부(600) 내부의 자연 냉각수가 섞이지 않는 형태로 열교환이 이루어저야 한다.
냉각수 순환 모듈(200)은 열 교환 모듈(300)로 냉각수를 순환하는 제1 순환라인(L1)을 구비한다. 도 5는 본 발명에 따른 랙 마운트 냉각부에서 제1 순환라인(L1)만을 모식적으로 도시한 도면으로서, 랙 마운트 냉각부(C)의 정규 순환에서는 제1 순환라인(L1)만이 사용된다.
즉, 제1 순환펌프(P1)의 가동에 의해 서버 모듈(100)에 순환되어 가열된 냉각수는 열 교환 모듈(300)과 폐열 이송부(600)과의 접촉을 통해 적정 온도로 냉각된다.
한편, 열 교환 모듈(300) 또는 제1 순환펌프(P1)의 정비와 같은 이유로 정규 순환을 중지되어야 하는 상황이 발생하나, 데이터 센터에 구비되는 서버 시스템은 안정적인 서비스 제공을 위해 정비의 이유로 냉각 시스템의 작동을 멈출 수 없다.
그러나 잠깐 동안의 냉각 시스템 정비를 위해 냉각수 순환 모듈(200) 및 열 교환 모듈(300)을 이중으로 구현하는 것은 설비 공간의 문제 및 비용적인 면에서 바람직하지 않다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 랙 마운트 냉각부(C)는 임시 냉각수 공급 모듈(400)을 더 포함한다.
임시 냉각수 공급 모듈(400)은 임시 냉각수를 저장하는 제1 탱크(410), 서버 모듈(100)을 통과한 임시 냉각수를 회수하는 제2 탱크(420)를 포함한다
이때, 제1 탱크(410)는 서버 모듈(100)이 장착되는 랙 마운트(R)보다 높은 위치에 구비되는 것이 바람직하다. 이와 같은 배치 위치에 의하면, 임시 냉각수가 가지는 위치 에너지에 의해 서버 모듈(100)로 임시 냉각수의 공급이 수행될 수 있다. 즉, 임시 냉각수 공급 펌프를 생략할 수 있어 임시 냉각수 순환모듈의 구성을 단순하게 할 수 있다.
한편, 냉각수 순환 모듈(200)은 임시 냉각수 공급 모듈(400)과 연결되어 임시 냉각수를 순환하는 제2 순환라인(L2)을 구비한다.
도 6을 참조하면, 제2 순환라인(L2)은 제1 삼방밸브(V1), 제2 삼방밸브(V2), 환송 펌프(P2) 및 냉각기(RD)를 포함한다.
제1 삼방밸브(V1)는 공급 커넥터(220)와 연결되며 서버 모듈(110)에 제1 탱그(410)에 저장된 임시 냉각수를 제공한다.
제2 삼방밸브(V2)는 회수 커넥터(230)와 연결되며 서버 모듈(100)을 통과한 임시 냉각수를 제2 탱크(420)에 제공한다.
환송 펌프(P2)는 제2 탱크(420)에 회수된 임시 냉각수를 제1 탱크(410)로 보낸다.
임시 냉각수 공급 모듈(400)은 정규 순환라인인 제1 순환라인(L1)의 정비 시간동안 짧게 가동되므로, 제1 탱크(410)가 적절한 양의 임시 냉각수를 수용한다면 냉각수가 가지는 열용량만으로 제한된 온도 범위 내로 서버 모듈(100)이 가능하다.
냉각기(RD)는 서버 모듈(100)을 통과한 임시 냉각수의 온도를 낮추기 위해 구비되는 것으로서, 환송 펌프(P2)와 제2 탱크(420) 사이에 배치된다.
냉각기(RD)는 제1 탱크(410)에 수용된 임시 냉각수의 설계 열용량을 초과하도록 임시 냉각수 공급 모듈(400)이 가동될 때를 대비한 것이다.
도 9는 도 6에 도시된 냉각기를 설명하는 도면이다. 도 9를 참조하면 냉각기(RD)는 라디에이터 형태로 구현될 수 있다. 이때 냉각기(RD)는 0.01 mm ~ 0.1 사이의 직경을 가지는 다수의 미세공(H)을 구비할 수 있다.
환송 펌프(P2) 가동에 따라 제2 탱크(420)에 회수된 임시 냉각수는 냉각기(RD)를 통과하여 제1 탱크(410)로 보내지며, 이때 냉각기(RD) 표면의 미세공(H)을 통해 미량의 냉각수 유출이 이루어진다. 유출된 미량의 냉각수는 기화되어 냉각기(RD)를 지나는 임시 냉각수의 온도를 낮춘다.
임시 냉각수 기화에 따른 냉각 효과를 보다 높이기 위해, 냉각기(RD) 표면에는 섬유 재질로 형성된 다공성 외피(K)가 구비될 수 있다. 일 예로 다공성 외피(K)는 종이 또는 부직포일 수 있다. 미세공(H)을 통해 유출된 미량의 냉각수는 다공성 외피(K)에 흡수되어 보다 넓은 대기 접촉 면적을 가지게 되므로 보다 빨리 기화되어 임시 냉각수의 온도를 낮출 수 있다.
도시 생략되었으나, 다공성 외피(K)는 교체 가능하도록 냉각기(RD) 표면으로부터 탈부착 되도록 구비되는 것이 바람직하다.
도 7은 랙 마운트 냉각부에서 제1 순환라인에 의한 정규 순환을 설명하는 것이다. 정규순환, 즉 정상적인 랙 마운트 냉각부(C)의 가동에서 제1 삼방밸브(V1) 및 제2 삼방밸브(V2)는 냉각수(W1)가 제1 순환라인(L1)으로 순환되도록 순환라인을 형성한다.
도 8은 랙 마운트 냉각부에서 제2 순환라인에 의한 임시 순환을 설명한다. 제1 순환라인(L1)의 정비와 같은 이유로 임시 냉각수 공급 모듈(400)의 가동이 필요한 경우 제1 삼방밸브(V1) 및 제2 삼방밸브(V2)는 임시 냉각수(W1)이 제2 순환라인(L2)으로 순환되도록 임시순환라인을 형성한다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
S : 서버 냉각 시스템 C : 랙 마운트냉각부
100 : 서버 모듈 200 : 냉각수 순환 모듈
300 : 열 교환 모듈 400 : 임시 냉각수 공급 모듈
500 : 자연 냉각수 공급부 600 : 폐열 이송부
700 : 열 방출부

Claims (11)

  1. 데이터 센터를 위한 냉각 시스템으로서,
    랙 마운트에 장착되는 복수의 서버 모듈을 냉각하는 랙 마운트 냉각부;
    복수의 상기 랙 마운트 냉각부로부터 폐열을 수집하여 서버실의 외부로 이송하는 폐열 이송부; 및
    상기 폐열 이송부에 자연 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부를 포함하되,
    상기 랙 마운트 냉각부는,
    냉각수 순환에 의해 내부의 고발열부품에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 서버 모듈;
    적어도 하나의 상기 서버 모듈에 냉각수를 공급하고 순환시키는 냉각수 순환 모듈; 및
    상기 서버 모듈에 순환되어 가열된 냉각수를 냉각하는 열 교환 모듈을 포함하고,
    상기 서버 모듈은,
    상기 고발열부품에 장착되는 워터자켓;
    상기 워터자켓에 냉각수를 공급하는 제1 커넥터; 및
    상기 워터자켓을 통과한 냉각수를 배출하는 제2 커넥터를 포함하고,
    상기 냉각수 순환 모듈은,
    상기 제1 커넥터와 결합하여 냉각수를 공급하는 공급 커넥터; 및
    상기 제2 커넥터와 결합하여 냉각수를 회수하는 회수 커넥터를 포함하고,
    상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터는,
    상기 서버 모듈이 상기 랙 마운트에 장착되는 방향 기준으로 하여 상기 서버 모듈의 후면에 구비되고,
    상기 냉각수 순환모듈은 상기 랙 마운트의 후면에 배치되고,
    상기 공급 커넥터 및 상기 회수 커넥터는 상기 서버 모듈이 상기 랙 마운트에 장착될 때 상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터가 삽입되는 위치에 대응되는 위치에 구비되고,
    상기 랙 마운트 냉각부는,
    상기 랙 마운트의 외부에 구비되는 임시 냉각수 공급 모듈을 더 포함하고,
    상기 냉각수 순환 모듈은,
    상기 열 교환 모듈로 냉각수를 순환하는 제1 순환라인; 및
    상기 임시 냉각수 공급 모듈과 연결되는 제2 순환라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 서버 냉각 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 폐열 이송부는,
    상기 랙 마운트의 상부에 배치되어 복수의 상기 랙 마운트 냉각부를 순회하도록 구비되고,
    상기 열 교환 모듈은,
    상기 폐열 이송부에 수납되는 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 서버 냉각 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 폐열 이송부는,
    내부를 흐르는 자연 냉각수를 수용하여 상기 열 교환 모듈에 순환하는 냉각수를 냉각하는 것을 특징으로 하는 서버 냉각 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 임시 냉각수 공급 모듈은,
    임시 냉각수를 저장하는 제1 탱크; 및
    상기 서버 모듈을 통과한 임시 냉각수를 회수하는 제2 탱크를 포함하고,
    상기 제2 순환라인은,
    상기 공급 커넥터와 연결되며 상기 서버 모듈에 임시 냉각수를 제공하는 제1 삼방밸브;
    상기 회수 커넥터와 연결되어 상기 서버 모듈을 통과한 임시 냉각수를 상기 제2 탱크에 제공하는 제2 삼방밸브; 및
    상기 제2 탱크에 회수된 임시 냉각수를 상기 제1 탱크로 보내는 환송펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 서버 냉각 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 순환라인은,
    상기 임시 냉각수의 온도를 낮추기 위한 냉각기를 더 구비하고,
    상기 냉각기는 상기 환송 펌프와 상기 제1 탱크 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 서버 냉각 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 냉각기는 0.01mm ~ 0.1mm 직경으로 형성되는 다수의 미세공; 및
    섬유 재질로 형성된 다공성 외피를 구비하여, 상기 임시 냉각수 공급 모듈이 가동될 때 상기 미세공에서 배출된 임시 냉각수의 기화에 의해 임시 냉각수의 냉각을 수행하는 것을 특징으로 하는 서버 냉각 시스템.
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