KR102172197B1 - 서버실 온도 관리를 위한 통신장비용 랙 - Google Patents

Abstract

서버실 온도 관리를 위한 통신장비용 랙이 개시된다. 본 발명의 서버실 온도 관리를 위한 통신장비용 랙은, 바닥부, 바닥부와 이격 배치되는 천정부 및 천정부를 지지하는 복수의 지지 프레임이 구비되며 내부에 복수의 서버가 장착되는 랙 본체; 및 천정부에 마련되어 케이블 부재가 랙 본체의 내부를 통과하지 않고 천정부를 통해 지나가도록 가이드하는 케이블 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

서버실 온도 관리를 위한 통신장비용 랙{Telecommunication equipment rack for server room temperature management}

본 발명은, 통신장비용 랙에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 소형화된 서버를 다수 수용하는 통신장비용 랙이 밀집하여 설치되는 서버실의 효과적인 온도 관리를 위하여, 랙 내외부의 무분별한 케이블 배선에 따른 더운 공기의 유입이나 랙 내부의 발생열 적체를 줄이고 랙의 후면과 전면의 공기를 효과적으로 차단하도록 한 서버실 온도 관리를 위한 통신장비용 랙에 관한 것이다.

랙(랙케비넷, 랙케이스)은 서버, 스토리지, 네트워크 등 통신장비가 설치되고, 통신장비에 전원공급장비(PDU, PSU, Powerstrip 등)와 네트워크 구성을 위한 케이블이 설치되는 장비이다. 이러한 통신장비용 랙은 데이터센터의 전산실 내 종단 설비로서 다수의 랙이 밀집하여 배치되는 것이 일반적이다.

랙당 전원공급량(kW)과 랙 유형(크기, 모양 등)에 따라 통신장비 종류, 수량, 랙내 통신환경이 결정되고, 랙의 온도 관리는 통신장비의 발열(Kcal)로 인한 쿨링과 통신장비 성능에도 영향을 미치게 되므로 랙 설계시 이러한 내용들이 모두 고려되어야 한다.

최근 서버의 소형화/집적화, 빅데이터, AI/M, 클라우드 등에 따라 많은 컴퓨팅 전력 수요의 증가로 데이터센터의 랙당 공급전력을 증가시키는 추세로 랙에 설치되는 서버수량이 증가되고, 이를 수용하기 위해 전산실 층고와 랙 높이도 함께 높아지고 있다. 예를 들면 랙당 2.2kW(10A) 저밀도 센터에서는 랙당 서버 설치수량이 약 15대이었지만 랙당 공급전력이 6kW인 경우 랙당 설치수량이 40대로 증가하게 된다. 최근 랙당 공급전력을 8kW 이상인 경우 제한된 랙 공간에 서버설치수량을 증가시키기도 한다.

(산출식) 랙당 서버 설치수량 = f(랙당 공급전력, 서버당 평균이용전력, 서버당 정격전력, 평균부하율)

현재 랙은 서버 소형화와 집적화에 따라 랙당 공급전력에 맞춰 랙의 모든 공간을 서버 설치공간으로 활용가능한 상황이다. 과거 랙의 1개 유닛(1U)(높이 4.4cm)에 설치되는 서버수량이 최대 1대였으나, 현재 랙 1U에 서버 2대 이상이 설치 가능한 고집적 서버가 일반화되고 있다.

랙당 전력증가로 통신장비 설치수량을 높이기 위해서 랙당 크기를 40U, 42U에서 45U, 48U 또는 50U로 증가하는 추세이다.

그러나 전산실 층고 제약으로 랙 크기의 추가적인 증가는 쉽지 않다.

데이터센터의 층고(Slab to Slab)는 일반건물내 전산실인 경우 약 4M, 데이터센터 전용건물인 경우 5-6m 수준이므로 데이터센터를 신축할 경우라 하더라도 층고를 높이는 의사결정은 센터구축 투자금액상승과, 건축조건(부지모양, 건폐율, 용적율, 고도제한 등)을 고려해야 하고 특히 경제성 측면에서 어려운 의사결정에 해당한다.

따라서 현재는 랙당 공급전력과 랙당 서버의 수량을 증가시키는 추세로 인해 면적당 사용전력 증가에 따라 랙당 발열량도 증가되어 저밀도 센터에서 중요성이 크지 않았던 랙 단위 쿨링에 대한 중요성이 높아지고 있다.

데이터센터 전산실 쿨링이 전력기준 냉방용량과 고온/저온 혼합 억제 등 쿨링 전산실 구조를 갖추었다 하더라도 통신장비 발생열이 랙 내 적체되거나 뜨거운 공기가 저온 영역(Cool Aisle)으로 흘러 들어가는 구조라면 데이터센터 전체의 냉방효율은 떨어지게 된다.

(산출기준,TTA) 1kW발열 = 860kCal, Cooling(1RT) = 3,024kCal

고집적 센터가 아니더라도 전산실내에 다수 고온 영역(Hot Zone)이 발생하고 있는 상황이고 최근 고집적 센터가 증가함에 따라 랙의 고온 영역화는 심화될 수 있다. 전산실내 항온항습기가 가동함에도 불구하고 고온 영역(열섬)이 지속 유지되는 경우 송풍기가 추가로 부가되거나, 냉방기의 불필요한 가동 또는 부하가 증가로 냉방 비용을 증가시키게 된다. 즉 랙 온도상승은 서버와 데이터센터의 추가전력 부담을 높이고 서버성능과 냉방의 비효율로 연결될 수 있다.

서버 유입(inlet) 온도가 섭씨 20도에서 40도로 증가할 경우 서버 사용 전력은 최대 12%가 증가한다는 시험 결과가 있으며, 온도상승에 따른 추가 전력사용량이 12%인 경우, 평균 150W 사용하는 서버인 경우 서버의 추가이용전력은 18W이며, 쿨링 등 서버당 총 추가 이용전력은 32.4W가 될 수 있다. 따라서 서버 유입 온도가 20도 상승할 경우 서버당 1년 사용 전력 비용에 있어 추가 전력비(1kwh당 120원으로 계산)는 283,824원이 될 수 있다.

(산출근거) 서버당 총 사용전력 = f(서버이용전력, 데이터센터 에너지 효율(PUE))

또한, 서버의 유입 온도가 높게 지속될 경우 연산 성능이 낮아지게 되므로 AI/ML, 빅데이터, 클라우드 등 연산율이 높은 서버인 경우 유입 온도가 상승할 경우 성능이 저하되는 문제가 있다.

따라서 랙 당 공급전력과 전력사용량이 높아짐에 따라 랙의 냉방에 대한 중요성이 높아지고 있다. 그러나 기존 랙은 통신장비의 단순 거치의 역할에 한정되어 있다. 최근 랙는 서버 깊이(세로)와 전산실 층고가 커짐에 따른 대형화되는 경향이 있으며, 서버가 집적화되고 있어 하나의 랙에 대해서 이루어지는 케이블 구성은 대단히 복잡해지고 있으며, 케이블이 차지하는 면적 역시 무시할 수 없게 되었다.

특히, 랙의 온도관리에 가장 큰 영향은 주는 부분은 케이블링으로서, 기존 랙에서는 별도의 케이블 매니저를 랙의 측면에 추가 부착하여 케이블을 정리하는 것으로 온도가 다른 공기의 유입을 줄이거나, 랙 단위 쿨링 설비를 추가하여 온도를 낮추었다.

하지만 케이블 매니저를 이용하는 방식의 경우 케이블링 작업자 숙련도와 지속관리체계가 전제되어야 유효하며, 설치자/운영자가 케이블 배선 방식을 지속 관리하지 않을 경우 서버와 네트웍의 네트웍 포트가 랙 내부에 위치하기 때문에 도 1과 같이 다량 케이블이 서버 후면의 뜨거운 공기를 가로막아 랙 또는 랙 주변을 고온 영역(열섬)을 구성할 수 있다.

또한 케이블이 통신장비가 설치되어야 할 랙 내부 공간을 점유하게 되어 랙 공간 비효율과 서버당 랙 원가상승을 초래하게 된다.

도 2와 같이, 기존 랙의 케이블링 방식은 외부회선이 랙 상단 TOR(스위치)로 인입(도2:①→②)된 케이블을 랙 전면(도2:②)에서 랙 내부를 통해서 랙 후면(도2:③)으로 케이블링(도2:②→③)하게 되어 케이블이 랙의 장비 설치 공간을 점유하게 됩니다. 전산실이 온도 영역 제한과 같은 고온/저온 영역이 분리된 구조를 갖추었다 하더라도 랙 내부로 케이블이 지나가므로 고온 영역와 저온 영역의 분리가 불가능해져 고온의 공기가 랙 내부 케이블 공간을 통해 저온 영역(Cold Aisle)로 이동하여 온도가 상승하게 된다.

기존 랙의 케이블링 방식은 도 2에서와 같이 랙의 내부를 통해서 후방으로 연장된다.

도 3은 기존 랙의 상단 패널을 보인 것으로, 도시된 바와 같이 기존 랙의 상단에는 케이블 가이드 구조가 없으며, 판넬이 없거나 납작한 판넬로 덮어두는 방식이다.

도 4는 종래 랙의 배치 유닛별 서버 배치 구조를 보인 예시도이다.

서버(회색)간 빈 공간으로 인해 고온의 공기가 저온 영역으로 들어가 냉방효율을 낮아지고 이를 개선하기 위해 운영자들이 서버간 빈 공간에 블랭크 패널을 수작업으로 설치할 수 있으나 대규모 서버 수량, 설치변경 등으로 인해 현실적으로 사용하기 쉽지 않다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 수냉식 쿨링 시설 등의 효율이 높은 구성도 존재하지만 추가 쿨링 시설은 센터의 효율적인 배치, 운영관리, 인력 등 추가적인 비용과 부담이 존재하여 센터 전체에 확산하기 어려우므로, 데이터 센터 효율화는 데이터센터(전산실) 측면에서 랙 단위의 효율적인 쿨링 구조를 확보할 때 실질적인 성과로 이어질 수 있다.

따라서 랙 구조를 단순 장비 설치용이 아닌 쿨링을 고려하여 온도가 다른 공기가 혼합되거나 내부 발생열이 적체되지 않도록, 누가 관리하더라도 효율적인 배선 관리가 가능함과 아울러 랙의 내외부의 온도가 다른 공기가 혼합되지 않도록 하는 구성이 필요하다.

전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.

한국 등록특허 제10-1103394호, [전산실 통신장비 랙의 냉방 시스템] 한국 등록특허 제10-1965894호, [전산실의 열 유동 차단장치] 한국 공개실용신안 제2019-000215호, [배기 기류 유도 가이드]

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 케이블 부재가 랙 내부를 관통하여 서버와 연결되는 것을 막아 고온 영역(hot aisle)과 저온 영역 존(cold aisle)을 분리함으로써 랙 내부의 온도 상승을 방지할 수 있는 서버실 온도 관리를 위한 통신장비용 랙을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 바닥부, 상기 바닥부와 이격 배치되는 천정부 및 상기 천정부를 지지하는 복수의 지지 프레임이 구비되며 내부에 복수의 서버가 장착되는 랙 본체; 및 상기 천정부에 마련되어 케이블 부재가 상기 랙 본체의 내부를 통과하지 않고 상기 천정부를 통해 지나가도록 가이드하는 케이블 가이드부를 포함하는 통신장비용 랙이 제공될 수 있다.

상기 케이블 가이드부는, 상기 천정부의 상부 방향으로 돌출되도록 상기 천정부에 마련되는 가이드 바디; 및 상기 가이드 바디의 가장자리가 상기 천정부의 가장자리로부터 이격되도록 마련되어 상기 천정부에 마련된 케이블 홀을 통해 노출되는 상기 케이블 부재의 설치 경로로 제공되는 케이블 경로부를 포함할 수 있다.

상기 가이드 바디에는 복수의 바디홀이 마련될 수 있다.

상기 케이블 가이드부는, 상기 가이드 바디의 모서리에 마련되어 상기 케이블 부재를 지지하는 복수의 케이블 지지 가이더를 더 포함할 수 있다.

상기 랙 본체의 개방된 전방부와 개방된 후방부에 접힘 가능하도록 마련되어 상기 개방된 전방부와 상기 개방된 후방부를 밀폐시키는 접이식 문을 더 포함할 수 있다.

상기 본체에 슬라이딩 가능하게 결합되어 전원 공급 장치의 추가 설치 공간을 확보하는 연장 슬라이딩부를 더 포함할 수 있다.

상기 케이블 가이드부의 상부에 마련되어 상기 케이블 부재를 지지하는 연장 트레이부를 더 포함할 수 있다.

상기 랙 본체에는 상기 가이드 바디와 이격되게 적어도 하나의 케이블 홀이 마련될 수 있다.

상기 적어도 하나의 케이블 홀은 + 자형 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 랙 내부를 관통하여 케이블 부재가 서버와 연결되는 것을 방지하기 위하여 랙의 측면을 통해 케이블을 랙의 상단으로 연장하거나 상단의 케이블을 하단으로 연장하도록 하는 케이블 홀 및 경로 구성과, 랙의 상단부에 케이블을 가이드하기 위한 구조물을 구성하여 케이블 배치에 의해 랙의 내부와 후면의 공기가 혼합되는 상황을 방지함과 아울러 랙의 집적도를 낮추는 랙 내부 케이블 배선을 방지하여 서버 성능 저하를 예방하고 케이블 관리 효율을 높이는 효과가 있다.

또한, 랙의 전면과 후면에 접이식 문을 마련하여 서버 장착 시 전후면 접이식 문이 연동하여 내부로 개방되고 서버 이탈 시 전후면 접이식 문이 폐쇄되도록 함으로써 온도가 다른 공기의 유입을 효과적으로 차단하는 효과가 있다.

나아가, 접이식 문이 자동으로 개방되건 폐쇄되게 하여 작동의 편리성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 랙의 케이블 배선 상태를 보인 예시도이다.
도 2는 종래 랙의 케이블 배선 방식을 보인 개념도이다.
도 3은 종래 랙의 상단 패널 구조를 보인 예시도이다.
도 4는 종래 랙의 배치 유닛별 서버 배치 구조를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서버실 온도 관리를 위한 통신장비용 랙을 개략적으로 도시한 도면으로 종래의 케이블 배선 방식이 하부에 도시된 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 케이블 배선 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 도 5에 도시된 케이블 가이드부의 영역을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 개략적인 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 랙의 케이블 배선 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 랙의 상단 패널 케이블 가이드의 라운딩 구조물을 설명하기 위한 예시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 케이블 지지 가이더를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 도 5에 도시된 랙 본체의 전방과 후방에 접이식 문이 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 도 5에 도시된 랙 본체에 연장 슬라이딩부가 랙 본체의 외부로 슬라이딩되게 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 도 5에 도시된 랙 본체에 연장 슬라이딩부가 랙 본체의 내부로 슬라이딩되게 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 도 5에 도시된 케이블 가이드부의 상부에 연장 트레이부가 마련되는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 도 15에 도시된 연장 트레이부의 다른 실시예이다.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서버실 온도 관리를 위한 통신장비용 랙을 개략적으로 도시한 도면으로 종래의 케이블 배선 방식이 하부에 도시된 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 케이블 배선 방식을 설명하기 위한 개념도이고, 도 7은 도 5에 도시된 케이블 가이드부의 영역을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 개략적인 평면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 랙의 케이블 배선 방식을 설명하기 위한 예시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 랙의 상단 패널 케이블 가이드의 라운딩 구조물을 설명하기 위한 예시도이다.

또한, 도 11은 도 10에 도시된 케이블 지지 가이더를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 12는 도 5에 도시된 랙 본체의 전방과 후방에 접이식 문이 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 13은 도 5에 도시된 랙 본체에 연장 슬라이딩부가 랙 본체의 외부로 슬라이딩되게 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 14는 도 5에 도시된 랙 본체에 연장 슬라이딩부가 랙 본체의 내부로 슬라이딩되게 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 15는 도 5에 도시된 케이블 가이드부의 상부에 연장 트레이부가 마련되는 것을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 16은 도 15에 도시된 연장 트레이부의 다른 실시예이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 서버실 온도 관리를 위한 통신장비용 랙은, 랙 본체(100)와, 랙 본체(100)의 상부에 마련되어 케이블 부재(10)가 랙 본체(100)의 내부를 통과하지 않고 천정부(120)를 통해 지나가도록 가이드하여 랙 본체(100)의 내부를 고온 영역(hot aisle)과 저온 영역(cold aisle)을 분리하는 케이블 가이드부(200)와, 랙 본체(100)의 개방된 전방부와 개방된 후방부에 접힘 가능하도록 마련되어 개방된 전방부와 개방된 후방부를 밀폐시키는 접이식 문(300)과, 랙 본체(100)에 슬라이딩 가능하게 결합되어 전원 공급 장치의 추가 설치 공간을 확보하는 연장 슬라이딩부(400)와, 케이블 가이드부(200)의 상부에 마련되어 케이블 부재(10)를 지지하는 연장 트레이부(500)를 구비한다.

랙 본체(100)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 바닥부(110)와, 바닥부(110)와 이격 배치되는 천정부(120)와, 천정부(120)를 지지하는 복수의 지지 프레임(130)과, 천정부(120)에 마련되는 복수의 케이블 홀(140)과, 복수의 지지 프레임(130)에 마련되어 케이블 부재(10)를 지지하는 복수의 수직 케이블 가이드(150)와, 바닥부(110)에 회전 가능하게 마련되는 복수의 바퀴(160)를 포함한다.

랙 본체(100)의 전방부와 후방부와 좌우측부는 개방되어 있고, 개방된 전방부와 후방부는 접이식 문(300)에 의해 밀폐될 수 있다.

랙 본체(100)의 전방부와 후방부와 복수의 지지 프레임(130)은 서로 볼트 또는 용접 결합될 수 있다.

본 실시 예에서 복수의 지지 프레임(130)은 전방부와 후방부에 각각 결합될뿐만 아니라 지지 프레임(130) 서로 간에 전술한 방법에 의해 결합될 수 있다.

랙 본체(100)의 복수의 케이블 홀(140)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 가이드 바디(210)와 이격되게 마련될 수 있다.

본 실시 예에서 복수의 케이블 홀(140)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 4개가 마련될 수 있고, 복수의 케이블 홀(140)과 가이드 바디(210)의 사이에는 케이블 부재(10)가 놓여지는 케이블 경로부(220)가 마련될 수 있다.

또한 본 실시 예에서 복수의 케이블 홀(140)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 천정부(120)의 가장자리를 절개하여 마련될 수 있다.

나아가 본 실시 예에서 한 쌍의 랙 본체(100)를, 도 9에 도시된 바와 같이, 서로 근접되게 붙이면 일측부가 개방되게 마련된 케이블 홀(140)은 사면이 밀폐된 구조를 가질 수 있다.

그리고 본 실시 예에서 케이블 홀(140)은 케이블 부재(10)가 효과적으로 정리될 수 있게 + 자형 구조를 가질 수 있다. 본 실시 예는 케이블 홀(140)이 케이블 타이처럼 케이블 부재(10)를 잡아 주기 때문에 케이블 타이가 필요 없다.

랙 본체(100)의 수직 케이블 가이드(150)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 지지 프레임(130)에 마련되어 스위치(20)나 서버에 연결되는 케이블 부재(10)를 지지할 수 있다.

본 실시 예에서 수직 케이블 가이드(150)는, 도 5에 도시된 바와 같이, "T"자 형상을 가질 수 있고, 지지 프레임(130)의 높이 방향으로 이격 마련될 수 있다.

한편 본 실시 예는 랙 본체(100)의 천정부(120)를 전원공급장비, 패치 패널, IoT 게이트 웨이(Internet of Things gateway), 스위치 등의 설치 공간으로 활용할 수 있다. 이를 위해 천정부(120)에는 적어도 하나의 고정걸이나 가이드를 마련될 수 있고, 파워 케이블, 센서 케이블, 천정부의 하부에 배치되는 네트워크 케이블이 적어도 하나의 고정걸이나 가이드에 지지되어 케이블 홀(140) 또는 케이블 가이드부(200)로 이동될 수 있다.

케이블 가이드부(200)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 랙 본체(100)의 천정부(120)에 마련되어 케이블 홀(140)과 함께 케이블 부재(10)가 랙 본체(100)의 내부를 통과하지 않고 천정부(120)를 통해 지나가도록 가이드함으로써 랙 본체(100)의 내부를 고온 영역(hot aisle)과 저온 영역(cold aisle)을 분리할 수 있다.

본 실시 예에서 케이블 가이드부(200)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 천정부(120)의 상부 방향으로 돌출되도록 천정부(120)에 마련되는 가이드 바디(210)와, 가이드 바디(210)의 가장자리가 천정부(120)의 가장자리로부터 이격되도록 마련되어 천정부(120)에 마련된 케이블 홀(140)을 통해 노출되는 케이블 부재(10)의 설치 경로로 제공되는 케이블 경로부(220)와, 가이드 바디(210)의 모서리에 마련되어 케이블 부재(10)가 잘 꺽이도록 지지하는 복수의 케이블 지지 가이더(230)를 포함한다.

케이블 가이드부(200)의 가이드 바디(210)에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 바디홀(211)이 이격 마련될 수 있다.

본 실시 예에서 복수의 바디홀(211)을 통해서 랙 본체(100) 내부의 뜨거운 공기가 랙 본체(100)의 외부로 배출될 수 있다.

케이블 가이드부(200)의 케이블 경로부(220)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 가이드 바디(210)의 가장자리를 둘러싸도록 마련되어 케이블 부재(10)의 설치 경로로 제공될 수 있다.

본 실시 예는 케이블 경로부(220)와 케이블 홀(140)을 통해 복수의 케이블 부재(10)를 랙 본체(100)의 내부를 통하지 않고 랙 본체(100)의 후방으로 연결할 수 있으므로 고온 영역와 저온 영역의 분리가 불가능해져 고온의 공기가 랙 본체(100)의 내부 케이블 공간을 통해 저온 영역(Cold aisle)로 이동하여 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로 본 실시 예는, 도 6에 도시된 바와 같이 랙 본체(100)의 상단 스위치(20)로 인입(도4:①→②)된 케이블 부재(10)를 랙 본체(100)의 전면 가장자리 케이블 홀(140)(③)로 통과시키고, 케이블 경로부(220)를 통해 랙 본체(100)의 후방으로 케이블을 이동(③→④)시키고, 랙 본체(100)의 후방 가장자리 케이블 홀(140)(④)을 통해 케이블 부재(10)를 랙 본체(100)의 측면에 있는 수직 케이블 가이드(150)(⑤)로 이동시켜서 랙 본체(100)의 후면 서버 포트와 케이블 부재(10)를 연결할 수 있다. 참고로 도 5의 하부에 도시된 케이블 부재(10)와 메인 스위치(20)는 종래의 실시예이다.

케이블 부재(10) 중 메인 스위치(20)에서 분기되는 케이블 부재(10)는 전산실 상부 트레이 또는 천정을 타고 랙 본체(100)까지 이동하여 케이블 홀(140)(①)로 인입되어 랙 본체(100) 내부의 로컬 스위치(20)(②)에 연결될 수 있다. 내부 로컬 스위치(20)에서는 서버들과 연결되기 위한 케이블 부재(10)들이 연결(②)되고, 이는 좌측 ③→④→⑤ 경로를 통해서 랙 본체(100) 후면의 서버와 연결된다.

즉, 스위치(20)는 도 5에서 상부에 배치되는 케이블 부재(10)가 연결된 장비와 같이 랙 본체(100)에 구성되고, ① 번 케이블 홀(140)을 통해 연결되는 케이블 부재(10)를 전산실 상부 트레이 또는 천정으로부터 받아 연결한 후 n개의 서버 연결용 케이블 부재(10)(상부 배치) 연결하고, 해당 케이블 부재(10) 다발을 랙 본체(100)의 측면을 타고 상부로 이동하여 상부에서 후면으로 연장한 후 랙 본체(100)의 수직면을 타고 내려와서 서버와 연결된다. 이 때 위의 ③→④ 연결은 도 6과 같이 직선으로 연결될 수도 있고, 도 9와 같이 가이드 바디(210)를 타고 돌아서 우측 후방으로 연장될 수도 있다.

이러한 본 발명의 실시예는 구조적으로 수직, 수평으로 이동 배치하기 위한 특유의 케이블 경로를 구조적으로 내장함으로써 작업자의 숙련도와 지속적인 유지관리 부담없이 케이블링이 가능하다. 즉, 본 실시 예에 내재화된 케이블링 구조로 인해 케이블 부재(10)가 랙 내부가 아닌 랙 측면이나 상부에 구조적으로 위치된다. 케이블링 경로는 랙 본체(100)의 상부 전방 양쪽 케이블 홀(140)에서 랙 본체(100)의 상부 후방 양쪽 케이블 홀(140)을 통해 랙 본체(100)의 후방에 마련된 수직 케이블 가이더로 이동하는 방법은, 도 8에 도시된 바와 같이, 4가지가 가능하다.

케이블 가이드부(200)의 케이블 지지 가이더(230)는, 케이블 부재(10)가 랙 본체(100)의 상부 전방 케이블 홀(140)에서 랙 본체(100)의 상부 후방 케이블 홀(140)로 유연하게 이동할 수 있도록 라운딩 처리하여 구조화된 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 가이드 바디(210)의 네 모서리에 마련되어 케이블 부재(10)를 지지할 수 있다.

본 실시 예에서 케이블 지지 가이더(230)는 가이드 바디(210)에 탈착 결합되어 케이블 부재(10)의 종류, 수량 등 케이블링 상황과 조건에 맞춰 라운딩 각도를 다양하게 적용할 수 있다. 즉, 가이드 바디(210)의 코너 곡률을 크게 만들려면 제조 단가가 크게 상승하게 되므로 전체 랙의 단가 상승을 초래한다.

따라서, 가이드 바디(210)의 기본 구조는 제작이 용이한 형상으로 만들되, 가이드 바디(210)의 각 코너에 케이블 다발의 특성에 맞는 곡률을 가진 케이블 지지 가이더(230)를 선택하여 체결하는 것으로 가이드 바디(210)의 제조 비용을 낮추면서도 랙 구조와 케이블 부재(10)의 종류와 수량에 적합한 곡률의 케이블 지지 가이더(230)를 제공할 수 있다. 더불어, 이러한 케이블 지지 가이더(230)를 이용하므로 절곡되는 영역의 케이블 다발과 가이드 바디(210)가 밀착되지 않으므로 관리자가 케이블 다발의 각도를 조절하거나 다발을 묶는 작업 진행시 편의성을 높일 수 있다.

이와 같이 가이드 바디(210)에 케이블 지지 가이더(230)를 구성하여 직관적으로 케이블 부재(10)의 정리가 가능하도록 하여 비숙련자도 안정적 케이블링을 유지할 수 있도록 함과 아울러, 그 적용 비용을 최소화하면서도 탈착식 케이블 지지 가이더(230)를 적용하여 절곡 영역에 대한 효율적 케이블링이 가능하다.

물론 전산실 층고가 낮거나 랙 사용자의 필요에 따라 케이블 지지 가이더(230) 없이 케이블 홀(140)간 케이블링이 가능하겠지만 층고가 낮은 경우에도 케이블 다발 직경 수준의 높이를 가지는 케이블 지지 가이더(230)를 적용하는 것이 바람직하다. 만일 케이블 지지 가이더(230)가 없다면, 케이블 홀(140) 간 대각선으로 케이블 부재(10)들이 배치될 수 있는데, 이 경우 케이블 부재(10)가 서로 교차하게 되며, 상위 케이블 부재(10)가 하위 케이블 부재(10)를 누르는 구조가 되므로 향후 케이블 부재(10)의 추가 설치/제거가 어렵게 되며 케이블 부재(10)의 교차에 의해 전체 케이블 부재(10)의 높이가 높아져 랙 상단의 케이블 부재(10)의 배치가 비효율적이 되므로 본 실시예와 같은 케이블 지지 가이더(230)는 필수적이라 할 수 있다.

단독 랙인 경우 일측이 개방된 케이블 홀(140)이나 케이블 지지 가이더(230)의 일측이 노출되므로 랙의 상단부 측면에 가림막을 설치할 수 있다. 랙을 연속 배치할 경우 케이블 홀(140)이 자연스럽게 2배의 크기가 되면서 외부 노출이 없어지고 랙 상부 케이블 지지 가이더(230)에 의한 케이블 경로 역시 2배가 되면서 자연스럽게 외벽으로 정의되는 케이블 경로가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 랙은 스위치(20)(ToR : Top of Rack)에서 랙 상단까지 거리와 랙 후면 케이블 홀(140)에서 서버까지 거리에 대한 케이블 부재(10)가 필요하고, 기존 랙은 스위치(20)에서 랙 내부를 통해 후면까지 거리와 후면에서 서버까지 거리에 해당하는 케이블 부재(10)가 필요하다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 방식이 좀 더 많은 케이블 부재(10)의 길이가 필요하다.

기존 랙의 케이블 길이는 랙당 케이블 수량/두께, 작업환경, 랙 설치 서버수량 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 10kW랙인 경우 케이블 두께가 8.3cm이기 때문에 케이블 이동공간으로 인해 랙 서버 설치위치가 변경되어 케이블 길이가 약 140mm 정도 길어질 수 있다. 물론 랙 내부 공간 점유를 줄이기 위해 케이블을 펼쳐 구성할 수 있으나 향후 케이블 관리가 제대로 이루어지지 않을 경우 펼쳐진 케이블들이 고온 공기를 배출하는 서버 후면을 가리게 될 수 있다.

본 실시예는 랙에 내재화된 케이블 경로가 케이블 부재(10)를 구조적으로 가이드함으로써 기존 랙의 수작업 관리 부담과 관리 실폐로 인한 열섬발생을 차단할 수 있다.

따라서, 기존 랙은 케이블의 시작점이 스위치(20)이며, 케이블 종료지점이 서버이기 때문에 시작점과 종료지점이 랙 내부가 되어 원천적으로 케이블이 서버/랙 후면을 가리는 방식이다. 반면 본 실시예에 따른 랙은 랙 본체(100)의 내부에서 시작되는 스위치(20)에서 시작된 케이블 부재(10)가 랙 본체(100)의 후면 상단 케이블 홀(140)로 이동함으로써 케이블 부재(10)의 시작점이 랙 본체(100)의 상단 측면 케이블 홀(140)로 변경되게 되고 케이블 홀(140)이 전체 케이블 부재(10)를 랙 측면에서 케이블 타이처럼 케이블 부재(10)를 랙 측면의 수직 케이블 가이드(150)에서 잡아주는 역할을 하기 때문에 특별한 관리유지 노력이 없더라도 케이블 부재(10)가 서버/랙 후면을 가리지 않게 되는 것이다.

결국, 신규 랙이 기존 랙 대비 케이블 길이가 수~수십Cm 정도 길 수는 있으나 기존 랙이 케이블의 랙 내부점유에 따른 고온 영역과 저온 영역이 분리되지 않아 온도상승에 따른 비용증가 및 성능저하와 랙 점유에 따른 비용증가를 초래하기 때문에 비용대비 신규 랙이 효용성이 더 크다고 할 수 있다.

접이식 문(300)은, 랙 본체(100)의 개방된 전방부와 개방된 후방부에 접힘 가능하도록 마련되어 개방된 전방부와 개방된 후방부를 밀폐함으로써 고온의 공기가 저온 영역으로 들어가 냉방효율을 낮아지는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서는 랙 전후 방에 전체 1u단위 폴더블 문 부재(310)를 다중으로 설치하여 고온 영역과 저온 영역이 분리되도록 한다. 장비설치가 되지 않은 랙의 공간은 접이식 문(300)이 기본적으로 닫혀있는 구조이다. 서버를 랙에 설치할 때 서버를 랙에 밀어 넣는 힘으로 서버가 접이식 문(300)을 밀게 되어서 열리는 구조로 별도의 수작업 없이 접이식 문(300)이 자동적으로 개방되는 구조일 수 있다. 예를 들면 서버가 1U이면 접이식 문(300)을 1개, 서버가 2U이면 접이식 문(300) 2개가 작동하는 구조이다.

본 실시예는 접이식 문(300)이 랙 안쪽으로 오픈되는 구조로 접이식 문(300)이 랙 본체(100)의 앞뒤에 위치하게 되기 때문에 접이식 문(300)이 쌍으로 동작하여 고온 영역과 저온 영역을 차단할 수 있다.

본 실시 예에서 접이식 문(300)이 닫히는 방식은 통신장비를 랙에서 제거하게 되면 접이식 문(300)에 구성된 탄성체(접이식 문(300)의 회전축을 기준으로 설치되는 스프링 등, 접이식 문(300)의 폐쇄 방향 탄성을 제공하는 수단)의 탄력으로 접이식 문(300)이 닫히게 된다. 랙 전후면 접이식 문(300)이 동시에 열리고 닫히는 구조는 랙 전면 접이식 문(300)이 열고 닫히면 랙 전면 접이식 문(300)의 회전축이나 이동부재에 연결된 톱니바퀴, 벨트, 체인 등을 통해 랙 후면의 접이식 문(300)이 연동하여 개폐되는 구조를 가질 수 있다.

1개의 접이식 문(300)은 랙 좌우측에 1개씩 한쌍의 문 부재(310)로 구성될 수 있는데, 접이식 문(300)의 문 부재(310)가 맞물리는 틈을 통해 랙 외부 공기(Hot)가 랙 내부, 저온 영역으로 흘러 들어갈 수 있으므로 접이식 문(300) 전체를 실리콘으로 제작, 또는 가장자리에 실리콘을 적용하는 방법과 같이 유닛과 밀착되는 부분에 실링부재를 적용하여 밀폐할 수 있다.

이를 통해 접이식 문(300)을 랙 전/후면에 설치하여 고온의 공기가 저온 영역 또는 서버간 랙 내부로 이동하지 않도록 하였으며, 접이식 문(300)간 공간으로 단열구조가 마련될 수 있다.

연장 슬라이딩부(400)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 랙 본체(100)의 외부로 슬라이딩되게 마련될 수도 있고, 도 14에 도시된 바와 같이, 랙 본체(100)의 내부로 슬라이딩되게 마련될 수 있다.

고집적 센터 경우, 서버 설치수량이 늘어나 기본 전원 공급 장치 2개외에 추가로 기본 전원 공급 장치를 설치해야 할 경우 추가 전원 공급 장치의 설치공간 부족으로 기존 랙에 추가 서버를 설치하지 못하고 추가 랙을 사용해야 하므로, 본 실시예에서는 추가 전원 공급 장치의 설치 공간 확보를 위해 전원 공급 장치용 연장 슬라이딩부(400)를 적용할 수 있다.

본 실시 예에서 연장 슬라이딩부(400)는 바나 플레이트로 마련될 수 있고, 이를 조정하는 방식은 랙 바깥쪽으로 슬라이딩하는 방식과, 랙 안쪽으로 슬라이딩하는 방식 2가지가 가능하나 랙의 공간 활용성 측면에서 랙 안쪽으로 슬라이딩하는 방식을 채택할 수 있다.

연장 트레이부(500)는, 층고가 낮아 전산실 상부 트레이의 설치가 어렵거나 추가 트레이의 설치가 필요한 경우 가이드 바디(210)의 위에 트레이를 설치하는 구조를 적용할 수 있다.

본 실시 예에서 연장 트레이부(500)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 가이드 바디(210)의 상부에 배치되며 한 쌍의 가로 프레임과 복수의 세로 프레임을 연결하여 마련되는 트레이 바디(510)와, 일측부는 한 쌍의 세로 프레임에 결합되고 타측부는 가이드 바디(210)의 상면부에 볼트 또는 용접 결합되는 장착 브래킷을 포함할 수 있다.

한편 본 실시 예에서 연장 트레이부(500a)는, 도 16에 도시된 바와 같이, 상하부에 결합 플랜지(513)가 마련된 트레이 바디(510a)와, 트레이 바디(510a)의 상면부에 결합되어 케이블 부재(10)를 지지하는 복수의 레일 부재(530)를 포함할 수 있다. 이 경우 트레이 바디(510a)의 중앙부에는 공기의 통로가 되는 홀이 마련될 수 있고, 결합 플랜지(513)와 복수의 레일 부재(530)는 각각 탈착 가능하게 볼트 결합될 수 있다.

한편 본 실시 예는 서버랙을 네트워크랙으로 활용하는 경우 랙 전면에 케이블을 설치할 수 있는 공간이 없으므로 케이블링된 케이블이 랙 외부로 노출되어 인적 장애로 이어질 가능성이 높다. 즉, 네트워크 장비와 연결되는 케이블들이 전면에 노출되므로, 서버의 앞뒤를 바꾸는 작업이 필요하다.

서버 랙 앞뒤를 바뀌는 작업을 할 경우 트레이 등 설치된 구조물을 제거한 후 재설치하거나 랙에 설치된 장비도 재설치해야 하므로 번거롭기 때문에 케이블이 노출되더라도 이를 감안하고 이용하는 경우가 빈번하다.

따라서, 본 실시예에서는 랙 전면에 케이블링을 할 경우를 대비하여 랙 앞면에 케이블링 공간 확보를 위한 보조기구(finger 등)를 설치가능한 체결 구조를 미리 구성할 수 있다.

참고로, 랙에 패치판을 설치하여 통신장비의 설치공간을 점유하는 경우가 있으므로, 본 실시예에서는 패치 패널을 랙 측면에 설치할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 랙 내부 케이블 경로를 제거할 수 있는 케이블링 구조를 이용할 경우 랙당 10kW 기준 케이블(8.3cm*8.3cm)가 점유하던 최소 3U 이상 랙공간 확보가 가능하며, 패치 패널이 점유하던 랙 공간(1U, 2U, 4U 등)을 제거함으로써 랙 공간을 최적화할 수 있다. 즉, 기존 랙에 통신장비를 추가 설치할 수 있는 공간을 확보할 수 있다. 이를 통해서 예컨대 공급전력 4kW 랙(42U)의 요금(비용)이 월 100만원인 경우 케이블의 랙 점유공간 3U 기준, 최소 857,143원/년의 비용을 절감하거나 혹은 해당 수익을 더 기대할 수 있다.

고온 영역의 뜨거운 공기가 저온 영역으로 이동하거나 랙 후면에 정리되지 않은 케이블로 랙에 열섬이 생길 경우 서버 유입부 또는 서버 내부 온도가 상승하여 서버당 추가 전력비 최대 283,824원/년(예시)이 발생할 수 있다. 6kW랙 1000개 전산실의 경우 추가 전력비 약 11백만원/년이 발생하고, 추가 전력 공급/쿨링을 위한 관련 설비 투자가를 초래할 수도 있다.

(산출식) 데이터센터 추가전력비 = f(랙수, 랙당 공급전력, 서버당 이용전력, 서버당 추가전력비)

(산출식) 서버당 년 전력비 = f(서버당 평균이용전력, 전력비,일시간, 사용일수, 데이터센터 에너지효율화 지수)

결과적으로 본 실시예에 따라 랙내 다층 폴더블 접이식 문을 적용할 경우 고온 공기가 저온 영역으로 이동하는 것을 자동적으로 차단하고, 랙에 구조화된 케이블 홀 & 경로를 이용할 경우 정리되지 않은 케이블로 인해 통신장비 배출구에서 나오는 고온 공기가 적채되는 열섬이 발생하는 것을 방지하여 전산실의 쿨링 효과를 높여 전력비를 절감하고 통신 장비의 최적 성능을 유지할 수 있다.

나아가, 서버랙을 네트워크랙으로 활용하고, 랙에 추가 PDU를 설치할 수 있는 구조를 반영하여 작업용이성을 확보함으로써 작업시간 단축과 장애 최소화할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 랙 본체 110 : 바닥부
120 : 천정부 130 : 지지 프레임
140 : 케이블 홀 150 : 수직 케이블 가이드
160 : 바퀴 200 : 케이블 가이드부
210 : 가이드 바디 211 : 바디홀
220 : 케이블 경로부 230 : 케이블 지지 가이더
300 : 접이식 문 310 : 문 부재
400 : 연장 슬라이딩부 500,500a : 연장 트레이부
510,510a : 트레이 바디 511 : 가로 프레임
512 : 세로 프레임 513 : 결합 플랜지
520 : 장착 브래킷 530 : 레일 부재
10 : 케이블 부재 20 : 스위치

Claims (9)

1. 바닥부, 상기 바닥부와 이격 배치되는 천정부 및 상기 천정부를 지지하는 복수의 지지 프레임이 구비되며 내부에 복수의 서버가 장착되는 랙 본체; 및
   상기 천정부에 마련되어 케이블 부재가 상기 랙 본체의 내부를 통과하지 않고 상기 천정부를 통해 지나가도록 가이드하는 케이블 가이드부를 포함하고,
   상기 케이블 가이드부는, 상기 천정부의 상부 방향으로 돌출되도록 상기 천정부에 마련되는 가이드 바디; 및 상기 가이드 바디의 가장자리가 상기 천정부의 가장자리로부터 이격되도록 마련되어 상기 천정부에 마련된 케이블 홀을 통해 노출되는 상기 케이블 부재의 설치 경로로 제공되는 케이블 경로부를 포함하는 통신장비용 랙.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드 바디에는 복수의 바디홀이 마련되는 것을 특징으로 하는 통신장비용 랙.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 케이블 가이드부는,
   상기 가이드 바디의 모서리에 마련되어 상기 케이블 부재를 지지하는 복수의 케이블 지지 가이더를 더 포함하는 통신장비용 랙.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 랙 본체의 개방된 전방부와 개방된 후방부에 접힘 가능하도록 마련되어 상기 개방된 전방부와 상기 개방된 후방부를 밀폐시키는 접이식 문을 더 포함하는 통신장비용 랙.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체에 슬라이딩 가능하게 결합되어 전원 공급 장치의 추가 설치 공간을 확보하는 연장 슬라이딩부를 더 포함하는 통신장비용 랙.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 케이블 가이드부의 상부에 마련되어 상기 케이블 부재를 지지하는 연장 트레이부를 더 포함하는 통신장비용 랙.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 랙 본체에는 상기 가이드 바디와 이격되게 적어도 하나의 케이블 홀이 마련되는 통신장비용 랙.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 적어도 하나의 케이블 홀은 + 자형 형상을 갖는 통신장비용 랙.

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