KR102408395B1 - 외기를 간접적으로 이용하는 서버실 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

외기를 간접적으로 이용하는 서버실 냉각 장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 서버실 냉각 장치는, 외기의 냉방 에너지를 간접적으로 활용하기 위한 제1 냉각부와 냉동기를 활용한 제2 냉각부의 듀얼 냉각 시스템을 포함할 수 있으며, 이러한 듀얼 냉각 시스템을 통해 외기의 다양한 조건(일례로, 계절에 따른 온도나 습도 등)하에서도 외기를 효율적으로 활용하여 소비전력을 줄이면서도 외부 환경(미세먼지, 꽃가루, 황사, 높은 습도 등)의 영향을 없애거나 줄일 수 있다.

Description

외기를 간접적으로 이용하는 서버실 냉각 장치{APPARATUS FOR COOLING SERVER ROOM INDIRECTLY USING OUTSIDE AIR}

아래의 설명은 외기를 간접적으로 이용하는 서버실 냉각 장치에 관한 것이다.

데이터 센터에 구비되는 서버실의 서버, 네트워크 장비, 엔터프라이즈 장비 등은 열을 발생시킨다. 따라서, 이러한 장비들을 운영하는 데이터 센터는 열을 냉각시키기 위한 공조 시스템과 같은 대규모의 설비 또한 운영하고 있다. 데이터 센터의 열을 냉각시키기 위해서는 차가운 공기를 각각의 장비에 공급해 주어야 한다. 예를 들어, 한국등록특허 제10-1548328호는 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템에 대해 개시하고 있다.

외기의 냉방 에너지를 간접적으로 활용하기 위한 제1 냉각부와 냉동기를 활용한 제2 냉각부의 듀얼 냉각 시스템을 통해 외기의 다양한 조건(일례로, 계절에 따른 온도나 습도 등)하에서도 외기를 효율적으로 활용하여 소비전력을 줄이면서도 외부 환경(미세먼지, 꽃가루, 황사, 높은 습도 등)의 영향을 없애거나 줄일 수 있는 서버실 냉방 장치를 제공한다.

서버실의 내부 공기를 공조실로 유입시키기 위한 내기 유입부; 데이터 센터의 외기에 의해 온도가 조절된 냉매를 공급받아 간접 외기 방식으로 상기 공조실의 내부 공기를 냉각시키는 제1 냉각부; 냉동기에 의해 온도가 조절된 냉매를 공급받아 상기 공조실의 내부 공기를 냉각시키는 제2 냉각부; 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부의 가동 여부를 제어하는 제어부; 및 상기 공조실의 내부 공기를 상기 서버실로 공급하는 송풍부를 포함하는 서버실 냉각 장치를 제공한다.

일측에 따르면, 상기 제어부는, 상기 외기의 온도에 따라, 상기 제1 냉각부를 가동하는 제1 모드, 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부를 함께 가동하는 제2 모드 및 상기 제2 냉각부를 가동하는 제3 모드 중 하나의 모드를 선택하고, 선택된 모드에 따라 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부 중 적어도 하나의 가동 여부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

다른 측면에 따르면, 상기 내기 유입부는 상기 제1 냉각부, 상기 제2 냉각부 및 상기 송풍부의 상단에 배치되어, 상기 서버실에서 상기 공조실로 공기가 유입되는 방향이 상기 공조실에서 상기 서버실로 공기를 공급하는 방향의 역방향이 되도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 서버실 냉각 장치는 상기 내기 유입부상에서 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부 사이에 해당하는 위치에 배치되는 제1 바이패스 댐퍼를 더 포함하고, 상기 제1 바이패스 댐퍼의 닫힘에 따라, 상기 내기 유입부를 통해 유입되는 공기가 상기 제1 냉각부, 상기 제2 냉각부 및 상기 송풍부를 거쳐 상기 서버실로 공급되고, 상기 제1 바이패스 댐퍼의 열림에 따라, 상기 내기 유입부의 공기가 상기 송풍부에 의해 형성된 압력에 의해 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부 사이로 공급되어 상기 제2 냉각부 및 상기 송풍부를 거쳐 상기 서버실로 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 외기의 온도에 따라, 상기 제1 냉각부를 가동하는 제1 모드, 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부를 함께 가동하는 제2 모드 및 상기 제2 냉각부를 가동하는 제3 모드 중 하나의 모드를 선택하고, 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드가 선택되는 경우, 상기 제1 바이패스 댐퍼를 닫아서 상기 내기 유입부의 공기가 상기 제1 냉각부, 상기 제2 냉각부 및 상기 송풍부를 거쳐 상기 서버실로 공급되도록 제어하고, 상기 제3 모드가 선택되는 경우, 상기 제1 바이패스 댐퍼를 열어서 상기 내기 유입부의 공기가 상기 제2 냉각부 및 상기 송풍부를 거쳐 상기 서버실로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 제2 냉각부는 공기의 제1 경로상에서 상기 제1 경로를 지나는 공기를 냉각시키고, 상기 서버실 냉각 장치는, 상기 제2 냉각부의 주변에 배치되어 상기 제1 경로와 구별되는 제2 경로상에서 상기 제2 경로를 개폐하는 제2 바이패스 댐퍼를 더 포함하고, 상기 제2 바이패스 댐퍼의 닫힘에 따라, 상기 제2 냉각부를 통해 제1 경로를 지나는 공기가 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 공급되고, 상기 제2 바이패스 댐퍼의 열림에 따라, 상기 제2 냉각부를 우회하여 상기 제2 경로를 지나는 공기 및 상기 제2 냉각부를 통해 상기 제1 경로를 지나는 공기가 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 제2 냉각부를 가동하는 경우, 상기 제2 바이패스 댐퍼를 닫아서 상기 제1 경로를 따라 이동하는 공기가 상기 제2 냉각부에 의해 냉각되어 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 공급되도록 제어하고, 상기 제2 냉각부를 가동하지 않는 경우, 상기 바이패스 댐퍼를 열어서 상기 제2 냉각부를 우회하여 상기 제2 경로에 따라 이동하는 공기가 상기 송풍부를 통해 상기 서버실의 내부로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 서버실 냉각 장치는 상기 외기를 상기 공조실의 내부로 유입시키는 외기 유입부를 더 포함할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 외기 유입부는, 상기 외기가 유입되는 방향이 상기 공조실에서 상기 서버실로 공기를 공급하는 방향의 순방향이 되도록 배치되고, 상기 외기 유입부에서 유입되는 외기는, 상기 제1 냉각부, 상기 제2 냉각부 및 상기 송풍부를 거쳐 상기 서버실로 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 서버실 냉각 장치는 상기 외기 유입부와 상기 제1 냉각부 사이에서 상기 외기 유입부를 통해 유입된 외기를 필터링하는 필터부를 더 포함할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 필터부는 필터 단면적의 증가를 통해 필터 저항을 줄이기 위해, 상기 제1 냉각부의 높이 및 상기 내기 유입부의 높이의 합 이상의 높이를 갖는 통로를 커버하도록 배치되는 적어도 하나의 필터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 외부 환경에 따라 상기 외기 유입부의 개폐 여부를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 외부 환경은, 상기 외기의 습도 및 상기 외기가 포함하는 먼지의 양 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 외기의 온도가 기설정된 제1 임계값 이상인 경우, 상기 외기 유입부를 통한 외기의 유입을 차단하고, 상기 제2 냉각부를 가동시키고, 상기 내기 유입부를 통해 유입되는 공기를 상기 가동된 제2 냉각부를 통해 냉각시켜 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 유입시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 외부 환경에 따라 상기 외기 유입부를 닫는 것으로 결정하고, 상기 외기의 온도가 기설정된 제1 임계값 미만이고, 상기 제1 임계값보다 작게 설정된 제2 임계값 이상인 경우, 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부를 가동시키고, 상기 내기 유입부를 통해 유입되는 공기를 상기 가동된 제1 냉각부 및 상기 가동된 제2 냉각부를 통해 냉각시켜 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 유입시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 외부 환경에 따라 상기 외기 유입부를 여는 것으로 결정하고, 상기 외기의 온도가 제1 임계값 미만이고, 상기 제1 임계값보다 작게 설정된 제2 임계값 이상인 경우, 상기 제1 냉각부나 상기 제2 냉각부가 가동 중인 경우, 상기 제1 냉각부나 상기 제2 냉각부의 가동을 중지시키고, 상기 외기 유입부를 통해 유입되는 공기를 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 유입시키고, 상기 서버실에서 가열된 공기가 상기 서버실이 포함하는 배기팬을 통해 상기 데이터 센터의 외부로 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 외부 환경에 따라 상기 외기 유입부를 닫는 것으로 결정하고, 상기 외기의 온도가 기설정된 제1 임계값보다 작게 설정된 제2 임계값 미만인 경우, 상기 제1 냉각부를 가동시키고, 상기 내기 유입부를 통해 유입되는 공기를 상기 가동된 제1 냉각부를 통해 냉각시켜 상기 제2 냉각부와 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 유입시키고, 상기 서버실에서 가열된 공기의 적어도 일부가 상기 서버실이 포함하는 배기팬을 통해 상기 데이터 센터의 외부로 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 외부 환경에 따라 상기 외기 유입부를 여는 것으로 결정하고, 상기 외기의 온도가 기설정된 제1 임계값보다 작게 설정된 제2 임계값 미만인 경우, 상기 제1 냉각부나 상기 제2 냉각부가 가동 중인 경우, 상기 제1 냉각부나 상기 제2 냉각부의 가동을 중지시키고, 상기 외기 유입부를 통해 유입되는 공기와 상기 내기 유입부를 통해 유입되는 공기를 혼합시키고, 상기 혼합된 공기를 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 유입시키고, 상기 서버실에서 가열된 공기의 적어도 일부가 상기 서버실이 포함하는 배기팬을 통해 상기 데이터 센터의 외부로 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 서버실 냉각 장치는 상기 공조실에서 상기 외기 유입부가 형성되는 벽면의 상부에 형성되는 배기 풍도; 및 상기 배기 풍도 내에 형성되어 상기 내기 유입부에 의해 상기 공조실 내부로 유입되는 상기 서버실의 내부 공기 중 적어도 일부를 상기 배기 풍도를 통해 외부로 배출하는 배기팬을 더 포함할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 서버실 냉각 장치는 상기 외기 유입부와 상기 제1 냉각부 사이에서 상기 외기 유입부를 통해 유입된 외기를 필터링하는 필터부; 상기 내기 유입부상에서 상기 제1 냉각부 상부에 해당하는 위치에 배치되어 제1 댐퍼와 제2 댐퍼 사이의 공간으로의 공기의 유입을 개폐하는 상기 제1 댐퍼; 상기 제1 댐퍼와 상기 제2 댐퍼 사이의 공간으로 유입된 공기의 상기 배기팬으로의 유입을 개폐하는 상기 제2 댐퍼; 및 상기 제1 댐퍼와 상기 제2 댐퍼 사이의 공간에서 상기 필터부와 상기 제1 냉각부 사이의 공간으로의 공기의 유입을 개폐하는 제3 바이패스 댐퍼를 더 포함할 수 있다.

외기의 냉방 에너지를 간접적으로 활용하기 위한 제1 냉각부와 냉동기를 활용한 제2 냉각부의 듀얼 냉각 시스템을 통해 외기의 다양한 조건(일례로, 계절에 따른 온도나 습도 등)하에서도 외기를 효율적으로 활용하여 소비전력을 줄이면서도 외부 환경(미세먼지, 꽃가루, 황사, 높은 습도 등)의 영향을 없애거나 줄일 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 간접 외기를 이용한 서버실 냉각 장치의 예를 도시한 도면들이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 간접 외기를 이용한 서버실 냉각의 예를 도시한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 직접 외기와 간접 외기를 모두 활용하는 하이브리드 냉각 시스템의 예를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 있어서, 외부 환경과 외부 온도에 따른 서버실 냉각의 예를 도시한 도면들이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서, 직접 외기와 간접 외기를 모두 활용하는 하이브리드 냉각 시스템의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서, 외부 환경과 외부 온도에 따른 서버실 냉각의 다른 예를 도시한 도면들이다.

이하, 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 간접 외기를 이용한 서버실 냉각 장치의 예를 도시한 도면들이다. 본 실시예에 따른 서버실 냉각 장치(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 내기 유입부(110), 제1 바이패스 댐퍼(120), 제2 바이패스 댐퍼(130), 제1 냉각부(140), 제2 냉각부(150), 송풍부(160) 및 급기부(170)를 포함하는 예를 나타내고 있다.

내기 유입부(110)는 서버실의 내부 공기를 공조실로 유입시키기 위한 통로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3에 나타난 "공간 1"이 내기 유입부(110)에 대응될 수 있다. 이때, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 내기 유입부(110)는 제1 냉각부(140), 제2 냉각부(150) 및 송풍부(160)의 상단에 배치되어, 서버실에서 공조실로 공기가 유입되는 방향이 공조실에서 서버실로 공기를 공급하는 방향의 역방향이 되도록 배치될 수 있다.

제1 바이패스 댐퍼(120)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 내기 유입부(110)상에서 제1 냉각부(140)와 제2 냉각부(150) 사이에 해당하는 위치에 배치될 수 있다. 이러한 제1 바이패스 댐퍼(120)는 공기의 경로를 제어하기 위해 활용될 수 있다. 예를 들어, 제1 바이패스 댐퍼(120)의 닫힘에 따라, 내기 유입부(110)를 통해 유입되는 공기가 제1 냉각부(140), 제2 냉각부(150) 및 송풍부(160)를 거쳐 서버실로 공급될 수 있다. 또한, 제1 바이패스 댐퍼(120)의 열림에 따라, 내기 유입부(110)의 공기가 송풍부(160)에 의해 형성된 압력에 의해 제1 냉각부(140) 및 제2 냉각부(150) 사이로 공급되어 제2 냉각부(150) 및 송풍부(160)를 거쳐 서버실로 공급될 수 있다.

제2 바이패스 댐퍼(130) 역시 공기의 경로를 제어하기 위해 제2 냉각부(150)의 주변에 배치될 수 있다.

이러한 제1 바이패스 댐퍼(120)와 제2 바이패스 댐퍼(130)는 공기가 이동하는 통로를 막거나 열어 공기의 이동방향을 바꾸는 기능을 제공할 수 있다.

제1 냉각부(140)는 데이터 센터의 외기를 활용한 냉각탑 또는 드라이쿨러를 통해 온도가 조절된(일례로, 냉각된) 냉매(일례로, 물)를 공급받아 간접 외기 방식으로 공조실의 내부 공기를 냉각시킬 수 있다. 다시 말해, 제1 냉각부(140)는 외기가 포함하는 냉방 에너지를 간접적으로 활용하여 공조실의 내부 공기를 냉각시킬 수 있다. 서버실 냉각 장치(100)의 외부에는 외기의 냉방 열원과 냉매간의 열교환을 위한 프리 쿨링 시스템이 구성될 수 있으며, 제1 냉각부(140)는 이러한 프리 쿨링 시스템에서 외기에 의해 온도가 조절된 냉매를 공급받아 공조실 내부에서 공기를 냉각시킬 수 있다. 실시예에 따라 제1 냉각부(140)는 공기 속에 섞여 있는 이물질을 제거하기 위한 프리 필터를 포함할 수도 있다. 본 실시예에서는 외기를 직접 공조실 내부로 유입시키지 않기 때문에 고성능의 필터 없이 서버실 냉각 장치(100)의 운영이 가능해진다.

제2 냉각부(150)는 냉동기에 의해 온도가 조절된 냉매를 공급받아 공조실의 내부 공기를 냉각시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각부(150)는 물을 냉매로 활용하는 냉수 코일로 구현될 수 있다. 이러한 제2 냉각부(150)는 냉수와 공기의 열교환을 통해 공기를 냉각하거나 감습할 수 있다. 이러한 냉매는 냉동기 및/또는 수축열 시스템을 통해 제2 냉각부(150)로 공급될 수 있다.

송풍부(160)는 공조실의 내부 공기를 급기부(170)를 통해 서버실로 공급할 수 있다. 여기서 송풍부(160)는 공기를 공급하는 기계장치일 수 있으며, 공조실 내에서의 공기의 유동을 일으킬 수 있다. 일례로, 송풍부(160)는 다수의 BLDC(BlushLess Direct Current) 팬을 통해 구현될 수 있다. 고효율의 BLDC 팬은, 일반 AC(Alternating Current) 팬과 대비하여 운전 비용을 절감하는 것이 가능하다. BLDC 팬은 별도의 인버터가 불필요 하기 때문에 인버터 패널이 불필요할 뿐만 아니라, 복수 개의 팬들을 적용하는 것이 가능해진다. 또한, AC 팬이 출력에 대한 운전구간의 제약이 존재하는 반면, BLDC 팬은 출력을 0~100%로 제어할 수 있기 때문에 에너지 절감 및 제어 효율화가 가능해진다. 또한, BLDC 팬은 AC 팬에 비해 상대적으로 무게가 가볍고 크기가 작기 때문에 유지 보수나 공간성 확보에도 유리한 장점이 있다. 한편, 급기부(170)는 공조실과 서버실 사이의 통로를 형성할 수 있다.

이러한 서버실 냉각 장치(100)는 데이터 센터의 외부의 공기인 외기를 간접적으로 활용하는 구조로서 데이터 센터가 포함하는 서버실과 같이 열을 냉각시킬 필요가 있는 장소에 차가운 외부 공기를 공급하기 위한 설비일 수 있으며, 온도 및/또는 습도 상태에 따른 변화가 많은 조건에서도 연중 무중단으로 외부(예를 들어, 데이터 센터 건물의 외측)의 공기를 간접적으로 활용하여 보다 저비용으로 서버실 내부를 냉각시킬 수 있다.

특히, 본 실시예에 따른 서버실 냉각 장치(100)는 외기를 간접적으로 활용할 수 있는 제1 냉각부(140)와 냉동기를 이용한 제2 냉각부(150)의 듀얼 냉각 시스템을 활용함으로써, 장마철이나 꽃가루 시즌, 황사 시즌 등과 같이 습도가 높은 환경 및/또는 미세먼지가 많은 환경 등에도 외기의 영향 없이 간접 외기를 통해 서버실의 냉방이 가능하기 때문에 냉방 에너지 효율을 극대화할 수 있다.

도 1의 실시예는 제1 냉각부(140)와 제2 냉각부(150)를 모두 활용하는 예를 나타내고 있다. 도 1에서 점선은 서버실에서 공조실로 유입되는 뜨거운 공기를 의미할 수 있다. 이때, 제1 공간과 제2 공간을 거쳐 전달되는 뜨거운 공기는 제1 냉각부(140)를 통해 1차적으로 냉각되어 제3 공간으로 전달될 수 있다. 외기를 간접적으로 활용하여 1차적으로 냉각된 냉기는 도 1에서 실선을 통해 표시되어 있다. 또한, 1차적으로 냉각된 냉기는 제2 냉각부(150)를 통해 2차적으로 냉각되어 제4 공간으로 전달될 수 있다. 2차적으로 냉각되어 서버실로 공급하기 적절하게 냉각된 공기는 도 1에서 이중겹선으로 표시되어 있다. 2차적으로 냉각된 냉기는 송풍부(160)와 급기부(170)를 거쳐 서버실로 공급될 수 있다. 도 1에 나타난 공기의 흐름을 송풍부(160)에 의해 형성된 압력에 의해 이루어질 수 있다. 일례로, 봄철이나 가을철과 같이 외기의 온도가 15℃~30℃ 사이인 경우, 제1 냉각부(140)만으로 냉각을 처리하기 어려운 경우에 제1 냉각부(140)와 제2 냉각부(150)가 모두 활용될 수 있다. 이 경우, 제1 냉각부(140)를 통해 공기가 1차적으로 냉각되기 때문에 제2 냉각부(150)의 가동을 위해 사용되는 에너지를 절감할 수 있다. 한편, 도 1의 실시예에서는 제2 냉각부(150)가 가동됨에 따라 제2 바이패스 댐퍼(130)를 닫아서 제3 공간의 공기가 제2 냉각부(150)에 집중되도록 함을 나타내고 있다.

도 2의 실시예는 제1 냉각부(140)를 활용하는 예를 나타내고 있다. 서버실에서 공조실로 유입되는 뜨거운 공기는 제1 냉각부(140)를 통해 냉각되어 제3 공간으로 전달될 수 있다. 일례로, 겨울철과 같이 외기의 온도가 15℃ 미만인 경우, 제1 냉각부(140)만으로도 냉각을 처리할 수 있다. 도 2의 실시예에서 제1 냉각부(140)를 통해 1차적으로 냉각되어 서버실로 공급하기 적절하게 냉각된 공기는 도 1에서 이중겹선으로 표시되어 있다. 이 경우, 제2 냉각부(150)를 가동할 필요가 없기 때문에 가동을 위해 사용되는 에너지를 절감할 수 있다. 한편, 도 2의 실시예에서는 제2 냉각부(150)가 가동되지 않음에 따라 제2 바이패스 댐퍼(130)를 열어서 제3 공간의 공기가 제1 냉각부(150)를 통과하는 제1 경로뿐만 아니라, 제1 경로와 구별되는 제2 경로를 통해서도 통과하는 예를 나타내고 있다. 이러한 제2 바이패스 댐퍼(130)를 여는 경우, 제3 공간의 공기 중 일부가 제2 냉각부(150)를 우회하여 제2 경로를 지나감에 따라 제2 냉각부(150)에 의한 기류 저항을 감소시킬 수 있게 된다. 예를 들어, 냉수 코일은 앞서 설명한 바와 같이 공기에 대한 내부 저항요소가 되기 때문에 송풍부(160)의 소비전력을 증가시키는 요소가 된다. 이에 본 실시예에서는 제2 냉각부(150)의 상부에 배치된 제2 바이패스 댐퍼(130)의 개폐를 통해 제2 냉각부(150)에 의한 내부 저항을 최소화할 수 있다.

도 3은 제2 냉각부(150)를 활용하는 예를 나타내고 있다. 일례로, 여름철과 같이 외기의 온도가 30℃를 초과하는 경우, 외기를 통해서는 제1 냉각부(140)를 위한 냉매를 냉각시킬 수 없기 때문에 제1 냉각부(140)의 사용 없이 제2 냉각부(150)를 통해 공조실의 내부 공기를 냉각시킬 수 있다. 도 3의 실시예에서는 서버실에서 공조실로 유입되는 뜨거운 공기가 제1 공간에서 제1 바이패스 댐퍼(120)를 통해 제2 공간으로 유입되고, 제2 냉각부(150)를 통해 냉각되어 제4 공간으로 전달되는 예를 나타내고 있다. 제1 바이패스 댐퍼(120)가 열리는 경우, 송풍부(160)에 의해 형성되는 압력에 따라 제1 공간의 공기가 제2 공간이 아닌 제3 공간으로 바로 이동하게 되며, 제3 공간에서 제1 냉각부(140)가 아닌 제2 냉각부(150)를 향해 흐르게 된다. 따라서, 제3 공간의 공기는 가동중인 제2 냉각부(150)를 통해 냉각되어 송풍부(160)와 급기부(170)를 통해 서버실로 공급될 수 있다. 한편, 도 3의 실시예에서는 제2 냉각부(150)가 가동됨에 따라 제2 바이패스 댐퍼(130)를 닫아서 제3 공간의 공기가 제2 냉각부(150)에 집중되도록 함을 나타내고 있다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 간접 외기를 이용한 서버실 냉각의 예를 도시한 도면들이다.

도 4의 실시예는 겨울철과 같이 외기의 온도가 15℃ 미만인 경우, 제1 냉각부(140)만으로 냉각을 처리하는 예를 나타내고 있다. 서버실(400)은 다수의 서버들(410)을 포함할 수 있으며, 서버들 사이에는 공기의 흐름에 따라 콜드존(Cold Zone)과 핫존(Hot Zone)이 형성될 수 있다. 이때, 핫존을 통과한 뜨거워진 공기는 서버실(400)의 천장(420)과 내기 유입부(110)를 통해 공조실로 유입될 수 있다. 도 4 내지 도 6의 실시예들에서는 내기 유입부(110)에 팬(430)이 설치되어 서버실(400)에서 공조실로의 공기 유입을 돕는 예를 나타내고 있다. 실시예에 따라 내기 유입부(110)에는 리턴 댐퍼가 설치되어 서버실(400)의 내기의 유입을 막을 수도 있다. 공조실로 유입된 뜨거운 공기는 겨울철의 차가운 외기에 의해 온도가 조절된 냉매를 공급받은 제1 냉각부(140)에 의해 냉각될 수 있으며, 제1 냉각부(140)를 통해 충분히 냉각된 공기는 다시 서버실(400)로 공급될 수 있다. 이 경우, 제2 냉각부(150)의 가동 없이 간접 외기를 이용한 냉방을 통해 서버실(400)의 냉각이 가능해지기 때문에 소비전력을 줄일 수 있다. 이때, 도 4의 실시예에서는 제2 냉각부(150)는 가동되지 않기 때문에 제2 바이패스 댐퍼(130)를 열어서 제2 냉각부(150)에 의한 내부 저항을 줄이는 예를 나타내고 있다.

도 5의 실시예는 봄철이나 가을철과 같이 외기의 온도가 15℃ 이상, 30℃ 이하인 경우, 제1 냉각부(140)와 제2 냉각부(150)를 모두 활용하여 냉각을 처리하는 예를 나타내고 있다. 이때, 서버실(400)의 천장(420)과 내기 유입부(110)를 통해 공조실로 유입되는 뜨거운 공기는 외기에 의해 온도가 조절된 냉매를 공급받은 제1 냉각부(140)에 의해 1차로 냉각될 수 있으며, 제2 냉각부(150)에 의해 2차로 냉각될 수 있다. 제2 냉각부(150)에 의해 냉각된 공기는 다시 서버실(400)로 공급될 수 있다. 이 경우에도 공조실의 내부 공기가 제1 냉각부(140)를 통해 1차적으로 냉각되기 때문에 제2 냉각부(150)의 소비전력을 줄일 수 있게 된다. 또한, 도 5의 실시예에서는 제2 냉각부(150)가 가동되는 관계로, 제2 바이패스 댐퍼(130)를 닫아서 공기가 제2 냉각부(150)로 집중되도록 하는 예를 나타내고 있다.

도 6의 실시예는 여름철과 같이 외기의 온도가 30℃를 초과하는 경우, 제2 냉각부(150)만으로 냉각을 처리하는 예를 나타내고 있다. 이때, 서버실(400)의 천장(420)과 내기 유입부(110)를 통해 공조실로 유입되는 뜨거운 공기는 제1 바이패스 댐퍼(120)가 열림에 따라 송풍부(160)에 의해 형성되는 압력에 의해 바로 제2 냉각부(150)로 공급되어 냉각될 수 있다. 제2 냉각부(150)에 의해 냉각된 서버실(400)로 공급될 수 있다. 또한, 도 6의 실시예에서는 제2 냉각부(150)가 가동되는 관계로, 제2 바이패스 댐퍼(130)를 닫아서 공기가 제2 냉각부(150)로 집중되도록 하는 예를 나타내고 있다.

이처럼, 외기의 냉방 에너지를 간접적으로 활용하기 위한 제1 냉각부(140)와 냉동기를 활용한 제2 냉각부(150)의 듀얼 냉각 시스템을 통해 외기의 다양한 조건(일례로, 계절에 따른 온도나 습도 등)하에서도 외기를 효율적으로 활용하여 소비전력을 줄이면서도 외부 환경(미세먼지, 꽃가루, 황사, 높은 습도 등)의 영향을 없애거나 줄일 수 있다. 한편, 앞서의 실시예들에서는 외기의 온도의 예시로, 15℃ 미만, 15℃~30℃ 및 30℃ 초과 등의 예를 들고 있으나, 이는 하나의 실시예일뿐, 서버실 냉각 장치(100)를 운영하는 외기의 온도 조건은 실시예에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각부(140) 및/또는 제2 냉각부(150)의 가동을 위한 외기의 온도 조건은 제1 임계값을 초과하는 경우, 제1 임계값 이하이고 제2 임계값 이상인 경우, 그리고 제2 임계값 미만인 경우 등으로 확장될 수 있다.

또한, 서버실 냉각 장치(100)는 이러한 외기의 온도 조건에 따라 제1 냉각부(140) 및 제2 냉각부(150)의 가동을 제어하고, 제1 바이패스 댐퍼(120) 및 제2 바이패스 댐퍼(130)의 개폐를 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 외기의 온도에 따라, 제1 냉각부를 가동하는 제1 모드, 제1 냉각부 및 제2 냉각부를 함께 가동하는 제2 모드 및 제2 냉각부를 가동하는 제3 모드 중 하나의 모드를 선택할 수 있다. 이때, 제어부는 선택된 모드에 따라 제1 냉각부 및 제2 냉각부 중 적어도 하나의 가동 여부를 제어할 수 있다. 보다 구체적인 예로, 제어부는 제1 모드 또는 제2 모드가 선택되는 경우, 제1 바이패스 댐퍼(120)를 닫아서 내기 유입부(110)의 공기가 제1 냉각부(140), 제2 냉각부(150) 및 송풍부(160)를 거쳐 서버실(400)로 공급되도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부는 제3 모드가 선택되는 경우, 제1 바이패스 댐퍼를 열어서 내기 유입부(110)의 공기가 제2 냉각부(150) 및 송풍부(160)를 거쳐 서버실(400)로 공급되도록 제어할 수 있다.

또한, 이미 설명한 바와 같이, 제2 냉각부(150)는 공기의 제1 경로상에서 제1 경로를 지나는 공기를 냉각시킬 수 있다. 이때, 제2 바이패스 댐퍼(130)는 제2 냉각부(150)의 주변(일례로, 도 1 내지 도 6의 실시예에서와 같이 제2 냉각부(150)의 상단)에 배치되어 제1 경로와 구별되는 제2 경로상에서 제2 경로를 개폐할 수 있다. 이 경우, 제2 바이패스 댐퍼(130)의 닫힘에 따라, 제2 냉각부(150)를 통해 제1 경로를 지나는 공기가 송풍부(160)를 통해 서버실(400)로 공급될 수 있다. 또한, 제2 바이패스 댐퍼(130)의 열림에 따라, 제2 냉각부(150)를 우회하여 제2 경로를 지나는 공기 및 제2 냉각부(150)를 통해 제1 경로를 지나는 공기가 송풍부(160)를 통해 서버실(400)로 공급될 수 있다. 이를 위해, 제어부는 제2 냉각부(150)를 가동하는 경우에는 제2 바이패스 댐퍼(130)를 닫아서 제1 경로를 따라 이동하는 공기가 제2 냉각부(150)에 의해 냉각되어 송풍부(160)를 통해 서버실(400)로 공급되도록 제어할 수 있다. 다시 말해, 공기가 가동된 제2 냉각부(150)로 집중되도록 할 수 있다. 반면, 제어부는 제2 냉각부(150)를 가동하지 않는 경우, 제2 바이패스 댐퍼(130)를 열어서 제2 냉각부(150)를 우회하여 제2 경로에 따라 이동하는 공기가 송풍부(160)를 통해 서버실(400)의 내부로 공급되도록 제어할 수 있다. 다시 말해, 제2 냉각부(150)에 의한 내부 저항을 최소화할 수 있다. 물론 이 경우에도 일부의 공기는 제2 냉각부(150)를 통과할 수 있으며, 제2 냉각부(150)를 통과한 공기 역시 송풍부(160)를 통해 서버실(400)의 내부로 공급될 수 있다.

이처럼, 도 1 내지 도 6의 실시예들은 외기를 직접 유입할 필요 없이 간접 외기를 활용한 제1 냉각부(140)와 냉동기를 활용한 제2 냉각부(150)의 듀얼 냉각 시스템을 활용함으로써, 동절기에는 냉방장치(앞서 설명한 제2 냉각부(150))의 가동 없이도 서버실(400)의 냉방을 처리할 수 있으며, 봄철이나 가을철 등에도 냉방장치의 소모전력을 줄일 수 있다. 나아가, 본 실시예에 따른 외기를 이용한 서버실 냉각 장치(100)는 모듈형으로 서버실 냉각 장치(100)를 구성함으로써, 필요에 따라 조립, 배치, 해체가 용이하도록 하여, 냉각 장치의 증설 등이 용이하도록 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 직접 외기와 간접 외기를 모두 활용하는 하이브리드 냉각 시스템의 예를 도시한 도면이다. 도 7의 실시예에서는 간접 외기를 활용한 제1 냉각부(140)와 냉동기를 활용한 제2 냉각부(150)의 듀얼 냉각 시스템을 활용할 뿐만 아니라, 외기를 직접 유입하여 활용하는 하이브리드 시스템을 설명한다. 본 실시예에 따른 서버실 냉각 장치(700)는 앞서 설명한 서버실 냉각 장치(100)와 같이 내기 유입부(110), 제1 바이패스 댐퍼(120), 제2 바이패스 댐퍼(130), 제1 냉각부(140), 송풍부(160) 및 급기부(170)를 포함할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 서버실 냉각 장치(700)는 서버실 냉각 장치(100)의 제2 냉각부(150)에 대응하는 기화식 가습기(710)와 제3 냉각부(720)를 포함하는 예를 나타내고 있다. 제3 냉각부(720)는 실질적으로 제2 냉각부(150)에 대응할 수 있으며, 기화식 가습기(710)는 외기가 직접 유입됨에 따라 공조실의 내부 공기의 습도를 조절하기 위해 활용될 수 있다. 뿐만 아니라, 기화식 가습기(710)를 통한 증발 냉각 시스템을 구성함으로써, 제3 냉각부(720)의 가동 시간을 줄여 에너지 사용을 절감할 수 있다. 이때, 서버실 냉각 장치(700)는 외기의 직접 활용을 위해 외기를 공조실의 내부로 유입시키는 외기 유입부(780)와 필터부(790)를 더 포함하고 있다. 다시 말해, 서버실 냉각 장치(700)는 간접 외기를 활용하는 제1 냉각부(140)와 외기를 직접 유입하는 외기 유입부(780)를 활용하여 효율적인 냉방 시스템을 구축할 수 있다.

외기 유입부(780)는 외기가 유입되는 방향이 공조실에서 서버실(800)로 공기를 공급하는 방향의 순방향이 되도록 배치될 수 있다. 이때, 외기 유입부(780)에서 유입되는 외기는, 제1 냉각부(140), 제3 냉각부(720, 제2 냉각부(150)에 대응)) 및 송풍부(160)를 거쳐 서버실(800)로 공급될 수 있다.

필터부(790)는 외기 유입부(780)와 제1 냉각부(140) 사이에서 외기 유입부(780)를 통해 유입된 외기를 필터링할 수 있다. 일례로, 필터부(790)는 필터 단면적의 증가를 통해 필터 저항을 줄이기 위해, 제1 냉각부(140)의 높이 및 내기 유입부(110)의 높이의 합 이상의 높이를 갖는 통로를 커버하도록 배치되는 적어도 하나의 필터를 포함할 수 있다.

도 8 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 있어서, 외부 환경과 외부 온도에 따른 서버실 냉각의 예를 도시한 도면들이다.

도 8의 실시예는 미세먼지가 많거나 장마철 등 고습도로 인해 직접 외기를 사용할 수 없는 경우에 냉각을 처리하는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 외기 유입부(780)로부터의 공기의 유입은 차단될 수 있으며, 서버실(800)로부터 공조실로 유입되는 공기는 앞서 도 1 내지 도 6의 실시예들과 같이 처리될 수 있다. 보다 구체적인 예로, 외기의 온도가 제1 임계값을 초과하는 경우에는 제3 냉각부(720)를 가동할 수 있고, 외기의 온도가 제1 임계값 이하이고 제2 임계값 이상인 경우에는 제1 냉각부(140)와 제3 냉각부(720)를 모두 가동할 수 있으며, 외기의 온도가 제2 임계값 미만인 경우에는 제1 냉각부(140)를 가동할 수 있다.

도 9의 실시예는 동절기와 같이 외기의 온도가 제2 임계값 미만인 경우에 냉각을 처리하는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 서버실 냉각 장치(700)는 외기 유입부(780)로부터 유입되는 외기를 필터부(790)를 통해 필터링하여 공조실로 공급할 수 있다. 필터링된 외기는 내기 유입부(110)를 통해 서버실(800)로부터 유입되는 내기와 혼합될 수 있으며, 송풍부(160)와 급기부(170)를 통해 서버실(800)로 공급될 수 있다. 실시예에 따라 서버실 냉각 장치(700)는 기화식 가습기(710)를 활용하여 유입된 외기의 습도를 조절하거나 외기에 대한 증발 냉각을 처리할 수 있다. 겨울철과 같이 외기의 온도가 15℃ 미만인 차가운 외기를 사용하는 경우에는 제1 냉각부(140), 기화식 가습기(710) 및 제3 냉각부(720)를 활용할 필요가 없으며, 외기와 내기의 혼합을 통해 내기의 온도를 낮춰서 직접 서버실(800)로 유입할 수 있다. 이 경우, 냉각 장치를 활용하지 않기 때문에 전력 소모를 줄일 수 있게 된다. 또한, 서버실(800)에서 뜨거워진 공기 중 적어도 일부는 서버실(800)이 포함하는 배기팬(810)을 통해 데이터 센터의 외부로 배출될 수 있다.

도 10의 실시예는 봄철이나 가을철과 같이 외기의 온도가 제2 임계값 이상이고, 제2 임계값보다 큰 제1 임계값 이하인 경우에 냉각을 처리하는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 서버실 냉각 장치(700)는 외기 유입부(780)로부터 유입되는 외기를 필터부(790)를 통해 필터링하여 공조실로 공급할 수 있다. 반면, 서버실(800)의 내부 공기는 공조실로 유입되지 않고, 서버실(800)이 포함하는 배기팬(810)을 통해 데이터 센터의 외부로 배출될 수 있다. 공조실로 공급된 외기는 별도의 냉각 없이 또는 실시예에 따라 기화식 가습기(710)를 활용하여 습도를 조절하거나 외기에 대한 증발 냉각을 처리한 상태로 서버실(800)로 공급될 수 있다. 이 경우, 서버실(800)에서 뜨거워진 공기를 냉각시킬 필요가 없기 때문에 냉각 장치를 활용하지 않아도 되며 따라서 전력 소모를 줄일 수 있게 된다.

도 11의 실시예는 하절기와 같이 외기의 온도가 제1 임계값을 초과하는 경우에 냉각을 처리하는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 서버실 냉각 장치(700)는 외기 유입부(780)를 통한 외기의 유입을 차단할 수 있으며, 내기 유입부(110)로부터 서버실(800)로부터 유입되는 내기를 제3 냉각부(720)를 이용하여 냉각시킨 후, 서버실(800)로 공급할 수 있다. 이때, 외부의 온도가 높기 때문에 서버실(800)에서는 뜨거워진 공기를 배기팬(810)을 통해 외부로 배출하지 않고, 내기 유입부(110)를 통해 공조실로 유입시킬 수 있다.

이를 위해, 서버실 냉각 장치(700)가 포함할 수 있는 제어부는 외부 환경에 따라 외기 유입부(780)의 개폐 여부를 결정할 수 있다. 이때, 외부 환경은 외기의 습도 및 외기가 포함하는 먼지의 양 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 먼지는 미세먼지, 꽃가루, 황사 등을 포함할 수 있다.

일실시예로, 제어부는 외기의 온도가 기설정된 제1 임계값 이상인 경우, 외부 환경과 별개로 외기를 유입시키는 것이 의미가 없기 때문에 외기 유입부(780)를 통한 외기의 유입을 차단하고, 제3 냉각부(720)를 가동시킬 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 제3 냉각부(720)는 제2 냉각부(150)에 대응할 수 있다. 한편, 제어부는 내기 유입부(110)를 통해 유입되는 공기를 가동된 제3 냉각부(720)를 통해 냉각시켜 송풍부(160)를 통해 서버실(800)로 유입시킬 수 있다.

다른 실시예로, 제어부는 외부 환경에 따라 외기 유입부(780)를 닫는 것으로 결정하고, 외기의 온도가 기설정된 제1 임계값 미만이고, 제1 임계값보다 작게 설정된 제2 임계값 이상인 경우, 제1 냉각부(140) 및 제3 냉각부(720)를 가동시킬 수 있다. 이때, 제어부는 내기 유입부(110)를 통해 유입되는 공기를 가동된 제1 냉각부(140) 및 가동된 제3 냉각부(720)를 통해 냉각시켜 송풍부(160)를 통해 서버실(800)로 유입시킬 수 있다. 다시 말해, 직접 외기를 활용하지 못하는 봄철이나 가을철에는 제1 냉각부(140)의 간접 외기와 제3 냉각부(720)를 이용하여 서버실(800)을 위한 냉각을 처리할 수 있다.

또 다른 실시예로, 제어부는 외부 환경에 따라 외기 유입부(780)를 여는 것으로 결정하고, 외기의 온도가 제1 임계값 미만이고, 제1 임계값보다 작게 설정된 제2 임계값 이상인 경우, 제1 냉각부(140)나 제3 냉각부(720)가 가동 중인 경우, 제1 냉각부(140)나 제3 냉각부(720)의 가동을 중지시킬 수 있다. 이때, 제어부는 외기 유입부(780)를 통해 유입되는 공기를 송풍부(160)를 통해 서버실(800)로 유입시킬 수 있다. 이 경우, 서버실(800)에서 가열된 공기는 서버실(800)이 포함하는 배기팬(810)을 통해 데이터 센터의 외부로 배출될 수 있다. 다시 말해, 직접 외기를 활용 가능한 봄철이나 가을철에는 직접 외기를 통해 서버실(800)을 냉각시키고, 서버실(800)에서 뜨거워진 공기는 데이터 센터의 외부로 배출하는 형태로 서버실(800)을 위한 냉각을 처리할 수 있다.

또 다른 실시예로, 제어부는 외부 환경에 따라 외기 유입부(780)를 닫는 것으로 결정하고, 외기의 온도가 기설정된 제1 임계값보다 작게 설정된 제2 임계값 미만인 경우, 제1 냉각부(140)를 가동시킬 수 있다. 이때, 제어부는 내기 유입부(110)를 통해 유입되는 공기를 가동된 제1 냉각부(140)를 통해 냉각시켜 제3 냉각부(720)와 송풍부(160)를 통해 서버실(800)로 유입시킬 수 있다. 다시 말해, 직접 외기를 사용하지 못하는 경우에도 제1 냉각부(140)를 통해 간접 외기 방식으로 외기를 활용할 수 있기 때문에 전력 소모를 줄일 수 있게 된다.

또 다른 실시예로, 제어부는 외부 환경에 따라 외기 유입부(780)를 여는 것으로 결정하고, 외기의 온도가 기설정된 제1 임계값보다 작게 설정된 제2 임계값 미만인 경우, 제1 냉각부(140) 및/또는 제3 냉각부(720)의 가동을 중지시키고(제1 냉각부(140)나 제3 냉각부(720)가 가동 중인 경우), 외기 유입부(780)를 통해 유입되는 공기와 내기 유입부(110)를 통해 유입되는 공기를 혼합시킬 수 있다. 이때, 제어부는 혼합된 공기를 송풍부(160)를 통해 서버실(800)로 유입시킬 수 있다. 한편, 서버실(800)에서 가열된 공기의 적어도 일부는 서버실(800)이 포함하는 배기팬(810)을 통해 데이터 센터의 외부로 배출될 수 있다. 다시 말해, 직접 외기를 활용 가능한 겨울철에는 외기와 내기를 직접 혼합하여 서버실(800)을 위한 냉각을 처리할 수 있으며, 서버실(800)의 뜨거워진 공기는 직접 데이터 센터의 외부로 배출할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서, 직접 외기와 간접 외기를 모두 활용하는 하이브리드 냉각 시스템의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 12의 실시예는 도 7의 실시예와 유사하게, 간접 외기를 활용한 제1 냉각부(140)와 냉동기를 활용한 제2 냉각부(150)의 듀얼 냉각 시스템을 활용할 뿐만 아니라, 외기를 직접 유입하여 활용하는 하이브리드 시스템을 설명한다. 본 실시예에 따른 서버실 냉각 장치(1200)는 앞서 설명한 도 7의 서버실 냉각 장치(700)와 같이 내기 유입부(110), 제1 바이패스 댐퍼(120), 제2 바이패스 댐퍼(130), 제1 냉각부(140), 송풍부(160), 급기부(170), 기화식 가습기(710)와 제3 냉각부(720), 외기 유입부(780) 및 필터부(790)를 포함할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 서버실 냉각 장치(1200)는 앞서 설명한 도 8 내지 도 11의 실시예들에서 배기팬(810)이 서버실(800)에 포함된 것과 달리, 서버실 냉각 장치(1200)가 배기팬(1210)과 이러한 배기팬(1210)을 통해 내기를 외부로 배출하기 위한 배기 풍도(1220)를 포함할 수 있다. 또한, 서버실 냉각 장치(1200)는 제1 바이패스 댐퍼(120) 및 제2 바이패스 댐퍼(130) 이외에도, 제1 댐퍼(1230), 제2 댐퍼(1240) 및 제3 바이패스 댐퍼(1250)를 포함할 수 있다.

제1 댐퍼(1230)는 내기 유입부(110) 상에서 제1 냉각부(140)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 제1 댐퍼(1230)가 열리는 경우에는 내기 유입부(110)를 통해 유입되는 내기가 제1 댐퍼(1230)와 제2 댐퍼(1240) 사이의 공간으로 유입될 수 있으며, 제1 댐퍼(1230)가 닫히는 경우에는 내기 유입부(110)를 통해 유입되는 내기가 제1 댐퍼(1230)와 제2 댐퍼(1240) 사이의 공간으로 유입되는 것이 차단될 수 있다.

제2 댐퍼(1240)는 내기 유입부(110)와 배기팬(1210) 사이에 배치될 수 있으며, 제1 댐퍼(1230)가 열리는 경우에 제1 댐퍼(1230)와 제2 댐퍼(1240) 사이의 공간으로 유입되는 내기를 배기팬(1210)으로 전달하거나 차단할 수 있다. 예를 들어, 제1 댐퍼(1230)와 제2 댐퍼(1240)가 모두 열리는 경우에는 내기 유입부(110)를 통해 유입되는 내기가 제1 댐퍼(1230)와 제2 댐퍼(1240) 사이의 공간으로 유입된 후, 제2 댐퍼(1240)를 통해 배기팬(1210)으로 전달될 수 있다. 이 경우, 내기는 배기팬(1210)에 의해, 배기 풍도(1220)를 따라 외부로 배출될 수 있다. 한편, 제1 댐퍼(1230) 및 제2 댐퍼(1240) 중 적어도 하나가 닫히는 경우에는 내기가 배기팬(1210)으로 전달되지 않을 수 있다.

제3 바이패스 댐퍼(1240)는 제1 댐퍼(1230)와 제2 댐퍼(1240) 사이의 공간과 필터부(790)와 제1 냉각부(140) 사이의 공간을 연결 또는 차폐할 수 있다. 예를 들어, 제1 댐퍼(1230)와 제3 바이패스 댐퍼(1250)가 모두 열리는 경우에는 제1 댐퍼(1230)와 제2 댐퍼(1240) 사이의 공간으로 유입되는 내기가 제3 바이패스 댐퍼(1250)를 통해 필터부(790)와 제1 냉각부(140) 사이의 공간으로 유입될 수 있다. 한편, 제1 댐퍼(1230) 및 제3 바이패스 댐퍼(1250) 중 적어도 하나가 닫히는 경우에는 내기가 필터부(790)와 제1 냉각부(140) 사이의 공간으로 유입으로 전달되지 않을 수 있다.

도 13 내지 도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서, 외부 환경과 외부 온도에 따른 서버실 냉각의 다른 예를 도시한 도면들이다.

도 13의 실시예는 외기의 온도가 앞서 설명한 제2 임계값(일례로, 15℃) 이하이나, 미세먼지가 많거나 장마철 등 고습도로 인해 직접 외기를 사용할 수 없는 경우에 냉각을 처리하는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 외기 유입부(780)로부터의 공기의 유입은 차단될 수 있으며, 제1 바이패스 댐퍼(120), 제2 댐퍼(1240)는 닫힐 수 있으며, 제2 바이패스 댐퍼(130), 제1 댐퍼(1230) 및 제3 바이패스 댐퍼(1250)는 열릴 수 있다. 이 경우, 송풍부(160)에 의해 생성되는 압력에 따라 서버실(1300)로부터 내기 유입부(110)를 통해 공조실로 유입되는 공기는 제1 댐퍼(1230) 및 제3 바이패스 댐퍼(1250)를 거쳐 필터부(790)와 제1 냉각부(140) 사이의 공간으로 유입될 수 있다. 필터부(790)와 제1 냉각부(140) 사이의 공간으로 유입된 내기는 제1 냉각부(140)를 통해 간접외기 방식으로 냉각될 수 있으며, 기화식 가습기(710)와 제3 냉각부(720), 송풍부(160) 및 급기부(170)를 거쳐 서버실(1300)로 공급될 수 있다. 외기의 온도가 외기의 활용을 위해 기설정된 온도(일례로, 15℃)보다 낮기 때문에 간접 외기를 이용하여 공기를 냉각시키는 제1 냉각부(140)만으로도 냉방이 가능해지며 따라서 전력의 소모를 줄일 수 있게 된다. 만약, 외기의 온도가 제2 임계값 이상이고, 제1 임계값 미만인 경우라면, 간접 외기를 이용하여 공기를 냉각시키는 제1 냉각부(140)뿐만 아니라, 제3 냉각부(720)도 동작시킬 수 있다. 이때, 제3 냉각부(720)는 제1 냉각부(140)를 통해 1차 냉각된 공기를 냉각시키기 때문에 냉동기 사용을 위한 비용을 줄일 수 있게 된다.

도 14의 실시예는 동절기와 같이 외기의 온도가 제2 임계값(일례로, 15℃) 이하이고, 직접 외기를 사용할 수 있는 경우에 냉각을 처리하는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 외기 유입부(780)로부터의 외부의 공기가 직접 유입될 수 있으며, 필터부(790)와 제1 냉각부(140)를 통과할 수 있다. 이때, 차가운 외기가 직접 입력되기 때문에 제1 냉각부(140)는 동작하지 않을 수 있다. 또한, 제3 바이패스 댐퍼(1250)는 닫힐 수 있으며, 제1 바이패스 댐퍼(120), 제2 바이패스 댐퍼(130), 제1 댐퍼(1230) 및 제2 댐퍼(1240)가 열릴 수 있다. 이 경우, 송풍부(160)에 의해 생성되는 압력에 따라 서버실(1300)로부터 내기 유입부(110)를 통해 공조실로 유입되는 공기의 적어도 일부는 제1 바이패스 댐퍼(120)를 거쳐 제1 냉각부(140)와 제3 냉각부(720) 사이의 공간으로 유입될 수 있다. 나머지 공기는 배기팬(1210)에 의해 형성되는 압력에 따라 제1 댐퍼(1230)와 제2 댐퍼(1240), 그리고 배기팬(1210)을 거쳐 배기 풍도(1220)를 따라 외부로 배출될 수 있다. 한편, 제1 냉각부(140)와 제3 냉각부(720) 사이의 공간으로 유입된 내기는 필터부(790)와 제1 냉각부(140)를 통과한 차가운 외기와 섞이며 냉각될 수 있다. 외기와 혼합되어 냉각된 공기는 제3 냉각부(720), 송풍부(160) 및 급기부(170)를 거쳐 서버실(1300)로 공급될 수 있다.

도 15의 실시예는 봄, 가을철과 같이 외기의 온도가 제2 임계값(일례로, 15℃)을 초과하고 제1 임계값(일례로, 30℃) 이하이며, 직접 외기를 사용할 수 있는 경우에 냉각을 처리하는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 외기 유입부(780)로부터의 외부의 공기가 직접 유입될 수 있으며, 필터부(790)와 제1 냉각부(140)를 통과할 수 있다. 이때, 제1 임계값 이하의 외기가 직접 입력되기 때문에 제1 냉각부(140)는 동작하지 않을 수 있다. 또한, 제1 바이패스 댐퍼(120)와 제3 바이패스 댐퍼(1250)는 닫힐 수 있으며, 제2 바이패스 댐퍼(130), 제1 댐퍼(1230) 및 제2 댐퍼(1240)가 열릴 수 있다. 이 경우, 배기팬(1210)에 의해 생성되는 압력에 따라 서버실(1300)로부터 내기 유입부(110)를 통해 공조실로 유입되는 공기는 제1 댐퍼(1230), 제2 댐퍼(1240) 및 배기팬(1210)을 거쳐 배기 풍도(1220)를 따라 외부로 배출될 수 있다. 한편, 제1 냉각부(140)를 통과한 외기는 기화식 가습기(710)와 제3 냉각부(720), 송풍부(160) 및 급기부(170)를 거쳐 서버실(1300)로 공급될 수 있다. 따라서, 제1 냉각부(140), 기화식 가습기(710) 및 제3 냉각부(720)가 모두 사용되지 않기 때문에 냉각을 위한 전력의 소모를 줄일 수 있게 된다. 한편, 실시예에 따라, 26℃~30℃의 온도 구간에 대해서는 기화식 가습기(710) 또는 제3냉각부(720)가 부분적/일시적으로 가동될 수도 있다. 이 경우, 제1 임계값은 25℃로 설정될 수도 있다.

도 16의 실시예는 여름철과 같이 외기의 온도가 제1 임계값(일례로, 30℃)를 초과하는 경우에 냉각을 처리하는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 제2 바이패스 댐퍼(130)와 제1 댐퍼(1230)는 닫힐 수 있으며, 제1 바이패스 댐퍼(120)는 열릴 수 있다. 이 경우, 송풍부(160)에 의해 생성되는 압력에 따라 서버실(1300)로부터 내기 유입부(110)를 통해 공조실로 유입되는 공기가 제1 바이패스 댐퍼(120)를 거쳐 제1 냉각부(140)와 제3 냉각부(720) 사이로 유입될 수 있으며, 제3 냉각부(720)에 의해 냉각될 수 있으며, 냉각된 공기가 송풍부(160) 및 급기부(170)를 거쳐 서버실(1300)로 공급될 수 있다.

도 12 내지 도 16의 실시예들에서와 같이 배기팬(1210)과 배기 풍도(1220)가 공조실과 같은 서버실 냉각 장치(1200)에서 외기가 입력되는 방향으로 위치하게 됨에 따라 건물 전체적으로 보았을 때, 배기 풍도(1220)가 건물 외벽에 위치하게 된다. 따라서, 배기 풍도(1220)의 영향 없이 서버실(1300)의 규모를 크게 구성할 수 있게 된다.

이처럼 본 실시예들에 따르면, 외기의 냉방 에너지를 간접적으로 활용하기 위한 제1 냉각부와 냉동기를 활용한 제2 냉각부의 듀얼 냉각 시스템을 통해 외기의 다양한 조건(일례로, 계절에 따른 온도나 습도 등)하에서도 외기를 효율적으로 활용하여 소비전력을 줄이면서도 외부 환경(미세먼지, 꽃가루, 황사, 높은 습도 등)의 영향을 없애거나 줄일 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

1. 서버실의 내부 공기를 공조실로 유입시키기 위한 내기 유입부;
   데이터 센터의 외기에 의해 온도가 조절된 냉매를 공급받아 간접 외기 방식으로 상기 공조실로 유입된 상기 내부 공기를 냉각시키는 제1 냉각부;
   냉동기에 의해 온도가 조절된 냉매를 공급받아 상기 공조실로 유입된 상기 내부 공기를 냉각시키는 제2 냉각부;
   상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부의 가동 여부를 제어하는 제어부; 및
   상기 공조실의 내부 공기를 상기 서버실로 공급하는 송풍부
   를 포함하고,
   상기 냉매는 서버실 냉각 장치의 외부에서 상기 데이터 센터의 외기에 의해 온도가 조절되어 상기 제1 냉각부로 공급되는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 외기의 온도에 따라, 상기 제1 냉각부를 가동하는 제1 모드, 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부를 함께 가동하는 제2 모드 및 상기 제2 냉각부를 가동하는 제3 모드 중 하나의 모드를 선택하고,
   선택된 모드에 따라 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부 중 적어도 하나의 가동 여부를 제어하는 것
   을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 내기 유입부는 상기 제1 냉각부, 상기 제2 냉각부 및 상기 송풍부의 상단에 배치되어, 상기 서버실에서 상기 공조실로 공기가 유입되는 방향이 상기 공조실에서 상기 서버실로 공기를 공급하는 방향의 역방향이 되도록 배치되는 것
   을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 내기 유입부상에서 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부 사이에 해당하는 위치에 배치되는 제1 바이패스 댐퍼
   를 더 포함하고,
   상기 제1 바이패스 댐퍼의 닫힘에 따라, 상기 내기 유입부를 통해 유입되는 공기가 상기 제1 냉각부, 상기 제2 냉각부 및 상기 송풍부를 거쳐 상기 서버실로 공급되고,
   상기 제1 바이패스 댐퍼의 열림에 따라, 상기 내기 유입부의 공기가 상기 송풍부에 의해 형성된 압력에 의해 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부 사이로 공급되어 상기 제2 냉각부 및 상기 송풍부를 거쳐 상기 서버실로 공급되는 것
   을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 외기의 온도에 따라, 상기 제1 냉각부를 가동하는 제1 모드, 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부를 함께 가동하는 제2 모드 및 상기 제2 냉각부를 가동하는 제3 모드 중 하나의 모드를 선택하고,
   상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드가 선택되는 경우, 상기 제1 바이패스 댐퍼를 닫아서 상기 내기 유입부의 공기가 상기 제1 냉각부, 상기 제2 냉각부 및 상기 송풍부를 거쳐 상기 서버실로 공급되도록 제어하고,
   상기 제3 모드가 선택되는 경우, 상기 제1 바이패스 댐퍼를 열어서 상기 내기 유입부의 공기가 상기 제2 냉각부 및 상기 송풍부를 거쳐 상기 서버실로 공급되도록 제어하는 것
   을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2 냉각부는 공기의 제1 경로상에서 상기 제1 경로를 지나는 공기를 냉각시키고,
   상기 서버실 냉각 장치는,
   상기 제2 냉각부의 주변에 배치되어 상기 제1 경로와 구별되는 제2 경로상에서 상기 제2 경로를 개폐하는 제2 바이패스 댐퍼
   를 더 포함하고,
   상기 제2 바이패스 댐퍼의 닫힘에 따라, 상기 제2 냉각부를 통해 제1 경로를 지나는 공기가 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 공급되고,
   상기 제2 바이패스 댐퍼의 열림에 따라, 상기 제2 냉각부를 우회하여 상기 제2 경로를 지나는 공기 및 상기 제2 냉각부를 통해 상기 제1 경로를 지나는 공기가 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 공급되는 것
   을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제2 냉각부를 가동하는 경우, 상기 제2 바이패스 댐퍼를 닫아서 상기 제1 경로를 따라 이동하는 공기가 상기 제2 냉각부에 의해 냉각되어 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 공급되도록 제어하고,
   상기 제2 냉각부를 가동하지 않는 경우, 상기 제2 바이패스 댐퍼를 열어서 상기 제2 냉각부를 우회하여 상기 제2 경로에 따라 이동하는 공기가 상기 송풍부를 통해 상기 서버실의 내부로 공급되도록 제어하는 것
   을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 외기를 상기 공조실의 내부로 유입시키는 외기 유입부
   를 더 포함하는 서버실 냉각 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 외기 유입부는, 상기 외기가 유입되는 방향이 상기 공조실에서 상기 서버실로 공기를 공급하는 방향의 순방향이 되도록 배치되고,
   상기 외기 유입부에서 유입되는 외기는, 상기 제1 냉각부, 상기 제2 냉각부 및 상기 송풍부를 거쳐 상기 서버실로 공급되는 것
   을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 외기 유입부와 상기 제1 냉각부 사이에서 상기 외기 유입부를 통해 유입된 외기를 필터링하는 필터부
    를 더 포함하는 서버실 냉각 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 필터부는 필터 단면적의 증가를 통해 필터 저항을 줄이기 위해, 상기 제1 냉각부의 높이 및 상기 내기 유입부의 높이의 합 이상의 높이를 갖는 통로를 커버하도록 배치되는 적어도 하나의 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
12. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 외부 환경에 따라 상기 외기 유입부의 개폐 여부를 결정하는 것
    을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 외부 환경은, 상기 외기의 습도 및 상기 외기가 포함하는 먼지의 양 중 적어도 하나를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
14. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 외기의 온도가 기설정된 제1 임계값 이상인 경우,
    상기 외기 유입부를 통한 외기의 유입을 차단하고,
    상기 제2 냉각부를 가동시키고,
    상기 내기 유입부를 통해 유입되는 공기를 상기 가동된 제2 냉각부를 통해 냉각시켜 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 유입시키는 것
    을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
15. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 외부 환경에 따라 상기 외기 유입부를 닫는 것으로 결정하고, 상기 외기의 온도가 기설정된 제1 임계값 미만이고, 상기 제1 임계값보다 작게 설정된 제2 임계값 이상인 경우,
    상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부를 가동시키고,
    상기 내기 유입부를 통해 유입되는 공기를 상기 가동된 제1 냉각부 및 상기 가동된 제2 냉각부를 통해 냉각시켜 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 유입시키는 것
    을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
16. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 외부 환경에 따라 상기 외기 유입부를 여는 것으로 결정하고, 상기 외기의 온도가 제1 임계값 미만이고, 상기 제1 임계값보다 작게 설정된 제2 임계값 이상인 경우,
    상기 제1 냉각부나 상기 제2 냉각부가 가동 중인 경우, 상기 제1 냉각부나 상기 제2 냉각부의 가동을 중지시키고,
    상기 외기 유입부를 통해 유입되는 공기를 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 유입시키고,
    상기 서버실에서 가열된 공기가 상기 서버실이 포함하는 배기팬을 통해 상기 데이터 센터의 외부로 배출되는 것
    을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
17. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 외부 환경에 따라 상기 외기 유입부를 닫는 것으로 결정하고, 상기 외기의 온도가 기설정된 제1 임계값보다 작게 설정된 제2 임계값 미만인 경우,
    상기 제1 냉각부를 가동시키고,
    상기 내기 유입부를 통해 유입되는 공기를 상기 가동된 제1 냉각부를 통해 냉각시켜 상기 제2 냉각부와 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 유입시키고,
    상기 서버실에서 가열된 공기의 적어도 일부가 상기 서버실이 포함하는 배기팬을 통해 상기 데이터 센터의 외부로 배출되는 것
    을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
18. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 외부 환경에 따라 상기 외기 유입부를 여는 것으로 결정하고, 상기 외기의 온도가 기설정된 제1 임계값보다 작게 설정된 제2 임계값 미만인 경우,
    상기 제1 냉각부나 상기 제2 냉각부가 가동 중인 경우, 상기 제1 냉각부나 상기 제2 냉각부의 가동을 중지시키고,
    상기 외기 유입부를 통해 유입되는 공기와 상기 내기 유입부를 통해 유입되는 공기를 혼합시키고,
    상기 혼합된 공기를 상기 송풍부를 통해 상기 서버실로 유입시키고,
    상기 서버실에서 가열된 공기의 적어도 일부가 상기 서버실이 포함하는 배기팬을 통해 상기 데이터 센터의 외부로 배출되는 것
    을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
19. 제8항에 있어서,
    상기 공조실에서 상기 외기 유입부가 형성되는 벽면의 상부에 형성되는 배기 풍도; 및
    상기 배기 풍도 내에 형성되어 상기 내기 유입부에 의해 상기 공조실 내부로 유입되는 상기 서버실의 내부 공기 중 적어도 일부를 상기 배기 풍도를 통해 외부로 배출하는 배기팬
    을 더 포함하는 서버실 냉각 장치.
20. 제19항에 있어서,
    상기 외기 유입부와 상기 제1 냉각부 사이에서 상기 외기 유입부를 통해 유입된 외기를 필터링하는 필터부;
    상기 내기 유입부상에서 상기 제1 냉각부 상부에 해당하는 위치에 배치되어 제1 댐퍼와 제2 댐퍼 사이의 공간으로의 공기의 유입을 개폐하는 상기 제1 댐퍼;
    상기 제1 댐퍼와 상기 제2 댐퍼 사이의 공간으로 유입된 공기의 상기 배기팬으로의 유입을 개폐하는 상기 제2 댐퍼; 및
    상기 제1 댐퍼와 상기 제2 댐퍼 사이의 공간에서 상기 필터부와 상기 제1 냉각부 사이의 공간으로의 공기의 유입을 개폐하는 제3 바이패스 댐퍼
    를 더 포함하는 서버실 냉각 장치.

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