KR20090031087A - 고효율 데이터 센터 운영을 위한 랙전력공급장치 및 이를활용한 전력공급시스템과 전력공급방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데이터 센터내의 전력공급장치 및 시스템에 관한 것으로서, 각 컴퓨팅 장치에 장착되던 PSU를 제거하고 랙 레벨에서 단일 PSU를 장착하여 랙에 장착되는 각 컴퓨팅 장치에 DC 전압을 공급하는 형태로의 랙 전원 공급방식을 제공한다.

이를 위하여 본 발명은 데이터센터 PDU에서 AC 전압을 공급받아 랙의 각 컴퓨팅 장치에 12V 또는 48V DC 단일 전압을 공급하는 랙전원공급장치(RPSU)를 새롭게 제시한다. 또한, RPSU는 각 컴퓨팅 장치의 부하에 따른 전류조절 기능 및 전류 차단 기능, 전력 모니터링 기능 등을 갖추어 효율적인 랙 전원관리 기능을 수행한다. RPSU에서 입력되는 12V 또는 48V DC 전원을 사용하는 컴퓨팅 장치의 경우, 기존의 PSU를 제거하고 외부 입력전압을 AC 100V ~ 220V 가 아닌 DC 12V 또는 48V로 설계한다. 컴퓨터 내부 장치에 사용되는 다양한 DC 전압은 고효율의 VRM을 통해 얻게 된다.

본 발명에 따르면 기존과 같이 각 컴퓨팅 장치별로 PSU를 사용할 경우보다 전력변환 효율이 증대되어 전력절감 효과를 얻게 된다. 또한 데이터 센터의 전력관리에 대해서도, 랙 레벨에서 효율적으로 관리하여 안정된 데이터센터 전력설계를 이루게 된다.

데이터 센터, 전력 공급, 전력 제어, 랙, 랙별 전원공급장치

Description

고효율 데이터 센터 운영을 위한 랙전력공급장치 및 이를 활용한 전력공급시스템과 전력공급방법{RPSU for Effective Power Management of Data Center and Pouwer Supply System and Method using thereof}

본 발명은 데이터 센터내 설치되어 운영되는 전력공급장치 및 이를 채택한 데이터 센터용 전력공급시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 데이터센터 내의 전력손실의 약 20% 정도를 차지하는 서버나 컴퓨팅 장치 내부의 전력공급기(Power Supply Module: PSU)의 구조개선을 통하여 전력효율 증대가 가능한 전력공급구조에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 각 컴퓨팅 장치에 장착되던 PSU를 제거하고 랙 레벨에서 단일 PSU를 장착하여 이로부터 랙에 장착되는 각 컴퓨팅 장치에 DC 전압을 공급하는 랙 레벨의 전원공급구조에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-S-016-01, 과제명: 저비용 대규모 글로벌 인터넷 서비스 솔루션 개발].

최근 들어 수십 만대의 기기를 운용하는 데이터 센터를 가진 인터넷 포털업 체 등 세계적으로 수 많은 데이터 센터들이 운영되면서, 데이터 센터의 전력효율을 증대시키는 기술에 대한 연구가 이루어지고 있다.

도 1을 참조하여 종래의 통상적 데이터 센터의 전력 공급 및 분배 방식을 설명하면 다음과 같다.

도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 발전소에서 만들어진 고압 전력은 변전소(125)를 거쳐 300~600V 급의 전압으로 변경되어 데이터센터에 공급된다. 이는 전력 스위칭을 담당하는 전력 전달 스위치(135)를 거쳐서 UPS(Uninterruptible Power Supply)(100), HVAC(140), 전등, 사무용 전자기기와 같은 내부전력부하(150) 등으로 공급된다.

도 1의 (b)를 참조하여 보다 구체적으로 UPS(100)로부터 데이터 센터내 컴퓨팅 장치(110)로 전력을 공급하는 전력계통을 살펴보면 다음과 같다.

UPS(100)는 300V 이상의 3상 전력이 입력되어 데이터 센터에서 이용하는 고전압의 AC 전압을 출력하며, 이 과정에서 입력 전력에 대한 AC/DC 변환 및 DC/AC 변환이 수행된다.

UPS(100)로부터의 출력전력은 PDU(Power Distribution Unit)(105)를 통하여서 100V 내지 220V AC 전력으로 변환되어, 서버, 저장장치, 스위치 등의 컴퓨팅 장치(110)가 장착된 랙(145)에 공급된다.

각 컴퓨팅 장치(110) 내부에는 PSU(Power Supply Unit)(115)가 장착되어 PUD에서 공급되는 100V 내지 220V의 AC 전력을 컴퓨터 내부의 각종 전자부품이 사용하는 +12V, -12V, +5V, +3.3V 등의 DC 전압으로 변환시켜 VRM(Voltage Regulator Module)(120)으로 공급하고, VRM(120)은 PSU에서 공급되는 DC 전압을 각 전자부품이 사용하는 DC 전압으로 변환시킨다. 이때, PSU(115) 내부에는 AC/DC 변환 및 DC/DC 변환이 수행된다.

이상에서 살펴본 바에서 알 수 있는 바와 같이, 종래의 데이터 센터에서는 최소 3회의 AC/DC 또는 DC/AC 변환과 적어도 1회의 DC/DC 변환이 수반되어 이에 따른 전력손실이 발생하고 있으며, 데이터 센터의 전력손실의 약 20% 정도를 컴퓨팅 장치 내부의 PSU(115)가 차지하고 있다.

즉, 종래의 데이터센터에 장착되는 컴퓨팅 장치(110)는 각각 개별적인 PSU(115)를 가지며, 이들 PSU(115)는 100V 내지 220V AC 전압을 입력받아 컴퓨팅 장치에 사용되는 다양한 DC 전압을 생산하는 과정에서 AC/DC 및 DC/DC 변환을 수행하게 되어 상당한 전력손실을 야기하고 있다.

이러한 문제점을 해결하고자 하는 종래 기술의 일례로서 로렌스 버클리 연구소(Lawrence Berkeley LAB)의 DC 데이터센터 연구가 진행되고 있는데, 이는 기존의 데이터센터에서 발생하는 다단계의 전력변환과정을 고전압 380V DC로 단일화하는 것에 대한 것이다. 전력변환과정을 단순화함으로써 전력변환 손실이 줄어 기존의 데이터센터에 비해 5~20% 가량 좋은 전력효율의 증대를 얻을 수 있었다.

그러나, APC(American Power Conversion)에 의하면, 세계의 많은 지역에서 흔히 사용하는 440~480볼트 AC 표준인 고전압 AC 전원 공급장치가 고전압 DC와 거의 동일한 효율성을 가지고 있음이 보고되고 있다. 또한 이러한 DC 데이터센터를 구축하기 위해서는 데이터센터의 모든 전력시설을 바꾸어야 하므로, 기존의 데이터 센터의 경우에는 적용이 현실적으로 불가능하다.

즉, 로렌스 버클리 연구소의 DC 데이터센터 연구는 대규모의 새로운 데이터센터 건설 시에만 유효하며, 380V DC 고전압을 사용할 수 있는 서버나 컴퓨터, 저장 장치를 새롭게 개발해야 하는 등의 문제점이 있다.

데이터센터의 전력효율 개선을 주제로 한 선행 특허로 미국에 출원된 "DC-based Data Center Power Architecture"의 경우, 기존의 AC 기반의 데이터센터를 DC 기반의 데이터 센터로 변환시키기 위한 전력구조 변환에 대한 기술을 다루고 있다. 이 선행특허 역시 AC/DC 전환이 반복되는 기존의 데이터센터 전력분배 구조에서 AC/DC 전환 횟수를 줄인 DC 데이터센터 설계에 대해서만 기술하고 있어 전술한 문제점을 그대로 가지고 있다.

따라서, 종래 기술들의 접근법과 달리 기존의 데이터센터에서 UPS, PDU 같은 전력변환 및 배전 장치를 그대로 사용하면서도 전력효율을 증대시킬 수 있도록, 랙 레벨(Rack level)에서의 전원공급장치와 이를 채택한 전력공급시스템을 포함하는 새로의 전원공급체계를 제공하는 것은 매우 이로운 일이다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 기존의 데이터 센터의 전력구조의 변화없이 랙 전력공급방식을 변경하여 데이터 센터의 전반적 전력효율을 높이는 전력공급방식을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 각 컴퓨팅 장치의 부하에 따른 지능형 전류 조절 기능 및 전류 차단 기능, 전력 모니터링 기능 등을 갖추어 효율적인 랙 전원관리가 가능한 전력공급구조를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수집된 랙 단위 전력 모니터링 정보를 취합/분석하여 안정된 전력공급 및 분배가 이루어지는 데이터 센터 전력공급체계를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 각 랙에 설치되는 컴퓨팅 장치의 전력분배구조를 개선하여, 컴퓨팅 장치에 대한 원가절감 및 PSU 발열제거를 통한 냉각비용 절감 등의 효과를 얻을 수 있는 컴퓨팅 장치내 효율적 전력분배구조를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 상기 저전압 AC 전력을 DC 동작전력으로 변환하는 AC/DC 변환기와, 상기 DC 공급전력을 동일 랙에 배치된 하나 이상의 컴퓨팅 장치에 공급하기 위한 하나 이상의 DC 공급전력 출력포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙전원공급장치를 제공한다.

랙전원공급장치는 랙의 전력사용상태 및 출력포트별 전력사용상태를 표시하 는 표시기와, 랙 외부의 감시/제어 시스템으로 랙의 전력사용상태 및 출력포트별 전력사용상태, 전원이상유무, 전력사용량을 포함하는 상태 정보를 전달하고 제어명령을 수신하는 감시/제어용 네트워크 포트를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 하나 이상의 컴퓨팅 장치 각각은, PSU를 구비함이 없이, 랙전원공급장치로부터 DC 공급전력이 인입되는 입력포트와, 상기 입력포트에 대해 병렬로 배치되고, 상기 입력포트를 통해 상기 DC 공급전력을 입력받는 하나 이상의 VRM(Voltage Regulator Module)을 포함함으로써, 변환에 따른 전력손실을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 다른 면에 따라, 전력전달스위치를 통하여 고전압 AC 전력을 입력받고 이를 감압하여 저전압 AC 전력을 공급하는 전원공급장치와, 상기 UPS에 연결되어, 상기 저전압 AC 전력을 분배하는 전원분배장치와, 상기 PUD로부터 상기 저전압 AC 전력을 공급받아 DC 공급전력을 출력하는 전술한 랙전원공급장치를 포함하을 특징으로 하는 데이터 센터내 전력공급시스템이 제공된다.

상기 전력공급시스템은 하나 이상의 랙전원공급장치로부터 전력사용 상태정보 및 동작 상태정보를 수신하여 이를 취합/분석하고, 상기 랙전원공급장치별로 제어 명령을 전달하는 상기 랙 외부의 감시/제어 시스템을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 면에 따라, 컴퓨팅 장치가 배치되는 하나 이상의 랙을 포함하는 데이터 센터내 전력공급방법에 있어서, 외부로부터 고전압 AC 전력을 입력받고 이를 감압하여 저전압 AC 전력을 전력분배장치에 공급하는 단계와, 상기 저전압 AC 전력을 상기 하나 이상의 랙에 각각 분배하는 단계와, 상기 저전압 AC 전력 을 공급받아 상기 랙 내부의 상기 컴퓨팅 장치에 12V 또는 48V DC 공급전력을 출력하는 단계와, 상기 DC 공급전력을 공급받아 상기 컴퓨팅 장치 내 배치된 전자부품의 동작에 이용되는 DC 동작전력을 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터내 전력공급방법이 제공된다.

본 발명에 따르면 종래의 데이터 센터에서 전력구조의 변화를 주지 않고, 랙의 전력공급방식만을 변경하여 전력효율을 향상시킬 수 있으며, 따라서 기존의 데이터센터에서 쉽게 적용 가능하다.

또한, 랙 레벨의 전원공급기를 사용함으로써, 보다 효율적으로 랙의 컴퓨팅 장치들의 전력을 관리할 수 있다. 특히 불필요한 다단계의 AC/DC 전환을 제거하고 오직 12V 또는 48V DC로만 컴퓨팅 장치들과 연결되므로 전력효율이 증대된다.

또한 기존의 컴퓨팅 장치들은 각 장치별로 PSU를 설치하여야 했으나, 본 발명은 각 컴퓨팅 장치들은 PSU를 모두 제거한 상태로 구현이 되므로 이들에 대한 원가절감 및 PSU 발열제거를 통한 냉각비용 절감 등의 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 랙 레벨의 전력관리가 가능하여 랙 전력 디레이팅(Rack Power De-rating)에 큰 도움을 주며, 데이터센터 관리자는 개별적인 컴퓨팅 장치의 전력 소모에 대해서는 따로 신경을 쓸 필요 없이, 랙 레벨의 전원공급장치만 모니터링 하여 랙 전력을 설계할 수 있다.

뿐만 아니라 종래의 개별 PSU 방식보다 전력변환 효율이 우수하고 냉각비용이 절감되어, 데이터 센터 소모전력의 10% 이상의 전력절감 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 기술적 요지는 종래의 데이터 센터의 전력공급구조의 변화를 주지 않고, 데이터 센터 내의 각 랙에 배치되어 있는 컴퓨팅 장치들에 장착되던 PSU를 제거하고 랙 레벨에서 단일 PSU를 장착하여 랙에 장착되는 각 컴퓨팅 장치에 DC 전압을 공급하는 형태로의 랙 전원 공급방식을 변형하는 것이다.

본 출원인이 랙전원공급장치(Rack Power Supply Unit: RPSU)라 명명한 이 장치는 데이터센터 PDU에서 AC 전압을 공급받아 랙의 각 컴퓨팅 장치에 12V 또는 48V DC 단일 전압을 공급한다. 또한 각 컴퓨팅 장치의 부하에 따른 전류조절 기능 및 전류 차단 기능, 전력 모니터링 기능 등을 갖추어 효율적인 랙 전원관리 기능을 수행한다. RPSU에서 입력되는 12V 또는 48V DC 전원을 사용하는 컴퓨팅 장치의 경우, 기존의 PSU를 제거하고 외부 입력전압을 AC 100V 내지 220V 가 아닌 DC 12V 또는 48V로 설계한다. 컴퓨터 내부 장치에 사용되는 다양한 DC 전압은 고효율의 VRM(Voltage Regulator Module)을 통해 얻게 된다.

이하 첨부된 도면들과 함께, 본 발명에서 제안하는 전력효율 향상을 위한 랙 레벨의 전원공급장치 및 상기 랙에 장착되는 컴퓨터장치의 전원공급장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 데이터 센터내 전력공급시스템의 구성 및 전력 흐름을 나타낸 도면이다.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 전력공급시스템은 전원공급장치(UPS; Uninterruptible Power Supply)(200), 전원분배장치(PDU; Power Distribution Unit)(205), 랙전원공급장치(RPSU; Rack Power Supply Unit)(240)을 포함한다.

UPS(200) 및 PUD(210)은 전술한 종래의 데이터 센터나 UPS(100) 및 PDU(105)와 동일한 기능을 수행하므로 구체적 설명은 생략하도록 한다.

각 랙(230)에는 RPSU(240)가 하나씩 배치되며, RPSU(240)는 PDU(210)로부터 공급받은 AC 전력에 대하여 AC/DC 전력 변환을 수행하며 아울러 입력 전압을 감압하여 12V 또는 48V의 DC 전력을 자신과 동일한 랙에 배치된 하나 이상의 VRM에 공급한다.

RPSU(240)로부터 공급되는 DC 12V 또는 48V 전력은 하나 이상의 컴퓨팅 장치(250)에 공급된다.

서버, 저장장치, 스위치 등의 컴퓨팅 장치(250)들은 기존의 AC/DC 전환을 담당하던 자체 전원공급장치가 제거되고, RPSU(240)로부터 공급받는 12V 또는 48V DC 전력은 곧바로 하나 이상의 VRM(251a, 251b, 252c, 252d,…, 252n)에 전달된다.

VRM(251a, 251b, 252c, 252d,…, 252n)은 12V 또는 48V DC 전력을 입력받아 12V, 5V 또는 3.3V의 전래 전압(Legacy Voltage)을 이용하는 제1 전력부하군(252) 및 1.2V, 1.8V 또는 0.8V의 실리콘 전압(Silicon Voltage)를 이용하는 제2 전력부하군(253)에 전원을 공급한다.

위 전력부하군이라는 용어는 각 컴퓨팅 장치에 배치되는 CPU, 하드 디스크 등의 각종 전자부품군을 의미한다.

도 3은 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치 내부의 구성 및 전력 흐름을 도시한 도면이다.

도 3의 (a)는 랙에 장착되는 서버(250)의 실제 구현례이며, 전력공급선(310)을 통해 RPSU(240)으로부터 12V 또는 48V DC 전력을 공급받아 내부 전력부하(252, 253)에 공급하는데, 그 내부에 PSU를 포함하고 있지 않음을 나타내고 있다.

도 3의 (b)는 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(250)의 내부 구성도이다. 통상적으로, 컴퓨팅 장치(250)를 구성하는 각 하드웨어 콤포넌트는 그 종류에 따라 12V, 5V, 3.3V, 1.2V, 1.8V, 0.8V 등의 다양한 전압의 DC 전력을 사용하고 있으므로, RPSU(215)로부터 받아들이는 12V 또는 48V DC 전압강하를 위하여 각 전자부품별로 VRM(251a, 251b, 252c, 252d,…, 252n)이 배치된다.

각 컴퓨팅 장치(250)는 RPSU(240)로부터 단일한 12V 또는 48V DC 전력을 공급받으므로 기존과 같이 그 내부에 PSU가 필요없이 곧바로 VRM(251a, 251b, 252c, 252d,…, 252n)에 전력이 전달되어 각 전자부품별로 요구되는 전압의 전력이 공급된다.

한편, VRM(251a, 251b, 252c, 252d,…, 252n)은 각 전자부품별로 하나씩 할당되거나 또는 동일 전압을 이용하는 복수의 전자부품을 하나의 군으로 묶어 군별로 하나씩 할당될 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명에 따른 RPSU(240)의 인터페이스와 각 컴퓨팅 장치(250)들이 장착된 상태의 랙(230)을 도시하고 있다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 RPSU(240)은 서버(250a), 저장장치(250b)), 스위치(250c) 등의 컴퓨팅 장치(250)들과 함께 랙(230)에 장착된다.

도 4의 (b)에 도시된 RPSU(240)의 평면도에 나타난 바와 같이 PRSU(240)은 PDU(210)로부터 100V 내지 220V AC 전력을 입력선(242)을 통해 입력받아 이를 5A 내지 50A 전류를 가진 12V 또는 48V의 DC 전력을 생산하여 다중 전원포트(243)로 출력한다.

한편, RPSU(240)는 네트워크 포트(244)를 구비하여 네트워크 망(245a, 245b)을 통해 원격지의 랙 전력 감시/제어 시스템(도 6의 300)에 의한 관리를 받을 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 네트워크 망은 유선 케이블망(245a)일 수도 있고 무선망(245b)일 수 있다. 물론, 유무선망을 함께 이용하는 것도 가능함은 물론이다.

아울러, RPSU(240)는 그 전면에 배치된 상태정보 표시기(249a)를 통해서 사용 전류, 전력사용상태, 전원상태를 나타내고, 각 전원 포트 별로 동작/정지/이상유무 등에 대하여 상태 표시기(249b)를 통해서 디스플레이되도록 함이 바람직하다.

상태정보 표시기(249a)로는 숫자 및/또는 문자를 표시할 수 있는 LCD, FED, OLED 등이 이용될 수 있으며, 상태 표시기(249b)로는 2색 또는 3색 점등형 LED 등이 이용될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 RPSU(240)의 내부 구조를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, RPSU(240)은 PDU(210)으로부터 AC 전력을 공급받기 위한 전력인입선(242), AC 입력전력을 DC 전압으로 변환하는 AC/DC 변환기(241), 변환된 DC 전력을 출력하는 다중 전원포트(243) 및 사용 전류, 전력사용상태, 전원상태와, 각 전원 포트 별로 동작/정지/이상유무 등에 대하여 나타내는 상태 표시기(249)를 포함한다.

이에 더하여, 각 컴퓨팅 장치(250)의 부하에 따른 지능형 전류조절 기능 및 전류 차단 기능, 전력 모니터링 기능 등을 갖추어 효율적인 랙 전원관리 기능을 수행하기 위하여, RPSU(240)는 랙의 전력사용상태 및 상기 출력포트별 전력사용상태, 전원이상유무, 전력사용량을 포함하는 상태 정보를 모니터링하는 감시부(246), 지능형 전류 조절 기능 및 전류 차단 기능과 관련된 제어를 수행하는 제어부(247)를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 네트워크 포트(244)를 이용하여 랙 외부의 감시/제어 시스템(300)으로 상기 랙의 전력사용상태 및 상기 출력포트별 전력사용상태, 전원이상유무, 전력사용량을 포함하는 상태 정보를 전달하고 지능형 전류 조절 기능 및 전류 차단 기능과 관련된 제어명령을 수신하는 통신부(248)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이를 통하여, 즉 RPSU(240)는 네트워크 포트(244)를 이용하여 랙 외부의 감시/제어 시스템(300)으로 상기 랙의 전력사용상태 및 상기 출력포트별 전력사용상태, 전원이상유무, 전력사용량을 포함하는 상태 정보를 전달하고 지능형 전류 조절 기능 및 전류 차단 기능과 관련된 제어명령을 수신함으로써, 예컨대 데이터 센터 관리실 등에서 RPSU(240)의 상태 감시 및 제어를 용이하게 수행할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

도 6은 전술한 이점을 활용하기 위하여 제안된 본 발명에 따른 RPSU 감시/제어 시스템(300)의 구성도이다.

RPSU 감시/제어 시스템(300)은 하나 이상의 RPSU(240a, 240b, 240c, 240d,…, 240n)의 전력상태 정보를 수신/취합하여 이를 저장/관리하며 각 RPSU에게 동작 제어 명력을 전송함으로써, 데이터 센터의 전력관리를 용이하게 수행할 수 있도록 한다.

이를 위하여, RPSU 감시/제어 시스템(300)은 하나 이상의 RPSU(240a, 240b, 240c, 240d,…, 240n)와의 통신을 수행하는 통신부(303), 통신부(303)을 통해 하나 이상의 RPSU(240a, 240b, 240c, 240d,…, 240n)의 전력사용상태 및 출력포트별 전력사용상태, 전원이상유무, 전력사용량을 포함하는 모니터링하는 감시부(302), 상기 감시부(302)에 의하여 수집된 데이터를 저장/관리하는 데이터베이스(306), 이들 데이터를 분석하며 각 RPSU(240a, 240b, 240c, 240d,…, 240n)별로 동작제어 명령을 생성하는 제어부(301)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 데이터 센터내의 전력계통 변경이나 신설을 위한 설계 작업을 지원하는 설계부(304)를 더 포함할 수 있다. 설계부(304)는 데이터베이스(306)에 축적된 데이터 센터내 랙별/컴퓨팅 장치별 전력 사용 정보 및 상태 정보를 활용하여 데이터 센터의 전력 계통 설계 작업에 도움을 줄 수 있도록 구성된다.

RPSU 감시/제어 시스템(310)은 데이터 센터 관리 시스템(미도시)의 일부로 구성될 수 있으나, 이와는 달리 별도의 시스템으로 구성되어 데이터 센터 관리 시스템과 연동하도록 구성될 수 있음은 물론이다.

이상 본 발명의 구성을 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하며 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서 본 발명의 범위를 정의하는 것이 아니다.

본 발명의 기술적 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 지득한 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 정하여져야 할 것임은 당연하다.

도 1은 종래의 통상적 데이터 센터의 전력 공급 및 분배 방식을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 데이터 센터내 전력공급시스템의 구성 및 전력 흐름을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치 내부의 구성 및 전력 흐름을 도시한 도면.

도 4는 도 4는 본 발명에 따른 RPSU의 인터페이스와 각 컴퓨팅 장치들이 장착된 상태의 랙을 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 RPSU의 내부 구조를 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 RPSU 감시/제어 시스템의 구성도.

<도면 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: UPS 105: PDU

110: 종래의 컴퓨팅 장치 115: 종래의 컴퓨팅 장치 내부의 PSU

120: VRM 130: 백업용 발전 설비

135: 전력 전달 스위치 140: HVAC

145: 랙(Rack) 150: 데이터 센터내 전기장치

200: UPS 210: PDU

230: 랙 240: RPSU

250: 본 발명의 컴퓨팅 장치 300: RPSU 감시제어 시스템

Claims (11)

1. 저전압 AC 전력을 DC 공급전력으로 변환하는 AC/DC 변환기와,

   상기 DC 공급전력을 동일 랙에 배치된 하나 이상의 컴퓨팅 장치에 공급하기 위한 하나 이상의 DC 공급전력 출력포트

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙전원공급장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 랙의 전력사용상태 및 상기 출력포트별 전력사용상태를 표시하는 표시기와,

   상기 랙 외부의 감시/제어 시스템으로 상기 랙의 전력사용상태 및 상기 출력포트별 전력사용상태, 전원이상유무, 전력사용량을 포함하는 상태 정보를 전달하고 제어명령을 수신하는 감시/제어용 네트워크 포트

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랙전원공급장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 표시기는,

   점등형 LED, 숫자 또는 문자 표시가능 LCD, FED, OELD를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙전원공급장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 하나 이상의 컴퓨팅 장치별 부하를 감시하는 감시부와,

   상기 부하에 따른 전류조절기능 및 전류차단기능을 수행하는 제어부와,

   상기 네트워크 포트를 통해 데이터를 송수신하는 통신부

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랙전원공급장치.
5. 제1항에 있어서 상기 DC 공급전력은,

   그 전류가 10A 내지 50A이며, 그 전압이 12V 또는 48V 인 것을 특징으로 하는 랙전원공급장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 컴퓨팅 장치 각각은,

   상기 DC 공급전력이 인입되는 입력포트와,

   상기 입력포트에 대해 병렬로 배치되고, 상기 입력포트를 통해 상기 DC 공급전력을 입력받는 하나 이상의 VRM을 포함하고,

   상기 VRM은 상기 DC 공급전력을 그대로 또는 감압하여 상기 컴퓨터내 각 전력부하에 공급하는 것을 특징으로 하는 랙전원공급장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 컴퓨터내 전력부하는

   12V, 5V 또는 3.3V의 전래 전압(Legacy Voltage)을 이용하는 제1 전력부하군 및 1.2V, 1.8V 또는 0.8V의 실리콘 전압(Silicon Voltage)를 이용하는 제2 전력부하군 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 랙전원공급장치.
8. 전력전달스위치를 통하여 고전압 AC 전력을 입력받고 이를 감압하여 저전압 AC 전력을 공급하는 전원공급장치와,

   상기 UPS에 연결되어, 상기 저전압 AC 전력을 분배하는 전원분배장치와,

   상기 PUD로부터 상기 저전압 AC 전력을 공급받아 DC 공급전력을 출력하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 랙전원공급장치를 포함하고,

   상기 랙전원공급장치는 상기 데이터 센터내에 배치되는 하나 이상의 랙에 각각 배치되는 것

   을 특징으로 하는 데이터 센터내 전력공급시스템.
9. 제8항에 있어서,

   상기 하나 이상의 랙전원공급장치로부터 전력사용 상태정보 및 동작 상태정보를 수신하여 이를 취합/분석하고, 상기 랙전원공급장치별로 제어 명령을 전달하는 상기 랙 외부의 감시/제어 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터내 전력공급시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 랙 외부의 감시/제어 시스템은,

    상기 하나 이상의 랙전원공급장치와의 유무선 통신을 수행하는 통신수단과,

    상기 통신수단을 통해 상기 하나 이상의 랙전원공급장치별 전력사용상태 및 출력포트별 전력사용상태, 전원이상유무, 전력사용량을 포함하는 모니터링하는 감 시수단과,

    상기 감시수단에 의하여 수집된 데이터를 저장/관리하는 저장수단과,

    상기 데이터를 분석하며 상기 하나 이사의 랙전원공급장치별로 동작제어 명령을 생성하는 제어수단

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터내 전력공급시스템.
11. 컴퓨팅 장치가 배치되는 하나 이상의 랙을 포함하는 데이터 센터내 전력공급방법에 있어서,

    외부로부터 고전압 AC 전력을 입력받고 이를 감압하여 저전압 AC 전력을 전력분배장치에 공급하는 단계와,

    상기 저전압 AC 전력을 상기 하나 이상의 랙에 각각 분배하는 단계와,

    상기 저전압 AC 전력을 공급받아 상기 랙 내부의 상기 컴퓨팅 장치에 12V 또는 48V DC 공급전력을 출력하는 단계와,

    상기 DC 공급전력을 공급받아 상기 컴퓨팅 장치 내 배치된 전자부품의 동작에 이용되는 DC 동작전력을 발생하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터내 전력공급방법.

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