KR20160082297A - 서버랙 냉방장치를 이용한 서버랙 냉방 방법 - Google Patents

Abstract

서버랙용 냉방장치의 서버랙 냉방 방법은 서버랙에 수납된 서버의 단위 시간당 데이터 처리량 및 서버랙의 온도 데이터를 입력받는 단계; 상기 단위 시간당 데이터 처리량이 기 설정된 데이터 처리량보다 많은 가를 판단하는 단계; 판단결과 단위 시간당 데이터 처리량이 기 설정된 데이터 처리량보다 적을 경우 폐쇄 냉방 방식으로 서버랙을 냉방하는 단계; 판단결과 단위 시간당 데이터 처리량이 기 설정된 데이터 처리량보다 많을 경우 상기 서버랙의 온도 변화량을 판단하여 상기 서버랙의 온도 변화량이 기 설정된 변화량보다 적을 경우 개방 냉각 방식으로 서버랙을 냉각하고, 상기 서버랙의 온도 변화량이 기 설정된 변화량보다 클 경우 혼합 냉각 방식으로 상기 서버랙을 냉방하는 단계를 포함한다.

Description

서버랙 냉방장치를 이용한 서버랙 냉방 방법{METHOD FOR COOLING SERVER RACK USIGN COOLER FOR SERVER RACK}

본 발명은 서버랙용 냉방장치를 이용한 서버랙 냉방 방법에 관한 것으로, 특히 서버 랙 내부의 공기를 순환 냉각 시키는 폐쇄 냉각 방식, 외부 공기를 도입해 냉각을 수행하는 개방 냉각 방식 및 폐쇄 냉각 방식과 개방 냉각 방식을 혼용한 혼합 냉각 방식을 서버의 데이터 처리량 및 서버 랙 내부의 온도를 이용하여 선택하여 서버 랙을 효율적으로 냉방할 수 있는 서버랙용 냉방장치의 서버랙 냉방 방법에 관한 것이다.

일반적으로 서버 랙(server rack)은 네트워크 장치, 통신 장비 및 서버(server)와 같은 전산 장비가 원활히 작동할 수 있는 환경을 제공 및 외부로부터 인가된 충격 및 진동으로부터 전산 장비를 보호하는 역할을 한다.

한정된 공간을 갖는 서버 랙의 내부에 다수의 전산 장비들이 다수 수납될 경우, 각 전산 장비가 작동 중 발생되는 열에 의하여 서버 랙 내부의 온도가 급격히 상승할 수 있고 이로 인해 전산 장비의 성능이 크게 감소될 수 있다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위해여 대부분 서버 랙은 서버 랙 내부의 온도 및 습도를 일정하게 유지할 수 있도록 항온 및 항습 기능을 포함한다.

서버 랙 내부의 온도 및 습도를 일정하기 유지하기 위해서는 서버 랙 외부에서 생성된 냉기를 서버 랙 내부로 제공하여 서버 랙 내부에 배치된 전산 장비를 냉각시키는 방법이 널리 사용되고 있다.

서버 랙 외부에서 생성된 냉기를 서버 랙 내부로 제공하여 서버 랙 내부를 냉각시키는 방법은 미국 특허 7,751,188호 "Method and system for providing cooling of components in a data storage system"에 개시되어 있다.

미국 특허 '188호에는 서버 랙 외부의 외부 공조기로부터 생성된 냉기가 통과하는 튜브를 층층이 적층된 각 전기 소자들에 인접하게 배치하고 튜브로부터 각 전기 소자로 냉기를 토출할 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 상기 미국 특허 '188호와 같이 서버 랙 외부에서 생성된 냉기를 서버 랙 내부로 도입하는 방식은 외부 공조기가 갖추어진 대형 데이터 센터 등에서는 가능하지만 외부 공조 시설이 없이 실내에 단독으로 배치되는 서버 랙에는 적용하기 어려운 문제점을 갖는다.

또한 서버 랙 외부에서 생성된 냉기를 도입하여 서버 랙의 내부에 제공하는 기술은 외부에서 생성된 냉기가 서버 랙 내부의 서버를 통과한 후 곧바로 배출구를 통해 배출되기 때문에 냉기의 이용 효율이 크게 감소되는 문제점도 함께 갖는다.

한편, 미국특허 7,144,320호 "Air distribution arrangement for rack-mounted equipment"에는 캐비닛에 장착된 서버 및 도어 사이에 도관(plenum)이 형성되고, 캐비닛의 하부에 배치된 에어 박스로부터 상부를 향해 제공된 냉기가 서버 및 도어 사이에 형성된 도관을 따라 상승하면서 각 서버를 통과하여 천정 또는 리어 패널로 배기되는 기술을 포함한다.

그러나 상기 미국 특허 '320호는 외부 공기를 도입하여 도관으로 제공하는 에어 박스가 개시되어 있지만 미국 특허'320호 역시 외부 공조 시설이 없는 실내에 단독으로 배치되어 사용되기 어려운데 이는 에어 박스가 단지 외기를 흡입하여 도관으로 제공할 뿐 자체적으로 냉기를 생성할 수 없기 때문이다.

1. 미국 특허 7,751,188호 "Method and system for providing cooling of components in a data storage system" (2010.07.06) 2. 미국특허 7,144,320호 "Air distribution arrangement for rack-mounted equipment" (2006.12.05)

본 발명은 외부 공기를 도입하여 냉각시킨 후 서버 랙으로 제공하여 서버 랙 내부의 전산장비를 냉각하는 개방 냉각 방식, 서버랙 내부에서 가열된 공기를 제공받아 재 냉각 및 재 냉각된 공기를 서버 랙으로 제공하여 순환 방식으로 전산장비를 냉각하는 폐쇄 냉각 방식 및 폐쇄 냉각 방식 및 개방 냉각 방식을 혼합한 혼합 냉각 방식을 통해 서버랙 내부의 전산 장비를 효율적으로 냉각시킬 수 있는 서버랙용 냉방장치의 서버랙 냉방 방법을 제공한다.

일실시예로서, 서버랙용 냉방장치의 서버랙 냉방 방법은 서버랙에 수납된 서버의 단위 시간당 데이터 처리량 및 서버랙의 온도 데이터를 입력받는 단계; 상기 단위 시간당 데이터 처리량이 기 설정된 데이터 처리량보다 많은 가를 판단하는 단계; 판단결과 단위 시간당 데이터 처리량이 기 설정된 데이터 처리량보다 적을 경우 폐쇄 냉방 방식으로 서버랙을 냉방하는 단계; 판단결과 단위 시간당 데이터 처리량이 기 설정된 데이터 처리량보다 많을 경우 상기 서버랙의 온도 변화량을 판단하여 상기 서버랙의 온도 변화량이 기 설정된 변화량보다 적을 경우 개방 냉각 방식으로 서버랙을 냉각하고, 상기 서버랙의 온도 변화량이 기 설정된 변화량보다 클 경우 혼합 냉각 방식으로 상기 서버랙을 냉방하는 단계를 포함한다.

상기 폐쇄 냉방 방식은 상기 서버랙 내부의 공기를 순환시켜 서버랙을 냉방한다.

상기 개방 냉방 방식은 외기를 도입하여 상기 서버랙 내부를 냉방하고 가열된 공기를 상기 서버랙 외부로 배출하여 상기 서버랙 내부를 냉방한다.

혼합 냉방 방식은 외기 및 서버랙 내부의 공기의 일부를 혼합하여 냉각시킨 후 서버 랙 내부에 제공하여 상기 서버랙 내부를 냉방한다.

본 발명에 따른 서버랙용 냉각 장치는 자체 냉각 방식을 통해 공조 시설이 구축된 환경에서는 외부 공기를 도입하여 냉각시킨 후 서버랙으로 제공하여 개방 냉각 방식으로 전산장비를 냉각하고, 공조 시설이 구축되지 않은 환경에서는 서버랙 내부의 공기를 냉각 및 순환시켜 서버랙 내부의 전산장비를 폐쇄 냉각 방식으로 냉각 시켜 다양한 환경에서 서버 랙에 저장된 전산 장비를 효율적으로 냉각시킬 수 있을 뿐만 아니라 폐쇄 냉각 방식 및 개방 냉각 방식을 혼합한 혼합 냉각 방식을 서버의 데이터 처리량 및 서버랙 내부의 온도 조건에 따라 선택하여 사용하여 서버랙을 효율적으로 냉방할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 서버랙용 냉방 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 서버랙용 냉방 장치의 측면판들을 제거한 서버랙용 냉방 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 서버랙용 냉방 장치의 내부 중 공기 순환 튜브를 제거한 상태의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 서버랙 냉방 장치에서 폐쇄 냉각 방식 및 개방 냉각 방식을 연동하는 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 서버랙 냉방 장치가 폐쇄 냉각 방식으로 공기를 냉각시키는 것을 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 서버랙 냉방 장치가 혼합 냉각 방식으로 공기를 냉각시키는 것을 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 서버랙용 냉방장치의 서버랙 냉방 방법을 도시한 순서도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 서버랙용 냉방 장치의 구성을 먼저 설명한 후 서버랙용 냉방장치의 서버랙 냉방 방법을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 서버랙용 냉방 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1의 서버랙용 냉방 장치의 측면판들을 제거한 서버랙용 냉방 장치를 도시한 사시도이다. 도 3은 서버랙용 냉방 장치의 내부 중 공기 순환 튜브를 제거한 상태의 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 서버랙용 냉방 장치(900)는 하우징(100), 격벽(200), 공기 순환 튜브(300), 열교환 유닛(400), 송풍 유닛(500), 외기 도입 유닛(600) 및 폐쇄 냉방 방식, 개방 냉방 방식 및 혼합 냉방 방식을 수행하기 위한 연동 유닛(650)을 포함한다. 이에 더하여 서버랙용 냉방 장치(900)는 제어부(700) 및 각종 센서들을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 서버랙용 냉방 장치(900)는 폐쇄 냉각 방식, 개방 냉각 방식 및 혼합 냉각 방식에 의하여 생성된 냉기를 전산장비가 적층된 서버 랙(미도시)으로 제공하여 서버 랙의 내부에 탑재된 서버들을 냉각시킨다.

하우징(100)은 프레임(110) 및 프레임(100)에 결합되는 다수개의 측면판(120)들을 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 프레임(110)은, 예를 들어, 속이 빈 직사각형 형태로 형성된다. 이와 다르게, 프레임(110)은 직사각형 형태 이외에 다양한 형상으로 형성되어도 무방하다.

프레임(110)은 서버랙용 냉방 장치(900)가 일정한 형상을 유지할 수 있도록 뼈대 역할을 한다.

측면판(120)들은 프레임(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있으며, 측면판(120)들은 플레이트 형상으로 형성된다.

격벽(200)은 프레임(110) 및 측면판(120)들로 구성된 하우징(100)의 내부 공간을, 예를 들어, 2 개로 영역들로 구분한다.

격벽(200)에 의하여 하우징(100)의 내부 공간은 콜드 측(cold side;CS) 및 핫 측(hot side;HS)로 구분되며, 콜드 측(CS)의 공기는 상대적으로 낮은 온도를 갖고 핫 측(HS)의 공기는 콜드 측(CS)에 비하여 상대적으로 높은 온도를 갖는다.

격벽(200)은 하우징(100)의 내부 공간을 콜드 측(CS) 및 핫 측(HS)으로 구분하기 위하여, 예를 들어, 하우징(100)의 바닥판에 대하여 수직한 상태로 하우징(100)의 내부에 배치되며, 격벽(200)의 일부에는 격벽 개구(210)가 형성된다.

본 발명의 일실시예에서, 격벽(200)은 콜드 측(CS) 및 핫 측(HS)을 구분하는 부재로서 격벽(200)을 통해 콜드 측(CS) 및 핫 측(HS)이 열 교환되지 않도록 격벽(200)은 합성수지 소재로 제작될 수 있다.

이와 다르게, 격벽(200)은 금속 판을 프레스 가공하여 제작할 수 있으며, 격벽(200)을 금속판으로 제작할 경우 격벽(200) 중 콜드 측(CS) 또는 핫 측(HS)에 열 전달을 방해하는 열 전달 방지 부재를 추가함으로써 에너지 효율을 보다 향상 시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 하우징(100)의 측면판(120)들 중 상호 마주하는 한 쌍의 측면판(120) 중 콜드 측(CS)에는 제1 개구(122)가 형성되고, 측면판(120)들 중 핫 측(HS)과 대응하는 위치에는 제2 개구(124)가 형성된다.

격벽(200)에 의하여 구분된 하우징(100)의 핫 측(HS)에는 핫 측(HS)으로 유입된 공기 및 후술 될 열교환기에서 가열된 공기를 외부로 배출하는 개구(130)가 형성되고 개구(130)에는 실외로 연장된 덕트가 결합된다.

공기 순환 튜브(300)는 공기가 통과하는 튜브 형상으로 형성되며, 공기 순환 튜브(300)의 일측단은 제2 개구(124)와 연결되고, 공기 순환 튜브(300)의 타측단은 격벽 개구(210)를 통해 콜드 측(CS)에 연통된다.

공기 순환 튜브(300)에 의하여 제2 개구(124)를 통해 유입된 공기는 핫 측(HS)의 공기와 혼합되지 않고 격벽 개구(210)를 통해 콜드 측(CS)으로 제공되며, 공기 순환 튜브(300)를 이용할 경우 서버랙용 냉방 장치(900)는 폐쇄 냉각 방식 또는 혼합 냉각 방식으로 서버 랙(900)을 냉각할 수 있다.

한편, 개방 냉각 방식으로 냉기를 제공하기 위해서는 측면판(120)의 제2 개구(124)에는 개폐판(140)이 배치되며, 개폐판(140)은 제2 개구(124)를 개폐한다.

개폐판(140)이 측면판(120)의 제2 개구(124)를 폐쇄할 경우 하우징(100) 중 콜드 측(CS)의 하단에 배치된 외기 도입 유닛(600)은 개방되어 외기가 직접 콜드 측(CS)으로 유입됨으로써 콜드 측(CS)에서 개방 냉각 방식 및 혼합 냉각 방식으로 외기를 냉각시킬 수 있다.

반면 개폐판(140)이 측면판(120)의 제2 개구(124)를 개방할 경우 하우징(100) 중 콜드 측(CS) 하단에 배치된 외기 도입 유닛(600)은 폐쇄되어 외기는 콜드 측(CS)으로 유입되지 못하게 된다.

본 발명의 일실시예에서, 하우징(100)의 내부에는 열교환 유닛(400)이 배치된다.

하우징(100)의 내부를 격벽(200)에 의하여 콜드 측(CS) 및 핫 측(HS)으로 구분한 상태에서 핫 측(HS)에는 열교환 유닛(400) 중 열을 방출하는 방열 유닛이 배치되고, 콜드 측(CS)에는 열교환 유닛(400) 중 열을 흡수하는 흡열 유닛이 배치된다.

열 교환 유닛(400)은 에너지를 소모하여 흡열 및 방열을 수행하는 다양한 냉각 장치들이 사용될 수 있으나, 본 발명의 일실시예에 열 교환 유닛(400)은 압축기(410), 응축기(420), 팽창밸브(미도시) 및 증발기(430)를 포함한다.

열교환 유닛(400)의 압축기(410) 및 응축기(420)를 포함하는 방열 유닛은 하우징(100)의 핫 측(HS)에 배치되고, 열교환 유닛(400)의 팽창밸브 및 증발기(430)와 같은 흡열 유닛은 하우징(100)의 콜드 측(CS)에 배치된다.

증발기(430)는 콜드 측(CS)에 한 쌍이 배치되며, 이하 한 쌍의 증발기(430)글 제1 증발기(432) 및 제2 증발기(434)로서 정의하기로 하며, 제1 및 제2 증발기(432,434)들은 각각 수직한 방향으로 배치된다.

송풍 유닛(500)은 하우징(100)의 콜드 측(CS)에 배치되며, 송풍 유닛(500)은 열교환 유닛(400)의 증발기(430)와 인접한 위치에 배치된다.

본 발명의 일실시예에서, 송풍 유닛(500)은 제1 증발기(432)와 마주하게 배치된 제1 송풍 유닛(510) 및 제2 증발기(434)와 마주하게 배치된 제2 송풍 유닛(520)을 포함한다.

제1 및 제2 송풍 유닛(510,520)은 제1 및 제2 증발기(432,434)를 통과하면서 냉각된 공기를 측면판(120)에 형성된 제1 개구(122)로 제공하여 냉각된 공기가 제1 개구(122)를 통해 토출될 수 있도록 한다.

외기 도입 유닛(600)은 하우징(100)의 콜드 측(CS)에 배치되며, 외기 도입 유닛(600)은 하우징(100)의 바닥판에 형성된 개구를 개폐하는 개폐 커버(610) 및 개폐 커버(610)를 회동시키는 회동 유닛(620)을 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 회동 유닛(620)은 개폐 커버(610)를 회동시키는 모터를 포함할 수 있다.

제어부(700)는 각종 센서들로부터 측정된 외기 온도 및 냉기의 온도에 대응하여 서버랙용 냉방 장치(900)에서 냉기를 생성 및 생성된 냉기를 서버랙으로 제공하는 역할을 하며, 이를 위해 제어부(700)는 열 교환 유닛(400), 송풍 유닛(500) 및 외기 도입 유닛(600) 등의 동작을 제어한다.

제어부(700)는 외기의 온도 또는 냉기의 온도를 단위 시간 단위로 측정할 수 있으며, 특히 제어부(700)는 데이터 처리량 확인 모듈을 통해 서버랙에 수납된 모든 서버들의 단위 시간당 데이터 처리량 또는 단위 시간당 패킷 처리량을 입력받는다.

서버랙용 냉방 장치(900)에는 제어부(700)의 제어를 위한 온도 센서, 습도 센서, 냉매 온도 센서, 외기 온도 센서 등 다양한 센서들이 장착될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 서버랙 냉방 장치에서 폐쇄 냉각 방식 및 개방 냉각 방식을 연동하는 구조를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 서버랙 냉방 장치(900)는 콜드 측(CS)에 형성된 외기 도입 유닛(600) 및 하우징(100)의 측면판(120)에 형성된 제2 개구(124)에 배치된 개폐판(140)을 연동하여 개폐하기 위한 연동 유닛(650)을 포함한다.

연동 유닛(650)은 외기 도입 유닛(600)의 개폐 커버(610) 및 개폐판(140)을 연결하는 와이어(652) 및 탄성 부재(654)를 포함할 수 있다.

와이어(652)는, 예를 들어, 장력에 의하여 길이 변화가 매우 적은 금속 와이어를 포함할 수 있다.

와이어(652)의 일측 단부는 외기 도입 유닛(600)의 개폐 커버(610)에 결합되고, 와이어(652)의 상기 일측 단부와 대향하는 타측 단부는 하우징(100)의 측면판(120)에 배치된 개폐판(140)에 결합된다.

와이어(652)의 상기 일측 단부는 외기 도입 유닛(600)의 개폐 커버(610)의 회동에 의하여 와이어(652)의 변위가 커지도록 개폐 커버(610)의 단부에 결합될 수 있고, 와이어(652)의 상기 타측 단부는 개폐판(140)의 하단에 결합될 수 있다.

와이어(652)의 경로 상에는 와이어(652)가 지정된 경로를 따라 움직이도록 가이드 폴(653)이 배치될 수 있다.

탄성 부재(654)는 일측단이 개폐판(140)의 상단에 결합되고 탄성 부재(654)의 일측단과 대향하는 타측단은 측면판(120) 중 제2 개구(124)의 상부에 고정되며, 탄성 부재(654)는 개폐판(140) 및 와이어(652)에 장력을 제공한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 개방 냉각 방식일 때 서버랙용 냉방 장치의 작동을 설명하기로 한다.

먼저, 서버랙용 냉방 장치(900)가 개방 냉각 방식으로 공기를 냉각시키기 위해서 외기 도입 유닛(600)의 개폐 커버(610)가 회동 유닛(620)에 의하여 회동될 경우, 연동 유닛(650)의 와이어(652)의 장력이 개폐 커버(610)의 회동에 의하여 느슨해지면서 탄성 부재(654)에 의하여 개폐판(140)이 상승되고 이로 인해 개폐판(140)은 하우징(100)의 측면판(120) 중 핫 측(HS)에 배치된 제2 개구(124)를 완전히 폐쇄한다.

개폐판(140)이 하우징(100)의 측면판(120)의 제2 개구(124)를 폐쇄할 경우, 외기는 개폐 커버(610)에 의하여 노출된 하우징(100)의 바닥판의 개구를 통해 콜드 측(CS)으로 도입된다.

이때, 하우징(100)의 핫 측(HS)에 배치된 열교환 유닛(400)의 응축기(420)를 냉각시키기 위해 하우징(100)의 핫 측(HS)으로도 외기가 제공되고, 응축기(420)를 냉각시킨 공기는 하우징(100)에 연결된 덕트를 통해 외부로 배출된다.

외기 도입 유닛(600)의 개폐 커버(610)의 회동에 의하여 콜드 측(CS)으로 도입된 외기는 열교환 유닛(400)의 증발기(430)를 통과하면서 냉각되고, 증발기(430)를 통과하면서 생성된 냉기는 송풍 유닛(500)을 통해 하우징(100)의 측면판(120)에 형성된 제1 개구(122)를 통해 토출된다.

제1 개구(122)를 통해 토출된 냉기는 서버 랙(미도시)으로 제공되어 서버 랙에 수납된 서버를 냉각시킨다.

서버를 냉각시킨 후 가열된 공기는 서버 랙에 형성된 덕트를 통해 외부로 배출되고 이와 같은 과정을 반복하여 서버랙 냉방 장치(900)는 개방 냉각 방식으로 서버 랙에 배치된 서버를 냉각시킨다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 서버랙 냉방 장치가 폐쇄 냉각 방식으로 공기를 냉각시키는 것을 도시한 개념도이다.

도 1 내지 도 3, 도 5를 참조하면, 서버랙 냉방 장치(900)가 폐쇄 냉각 방식으로 공기를 냉각시키기 위해서는 외기 도입 유닛(600)의 열려 있던 개폐 커버(610)는 회동 유닛(620)이 역 방향으로 회동됨에 따라 폐쇄되고, 개폐 커버(610)의 역방향 회동에 의하여 개폐 커버(610)에 연결된 와이어(652)에는 장력이 인가된다.

와이어(652)에 인가된 장력에 의하여 와이어(652)는 개폐 커버(610) 방향으로 당겨지고 이로 인해 하우징(100)의 측면판(120) 중 핫 측(HS)에 배치된 제2 개구(124)를 덮고 있던 개폐판(140)이 하부로 이동하면서 제2 개구(124)는 개방된다. 이때 개폐판(140)에 연결된 탄성 부재(654)에는 인장력이 인가된다.

이때, 하우징(100)의 핫 측(HS)에 배치된 열교환 유닛(400)의 응축기(420)를 냉각시키기 위해 하우징(100)의 핫 측(HS)으로도 외기가 제공되고, 응축기(420)를 냉각시킨 공기는 하우징(100)에 연결된 덕트를 통해 외부로 배출된다.

외기 도입 유닛(600)의 개폐 커버(610)가 하우징(100)의 바닥에 형성된 개구를 폐쇄함으로써 콜드 측(CS)으로는 외기가 유입되지 않게 되며, 따라서 서버 랙에서 서버를 냉각시킨 후 가열된 공기는 하우징(100)의 측면판(120)의 개방된 제2 개구(124)를 통해 공기 순환 튜브(300)로 유입되고, 공기 순환 튜브(300)를 통해 가열된 공기는 콜드 측(CS)으로 제공된다.

격벽(200)에 형성된 격벽 개구를 통과하여 콜드 측(CS)으로 제공된 가열된 공기는 열교환 유닛(400)의 증발기(430)를 통과하면서 다시 냉각되고, 냉각된 공기는 송풍 유닛(500) 및 하우징(100)의 측면판(120)의 제1 개구(122)를 통해 서버 랙의 서버로 제공되어 서버를 다시 냉각시킨다.

이와 같은 과정을 반복함으로써 서버 랙의 내부에 배치된 서버는 순환되는 폐쇄 냉각 방식에 의하여 냉각된다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 혼합 냉각 방식일 때 서버랙용 냉방 장치의 작동을 설명하기로 한다.

혼합 냉각 방식으로 서버랙용 냉방 장치에서 냉기를 생성하여 서버랙에 제공하기 위해서 외기 도입 유닛(600)의 개폐 커버(610)는 회동 유닛(620)에 의하여 회동되는데 회동 유닛(620)은 개폐 커버(610)를 완전히 닫힌 상태 및 완전히 열린 상태의 중간 위치에 배치시킨다.

이때 개폐 커버(610)의 개방된 정도는 서버랙 내부의 공기 온도에 의하여 결정될 수 있다. 서버랙 내부의 온도가 높을 수록 개페 커버(610)는 많이 개방될 수 있다.

연동 유닛(650)의 와이어(652)의 장력이 개폐 커버(610)가 회동됨에 의해 느슨해지면서 탄성 부재(654)에 의하여 개폐판(140)은 상승되는데, 개폐 커버(610)가 완전히 개방되지 않았기 때문에 개폐판(140)은 하우징(100)의 측면판(120) 중 핫 측(HS)에 배치된 제2 개구(124)를 완전히 폐쇄하지 않고 도 6에 도시된 바와 같이 제2 개구(124)를 부분적으로 개방하고 부분적으로 폐쇄한다.

개폐판(140)이 하우징(100)의 측면판(120)의 제2 개구(124)를 부분적으로 개방 또는 부분적으로 폐쇄할 경우, 외기는 개폐 커버(610)에 의하여 노출된 하우징(100)의 바닥판의 개구를 통해 콜드 측(CS)으로 도입됨과 동시에 서버 랙 내부의 공기 역시 제2 개구(124) 및 공기 순환 튜브(300)를 통해 콜드 측(CS)으로 유입되고, 콜드 측(CS)에서 서버 랙 내부에서 제공된 공기 및 외기는 합쳐지면서 혼합된다.

이때, 하우징(100)의 핫 측(HS)에 배치된 열교환 유닛(400)의 응축기(420)를 냉각시키기 위해 하우징(100)의 핫 측(HS)으로도 외기가 제공되고, 응축기(420)를 냉각시킨 공기는 하우징(100)에 연결된 덕트를 통해 외부로 배출된다.

외기 도입 유닛(600)의 개폐 커버(610)의 회동에 의하여 콜드 측(CS)으로 도입된 외기 및 서버 랙으로부터 제공된 공기는 열교환 유닛(400)의 증발기(430)를 통과하면서 냉각되고, 증발기(430)를 통과하면서 생성된 냉기는 송풍 유닛(500)을 통해 하우징(100)의 측면판(120)에 형성된 제1 개구(122)를 통해 토출된다.

제1 개구(122)를 통해 토출된 냉기는 서버 랙(미도시)으로 제공되어 서버 랙에 수납된 서버를 냉각시킨다.

서버를 냉각시킨 후 가열된 공기의 일부는 서버 랙에 형성된 덕트를 통해 외부로 배출되고 서버 랙의 공기의 일부는 다시 제2 개구(124)를 통해 공기 순환 튜브로 유입되고 이와 같은 과정을 반복하여 서버랙 냉방 장치(900)는 혼합 냉각 방식으로 서버 랙에 배치된 서버를 냉각시킨다.

본 발명의 일실시예에서, 혼합 냉각 방식은 서버 랙 내부의 공기의 온도 분포가 불균일하거나, 서버 랙 내부의 온도 변화가 매우 심하여 서버랙 내부의 온도가 급격히 상승 또는 하강하거나, 외기의 온도 분포가 분균일하여 폐쇄 냉각 방식 또는 개방 냉각 방식만 서버 랙을 냉각하기 어려울 때 적용할 수 있으며, 혼합 냉각 방식에 의하여 서버 랙 내부의 온도를 보다 균일하게 셋팅할 수 있다.

앞서 설명한 바에 의하면, 본 발명의 일실시예에서는 폐쇄 냉각 방식 및 개방 냉각 방식을 연동하기 위하여 개폐 커버(610) 및 개폐판(140)을 연결하는 와이어(652) 및 탄성 부재(654)를 사용하였지만, 이와 다르게 개폐판(140)에 개폐판(140)을 회동시키기 위한 모터를 장착하고, 개폐판(140)의 모터 및 개폐 커버(610)를 회동시키는 회동 유닛(620)을 연동하여 작동시켜도 무방하다.

또한, 앞서 설명한 바에 의하면 연동 유닛(650)은 와이어(652) 및 탄성 부재(654)를 이용하여 개폐 커버(610) 및 개폐판(140)을 연동시지만, 탄성 부재(654)를 사용하지 않고 와이어(652)를 탄성을 갖는 소재로 사용하여도 무방하다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 서버랙용 냉방장치의 서버랙 냉방 방법을 도시한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 먼저 제어부(700)는 서버 랙에 수납된 서버들의 단위 시간 당 데이터 처리량 또는 단위 시간 당 패킷 처리량을 데이터 처리량 확인 모듈을 통해 각 서버들로부터 입력 받는다.(단계 S10)

이때, 제어부(700)는 온도 센서에 의하여 외기 온도, 서버 랙 내부의 단위 시간당 온도 데이터, 서버 랙 내부의 단위 시간당 온도 변화량 등과 같은 데이터를 추가적으로 입력받을 수 있다.

제어부(700)로 데이터 처리량 확인 모듈을 통한 단위 시간당 데이터 처리량 데이터, 온도 센서 등에 의한 외기 온도, 서버 랙 내부의 단위 시간당 온도 데이터, 서버 랙 내부의 단위 시간당 온도 변화량과 같은 데이터가 입력되면, 제어부(700)는 단위 시간당 데이터 처리량이 기 설정된 단위 시간당 데이터 처리량보다 많은 가를 판단한다.(단계 S20)

본 발명의 일실시예에서, 제어부(700)에 입력된 서버들의 단위 시간당 데이터 처리량이 많을 경우 서버 랙 내부의 온도의 급격한 상승이 예상되기 때문에 저웁(700)는 서버 랙 내부의 온도의 급격한 상승을 방지하기 위해 개방 냉각 방식 또는 혼합 냉각 방식을 선택한다.

그러나, 서버들의 단위 시간단 데이터 처리량은 실시간으로 변경이 되기 때문에 제어부(700)는 개방 냉각 방식 또는 혼합 냉각 방식을 선택하기 위하여 서버 랙 내부의 단위 시간 당 온도 변화량이 기 설정된 단위 시간 당 온도 변화량보다 큰지를 온도 센서를 통해 입력된 데이터를 통해 판단한다.(단계 S30)

판단결과, 서버랙 내부의 단위 시간당 온도 변화량이 기 설정된 단위 시간 당 온도 변화량보다 작을 경우 제어부(700)는 개방 냉각 방식을 선택하고(단계 S40), 제어부(700)는 도 4에 도시 및 설명된 바와 같이 개별 냉각 방식으로 서버 랙 내부의 서버를 냉각시킨다.(단계 S50)

한편, 단계 S30에서, 서버 랙 내부의 단위 시간 당 온도 변화량이 기 설정된 단위 시간 당 온도 변화량보다 클 경우 제어부(700)는 개방 냉각 방식을 선택하지 않고 혼합 냉각 방식을 선택한다.(단계 S35)

제어부(700)가 혼합 냉각 방식을 선택할 경우, 제어부(700)는 도 6에 도시된 바와 같이 혼합 냉각 방식으로 서버 랙 내부의 서버를 냉각시킨다.

한편, 앞서 설명한 단계 S20에서, 단위 시간당 데이터 처리량이 기 설정된 단위 시간당 데이터 처리량보다 적을 경우, 제어부(700)는 폐쇄 냉각 방식을 선택한다.(단계 S25)

제어부(700)가 폐쇄 냉각 방식을 선택할 경우, 제어부(700)는 도 5에 도시된 바와 같이 폐쇄 냉각 방식으로 서버 랙 내부의 서버를 냉각시킨다.(단계 S27)

본 발명의 일실시예에서, 제어부(700)는 일정 시간마다 단계 S20을 수행하여 서버의 단위 시간당 데이터 처리량 및 단위 시간 당 서버랙의 온도를 측정하여 개방 냉각 방식, 폐쇄 냉각 방식 및 혼합 냉각 방식을 적절하게 선택하여 서버 랙의 상태에 따라서 효율적으로 서버랙을 냉방할 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 자체 냉각 방식을 통해 공조 시설이 구축된 환경에서는 외부 공기를 도입하여 냉각시킨 후 서버랙으로 제공하여 개방 냉각 방식으로 전산장비를 냉각하고, 공조 시설이 구축되지 않은 환경에서는 서버랙 내부의 공기를 냉각 및 순환시켜 서버랙 내부의 전산장비를 폐쇄 냉각 방식으로 냉각 시켜 다양한 환경에서 서버 랙에 저장된 전산 장비를 효율적으로 냉각시킬 수 있을 뿐만 아니라 폐쇄 냉각 방식 및 개방 냉각 방식을 혼합한 혼합 냉각 방식을 서버의 데이터 처리량 및 서버랙 내부의 온도 조건에 따라 선택하여 사용하여 서버랙을 효율적으로 냉방할 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

100...하우징 200...격벽
300...공기 순환 튜브 400...열교환 유닛
500...송풍 유닛 600...외기 도입 유닛
650...연동 유닛 652...와이어
654...탄성 부재 700...제어부
900...서버랙용 냉방 장치

Claims (4)

1. 서버랙에 수납된 서버의 단위 시간당 데이터 처리량 및 서버랙의 온도 데이터를 입력받는 단계;
   상기 단위 시간당 데이터 처리량이 기 설정된 데이터 처리량보다 많은 가를 판단하는 단계;
   판단결과 단위 시간당 데이터 처리량이 기 설정된 데이터 처리량보다 적을 경우 폐쇄 냉방 방식으로 서버랙을 냉방하는 단계;
   판단결과 단위 시간당 데이터 처리량이 기 설정된 데이터 처리량보다 많을 경우 상기 서버랙의 온도 변화량을 판단하여 상기 서버랙의 온도 변화량이 기 설정된 변화량보다 적을 경우 개방 냉각 방식으로 서버랙을 냉각하는 단계; 및
   상기 서버랙의 온도 변화량이 기 설정된 변화량보다 클 경우 혼합 냉각 방식으로 상기 서버랙을 냉방하는 단계를 포함하는 서버랙용 냉방장치를 이용한 서버랙 냉방 방법.
2. 제1항에 있어서,
   폐쇄 냉방 방식으로 서버랙을 냉방하는 단계에서 상기 폐쇄 냉방 방식은 상기 서버랙 내부의 공기를 순환시켜 상기 서버랙을 냉방하는 서버랙용 냉방장치를 이용한 서버랙 냉방 방법.
3. 제1항에 있어서,
   개방 냉각 방식으로 서버랙을 냉각하는 단계에서 상기 개방 냉방 방식은 외기를 도입하여 상기 서버랙 내부를 냉방하고 가열된 공기를 상기 서버랙 외부로 배출하여 상기 서버랙 내부를 냉방하는 서버랙용 냉방장치를 이용한 서버랙 냉방 방법.
4. 제1항에 있어서,
   혼합 냉각 방식으로 상기 서버랙을 냉방하는 단계에서 상기 혼합 냉방 방식은 외기 및 서버랙 내부의 공기의 일부를 혼합하여 냉각시킨 후 서버 랙 내부에 제공하여 상기 서버랙 내부를 냉방하는 서버랙용 냉방장치를 이용한 서버랙 냉방 방법.

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