KR20200055854A - 데이터센터 독립 공조 시스템 및 이를 이용한 데이터센터 공조 관리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 서버(1)가 장착되는 서버 랙 모듈(100); 상기 서버(1)의 발열로 인해 데워진 공기를 냉각시키는 냉각 모듈(200); 및 상기 서버(1) 및 상기 냉각 모듈(200)에 전력을 공급하는 전력공급모듈(300);을 포함하되, 복수의 상기 서버 랙 모듈(100)이 결합되어 길이 방향(a)을 갖는 서버 랙(10)이 형성되고, 2 이상의 상기 서버 랙(10)이 길이 방향(a)을 따라 마주보게 형성된 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템이 제공된다.
본 발명에 따르면 데이터센터에 설치되는 개별 서버 랙마다 독립적인 공조 시스템을 운용할 수 있도록 하여 서버 발열 제거의 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Description

데이터센터 독립 공조 시스템 및 이를 이용한 데이터센터 공조 관리 방법{Independent air conditioning system for Data center}

본 발명은 데이터센터 독립 공조 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 데이터센터에 설치되는 서버 등의 기반시설을 모듈화하여 설비 시공의 편의성을 높임과 아울러, 각 모듈마다 독립적으로 공조 시스템을 운용할 수 있도록 하여 공조 시스테 운용의 에너지 효율을 높일 수 있도록 한 데이터센터 독립 공조 시스템 및 이를 이용한 데이터센터 공조 관리 방법에 관한 것이다.

데이터센터는 방송통신위원회 고시 제2012-29에 의해 정보통신서비스를 제공하기 위하여 컴퓨터장치 등 정보시스템 장비를 일정한 공간에 집중하여 관리하는 시설로서 주요시설(중앙감시실, 항온항습시설, 전산실, 전력감시실, 축전지설비, 자가발전설비, 수변전설비, 통신장비실 및 방재센터 등)을 포함하는 시설로 정의하고 있다.

데이터센터는 서버·스토리지 등의 ICT 장비를 건물 내부공간에 중앙 집중식으로 집적시켜 IT 서비스 제공에 필요한 장비를 통합·관리하여 안정적으로 운영하고, 24시간 365일 무중단으로 운영되고 있다.

데이터센터는 4차 산업인 ICBM의 구현 및 육성에 있어 가장 중요한 인프라이며, 국가정보화 전략 추진을 위한 핵심 기반시설이고 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터 분석, 사물인터넷 구현, 전자정부, 스마트 오피스, 전자상거래 등의 산업에서 발생하는 모든 정보를 저장하고 처리하는 데이터 허브의 역할을 수행한다.

데이터센터는 일반건물에 비해 약 40배 이상의 에너지를 사용하는 고밀도 에너지 다소비 건물군에 해당한다.

이에 따라 데이터센터의 에너지 사용량은 지난 10년간 매 4년마다 두 배로 증가하였고, 증대되는 전력사용량에 따른 발열제거가 주요 해결 과제이다.

종래에는 데이터센터에 설치된 서버(62) 등에서 발생되는 발열 문제의 해결을 위해 바닥(61)을 이격하여 설치하고, 바닥 하부의 이격 공간을 통해 찬 공기를 공급한 후 서버의 흡기 및 배기 시스템을 통해 서버 내부에서 발생되는 열을 제거하였다. 또한, 열 제거 과정에서 데워진 따뜻한 공기는 천정의 배기 시스템(64)을 통해 외부의 냉각기(63)로 전달되어 공기 순환이 이루어졌다(도 1).

다만 이러한 종래의 데이터센터 공조 시스템은 바닥에서 전달된 찬 공기가 서버 내부로 전달되지 못하고 천정의 배기부로 유입되어 발열 제거 효율이 떨어지는 문제가 있었고(도 3), 열 제거에 사용된 뜨거운 공기가 다시 서버로 유입되어 핫스팟이 발생되는 문제가 있었다(도 4).

본 발명은 종래의 데이터센터 공조 시스템의 문제를 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 데이터센터에 설치되는 개별 서버 랙마다 독립적인 공조 시스템을 운용할 수 있도록 하여 발열 제거의 효율을 극대화할 수 있는 데이터센터 독립 공조 시스템 및 이를 이용한 데이터센터 공조 관리 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 데이터센터에 설치되는 서버 랙, 냉각시스템 및 벽체 등을 모듈화하여 시공이 편리하고 설치 및 재설치가 용이한 데이터센터 독립 공조 시스템 및 이를 이용한 데이터센터 공조 관리 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 개별 모듈마다 차폐된 내부공간의 온도를 실시간으로 측정하여 최적의 냉각 시스템 운용을 결정할 수 있도록 한 데이터센터 독립 공조 시스템 및 이를 이용한 데이터센터 공조 관리 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 서버(10)가 장착되는 서버 랙 모듈(100); 상기 서버(10)의 발열로 인해 데워진 공기를 냉각시키는 냉각 모듈(200); 및 상기 서버(10) 및 상기 냉각 모듈(200)에 전력을 공급하는 전력공급모듈(300);을 포함하되, 복수의 상기 서버 랙 모듈(100)이 결합되어 길이 방향(a)을 갖는 서버 랙(10)이 형성되고, 2 이상의 상기 서버 랙(10)이 길이 방향(a)을 따라 마주보게 형성된 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템이 제공된다.

이 경우 상기 서버 랙(10)에 장착된 상기 서버(10)의 흡기부(11)가 노출되는 제1 공간(51); 및 상기 서버 랙(10)에 장착된 상기 서버(10)의 배기부(12)가 노출되는 제2 공간(52);을 포함하되, 상기 제1 공간(51)을 폐쇄하는 벽체 모듈(400);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템일 수 있다.

또한, 상기 벽체 모듈(400)은 상기 제1 공간(51)의 상부를 폐쇄하는 천정 벽체(410); 및 상기 제1 공간(51)의 양 측부를 폐쇄하는 측면 벽체(420);를 포함하되, 상기 측면 벽체(420)는 상기 제1 공간(51)의 개폐를 담당하는 도어 벽체(421);를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템일 수 있다.

또한, 상기 냉각 모듈(200)은 상기 서버 랙(10)을 형성하는 복수의 상기 서버 랙 모듈(100)의 사이에 형성되며, 상기 냉각 모듈(200)의 배기부(210)는 상기 제1 공간(51)에 형성되고, 상기 냉각 모듈(200)의 흡기부(220)는 상기 제2 공간(52)에 형성된 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템일 수 있다.

또한, 상기 제2 공간(52)을 차폐시킴과 아울러, 상기 제2 공간(52)을 상기 제1 공간(51)과 분리하는 제2 벽체 모듈(500);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템일 수 있다.

또한, 상기 제1 공간(51)의 온도를 센싱하여 제1 온도정보를 생성하는 제1 온도센서(610); 및 상기 제2 공간(52)의 온도를 센싱하여 제2 온도정보를 생성하는 제2 온도센서(620);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템일 수 있다.

또한, 상기 제1 온도정보 및 상기 제2 온도정보를 디스플레이 하는 디스플레이부(700); 및 상기 제1 온도정보 및 상기 제2 온도정보에 따라 상기 냉각 모듈(200)을 제어하는 제어부(800);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 데이터센터 독립 공조 시스템을 이용한 데이터센터 공조 관리 방법에 있어서, 상기 냉각 모듈(200)의 흡기부(220)로 상기 제2 공간(52)의 가열 공기를 흡기시키는 제1 단계(S100); 상기 제1 단계(S100)에서 상기 냉각 모듈(200)로 흡기된 가열 공기를 냉각시켜 냉각 공기를 생산하는 제2 단계(S200); 및 상기 제2 단계(S200)에서 생산된 냉각 공기를 상기 냉각 모듈(200)의 배기부(210)를 통해 상기 제1 공간(51)으로 배기시키는 제3 단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템이 제공된다.

본 발명에 따르면 데이터센터에 설치되는 개별 서버 랙마다 독립적인 공조 시스템을 운용할 수 있도록 하여 서버 발열 제거의 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면 데이터센터에 설치되는 서버 랙, 냉각시스템 및 벽체 등을 모듈화하여 시공이 편리하고 설치 및 이전 설치가 용이한 효과가 있다.

본 발명에 따르면 개별 모듈마다 차폐된 내부공간의 온도를 실시간으로 측정하여 최적의 냉각 시스템 운용을 결정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 데이터센터 공조 시스템의 구조도.
도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 데이터센터 공조 시스템의 문제점을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터센터 독립 공조 시스템의 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터센터 독립 공조 시스템의 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 데이터센터 독립 공조 시스템의 투시 사사도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터센터 독립 공조 시스템의 공기 흐름을 나타낸 종단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터센터 독립 공조 시스템의 공기 흐름을 나타낸 횡단면도.

본 발명에 따른 데이터센터 독립 공조 시스템 및 이를 이용한 데이터센터 공조 관리 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

본 발명은 데이터센터 독립 공조 시스템에 관한 것이다.

구체적으로 데이터센터에 설치되는 서버 등의 기기에 의한 발열을 효율적으로 냉각함과 아울러 모듈화된 부자재를 이용해 데이터센터 설비를 설치할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 데이터센터 독립 공조 시스템은 서버(1)가 장착되는 서버 랙 모듈(100), 서버(1)의 발열로 인해 데워진 공기를 냉각시키는 냉각 모듈(200) 및 서버(1) 및 냉각 모듈(200)에 전력을 공급하는 전력공급모듈(300)을 포함한다(도 5).

본 발명에서의 서버(1)는 데이터센터에 설치되는 발열의 원인이 되는 모든 기기 또는 장비를 의미하며, 컴퓨터 데이터 저장 기기에 한정하는 개념은 아니다.

서버 랙 모듈(100)은 프레임 방식으로 구성된 서버(1) 등의 기기 설치 장소 구성을 위한 단위 유닛을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 복수의 서버 랙 모듈(100)이 결합되어 길이 방향(a)을 갖는 서버 랙(10)이 형성된다(도 4).

이 경우 2 이상의 서버 랙(10)이 길이 방향(a)을 따라 마주보게 형성될 수 있다(도 7).

데이터센터의 하나의 룸에는 복수의 서버 랙(10)이 형성될 수 있으며, 설치되는 서버 랙(10)의 수는 데이터센터의 사용 목적 및 용도에 따라 달라질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 다른 데이터센터 독립 공조 시스템은 서버 랙(10)에 장착된 서버(1)의 흡기부(11)가 노출되는 제1 공간(51) 및 서버 랙(10)에 장착된 서버(1)의 배기부(12)가 노출되는 제2 공간(52)을 포함할 수 있다(도 7).

이 경우 제1 공간(51)은 벽체 모듈(400)에 의해 폐쇄될 수 있다.

후술되는 바와 같이 제1 공간(51)은 냉각 모듈(200)의 배기부(210)에서 냉각 공기가 토출되는 공간으로서, 냉각 공기가 제1 공간(51)에 머무르도록 함으로써 서버(1)의 흡기부로 흡기되는 냉각 공기의 비율을 높일 수 있도록 한다.

이에 따라 종래의 데이터센터 공조 시스템에서 문제되었던 냉각 공기의 이탈(도 3)을 방지하여 서버(1)의 발열에 의해 발생되는 가열 공기를 효율적으로 냉각하는 것이 가능하다.

벽체 모듈(400)은 제1 공간(51)의 상부를 폐쇄하는 천정 벽체(410) 및 제1 공간(51)의 양 측부를 폐쇄하는 측면 벽체(420)를 포함할 수 있다. 이 경우 측면 벽체(420)는 제1 공간(51)의 개폐를 담당하는 도어 벽체(421)일 수 있다(도 4).

이에 따라 제1 공간(51) 내부로 작업자가 용이하게 접근하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 데이터센터 독립 공조 시스템은 제2 공간(52)을 차폐시킴과 아울러 제2 공간(52)을 상기 제1 공간(51)과 분리하는 제2 벽체 모듈(500)을 더 포함할 수 있다(도 6).

후술되는 바와 같이 제2 공간(52)은 서버(1)의 배기부(12)에서 토출되는 가열 공기가 머무르는 공간으로서, 제2 벽체 모듈(500)을 이용하여 제2 공간(52)을 차폐함으로써 제2 공간(52) 상의 가열 공기가 확산되지 않도록 한다.

이에 따라 종래의 데이터센터 공조 시스템에서 문제되었던 가열 공기의 재 순환의 문제(도 2)를 해결할 수 있다.

냉각 모듈(200)은 서버(1)의 발열에 의해 데워진 가열 공기를 냉각시키기 위한 구성으로서, 서버 랙(10)을 형성하는 복수의 서버 랙 모듈(100)의 사이에 형성될 수 있다(도 5).

종래의 데이터센터의 공조 시스템에서는 서버 룸 외부에 별도의 냉각기를 구비시켜 서버 룸 천정 배기 구조를 통해 배출된 가열 공기를 냉각하여 다시 바닥판 하부로 냉각 공기를 주입하는 구조를 취하였다.

이와 비교하여 본 발명에서는 서버(1) 발열의 냉각 효율을 높이고, 가열 공기의 재 냉각 효율을 높이기 위해 서버(1)가 장착되는 서버 랙 모듈(100) 사이에 형성된 냉각기 장착 랙에 냉각기를 장착하여 냉각 공기의 공급을 원활하게 하는 한편 가열 공기의 재 냉각 효율을 높일 수 있도록 한다.

냉각 모듈(200)의 배기부(210)는 제1 공간(51)에 형성되고, 냉각 모듈(200)의 흡기부(220)는 제2 공간(52)에 형성되는 것이 바람직하다(도 7).

이 경우 서버(1)의 발열에 의해 데워진 가열 공기는 제2 공간(52)으로 배출되고, 제2 공간(52) 상의 가열 공기는 냉각 모듈(200)의 흡기부(220)를 통해 냉각기 내부로 인입된다. 냉각기 내부로 인입된 가열 공기는 냉각기의 작용에 의해 냉각 공기로 변화되며, 냉각 공기는 냉각 모듈(200)의 배기부(210)를 통해 제1 공간(51)으로 배출된다. 제1 공간(51) 상으로 배출된 냉각 공기는 서버(1)의 흡기부(11)를 통해 서버(1) 내부로 인입되어 서버(1)의 발열을 제거하는 역할을 수행한다.

이 경우 냉각 모듈(200)의 배기부(210)의 위치는 서버(1)의 흡기부(11) 보다 더 높게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 냉각 모듈(200)의 흡기부(220)의 위치는 서버(1)의 배기부(12) 보다 더 낮게 형성되는 것이 바람직하다.

이는 공기의 온도에 따라 흡기 및 배기의 효율을 높이기 위함이다.

본 발명의 일 실시예에 다른 데이터센터 독립 공조 시스템은 제1 공간(51)의 온도를 센싱하여 제1 온도정보를 생성하는 제1 온도센서(610) 및 제2 공간(52)의 온도를 센싱하여 제2 온도정보를 생성하는 제2 온도센서(620)를 더 포함할 수 있다(도 7).

온도센서(600)에 의해 센싱된 온도정보는 디스플레이부(700)에 의해 외부로 디스플레이 될 수 있다.

또한, 냉각 모듈(200)을 제어하는 제어부(800)를 이용하여 관리자는 온도정보에 따른 최적의 냉각 모듈(200) 운용의 정도를 결정할 수 있다.

다른 방식으로는 제어부(800)는 제1 온도정보 및 제2 온도정보를 고려하여 기 설정된 알고리즘에 따라 냉각 모듈(200)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 온도정보가 소정의 상위 수치에 비교하여 높을 경우 제1 온도정보가 낮아지도록 냉각 모듈(200)의 가동 정도를 높일 수 있다. 반대로 제2 온도정보가 소정의 하위 수치보다 낮은 경우 제1 온도정보가 높아지도록 냉각 모듈(200)의 가동 정도를 줄일 수 있다.

이에 따라 데이터센터 공조 시스템 운용을 위한 에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 효과를 얻는다.

이하 본 발명의 일 실시예에 딸느 데이터센터 독립 공조 시스템을 이용한 데이터센터 공조 관리 방법에 대해 설명한다.

데이터센터 공조 관리 방법은 냉각 모듈(200)의 흡기부(220)로 제2 공간(52)의 가열 공기를 흡기시키는 제1 단계(S100), 제1 단계(S100)에서 냉각 모듈(200)로 흡기된 가열 공기를 냉각시켜 냉각 공기를 생산하는 제2 단계(S200) 및 제2 단계(S200)에서 생산된 냉각 공기를 냉각 모듈(200)의 배기부(210)를 통해 제1 공간(51)으로 배기시키는 제3 단계(S300)를 포함할 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

1 : 서버
10 : 서버 랙
100 : 서버 랙 모듈
200 : 파이프 랙 분절모듈
300 : 전력공급모듈
400 : 벽체 모듈
500 : 제2 벽체 모듈
600 : 온도센서
700 : 디스플레이부
800 : 제어부

Claims (8)

1. 서버(1)가 장착되는 서버 랙 모듈(100);
   상기 서버(1)의 발열로 인해 데워진 공기를 냉각시키는 냉각 모듈(200); 및
   상기 서버(1) 및 상기 냉각 모듈(200)에 전력을 공급하는 전력공급모듈(300);을 포함하되,
   복수의 상기 서버 랙 모듈(100)이 결합되어 길이 방향(a)을 갖는 서버 랙(10)이 형성되고,
   2 이상의 상기 서버 랙(10)이 길이 방향(a)을 따라 마주보게 형성된 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 서버 랙(10)에 장착된 상기 서버(1)의 흡기부(11)가 노출되는 제1 공간(51); 및
   상기 서버 랙(10)에 장착된 상기 서버(1)의 배기부(12)가 노출되는 제2 공간(52);을 포함하되,
   상기 제1 공간(51)을 폐쇄하는 벽체 모듈(400);을
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 벽체 모듈(400)은
   상기 제1 공간(51)의 상부를 폐쇄하는 천정 벽체(410); 및
   상기 제1 공간(51)의 양 측부를 폐쇄하는 측면 벽체(420);를 포함하되,
   상기 측면 벽체(420)는
   상기 제1 공간(51)의 개폐를 담당하는 도어 벽체(421);를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 냉각 모듈(200)은
   상기 서버 랙(10)을 형성하는 복수의 상기 서버 랙 모듈(100)의 사이에 형성되며,
   상기 냉각 모듈(200)의 배기부(210)는 상기 제1 공간(51)에 형성되고,
   상기 냉각 모듈(200)의 흡기부(220)는 상기 제2 공간(52)에 형성된 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 공간(52)을 차폐시킴과 아울러, 상기 제2 공간(52)을 상기 제1 공간(51)과 분리하는 제2 벽체 모듈(500);을
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 공간(51)의 온도를 센싱하여 제1 온도정보를 생성하는 제1 온도센서(610); 및
   상기 제2 공간(52)의 온도를 센싱하여 제2 온도정보를 생성하는 제2 온도센서(620);를
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 온도정보 및 상기 제2 온도정보를 디스플레이 하는 디스플레이부(700); 및
   상기 제1 온도정보 및 상기 제2 온도정보에 따라 상기 냉각 모듈(200)을 제어하는 제어부(800);를
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템.
   
8. 제7항의 데이터센터 독립 공조 시스템을 이용한 데이터센터 공조 관리 방법에 있어서,
   상기 냉각 모듈(200)의 흡기부(220)로 상기 제2 공간(52)의 가열 공기를 흡기시키는 제1 단계(S100);
   상기 제1 단계(S100)에서 상기 냉각 모듈(200)로 흡기된 가열 공기를 냉각시켜 냉각 공기를 생산하는 제2 단계(S200); 및
   상기 제2 단계(S200)에서 생산된 냉각 공기를 상기 냉각 모듈(200)의 배기부(210)를 통해 상기 제1 공간(51)으로 배기시키는 제3 단계(S300);를
   포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 독립 공조 시스템.
   
   
   
   
   

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