KR20230127397A - 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 서버를 운용하는 데이터 센터 일측에서 태양광의 최적조사위치에 설치되고, 태양광 패널을 통해 제1 전기 에너지를 발생시키는 태양광 발전부, 상기 제1 전기 에너지를 이용하여 물을 전기분해해 그린수소를 생성하는 그린수소 생성부, 사고 시에 데이터 센터 운용이 사고 전과 동일하도록 저장용량이 동일한 발전용 저장탱크와 비상용 저장탱크를 포함하고, 상기 그린수소를 각각 저장하는 그린수소 저장부, 연료전지 분리판을 통해 상기 그린수소를 변환하여 제2 전기 에너지를 생성하는 에너지 변환부, 상기 제1 전기 에너지의 발전량, 상기 그린수소의 생성량, 상기 발전용 저장탱크의 저장량, 상기 비상용 저장탱크의 저장량, 상기 제2 전기 에너지의 생성량 및 상기 데이터 센터의 사용전력량 중 적어도 하나를 분석하여 상기 데이터 센터에 최적화된 에너지 솔루션을 제공하는 에너지 관리부 및 상기 태양광 발전부, 그린수소 생성부, 그린수소 저장부 및 에너지 변환부 중 적어도 하나가 고장 나는 사고 시 상기 데이터 센터의 사용전력량을 유지할 수 있도록 상용전력과 연결시키는 상용전력 연결부를 포함하고, 상기 태양광 패널은, 3차원 형상으로 구비된 페로브스카이트-실리콘 텐덤 태양전지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템 {Energy Solution System for Data Center}
본 발명은 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 태양광 발전부로부터 발생된 제1 전기 에너지의 발전량, 그린수소의 생성량, 발전용 저장탱크의 저장량, 비상용 저장탱크의 저장량, 에너지 변환부로부터 생성된 제2 전기 에너지의 생성량 및 데이터 센터의 사용전력량 중 적어도 하나를 분석하여 상기 데이터 센터에 최적화된 에너지 솔루션을 제공하는 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템에 관한 것이다.
지구온난화로 인한 환경 문제로 지구 평균 온도를 2℃ 이상 상승하지 않도록 기후 협정을 통하여 온실가스 감축 목표를 세우고 이행하고 있다. 이를 위해서 화석연료의 사용을 줄이고 태양광과 풍력과 같은 신재생에너지와 수소에너지를 확대하는 방안으로 온실가스 감축을 위해 노력하고 있다.
한편, 빌딩, 데이터 센터 등과 같은 대규모 건물에서는 에너지 관리가 매우 중요한 이슈로 부각되고 있으며, 에너지 소비를 줄일 수 있고 지능적인 에너지 관리를 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 이를 위해 빌딩에 IT기술을 활용하여 전기, 공조, 방범, 방재 같은 여러 건축설비 및 에너지 관리를 수행하는 시스템인 빌딩 에너지 관리 시스템(Building Energy Management System; BEMS)이 제안되었다. 이러한 BEMS를 통해 냉난방 공조 설비, 조명 설비 및 전력 설비 등을 효율적으로 제어함으로써 불필요한 에너지 낭비를 줄이고 빌딩 자원을 효율적으로 운영할 수 있도록 한다.
이와 관련하여, 관련문헌 1은 건물에너지 절감을 위한 개방형 에너지솔루션에 관한 것으로, 건물의 에너지 소비를 실시간으로 감시 및 제어하여 불필요한 에너지 사용을 줄일 수 있다. 관련문헌 2는 에너지 빅데이터 수집에 기반한 에너지 분석 및 솔루션 제시 플랫폼을 위한 방법에 관한 것으로 지역의 에너지 사용 현황을 건물의 구조, 건령, 면적, 형태, 주변 지형 등의 데이터와 연동하여 제시할 수 있다.
다만, 종래 제안된 시스템 또는 방법들은 기 설치된 전선을 통해서 유입되는 전기에너지 또는 건물 내 자체적으로 구비된 비상자가발전장치를 통해서 생산되는 전기에너지를 이용하는 건물의 에너지 사용량만을 제어하기 때문에 온실가스 감축을 위한 완전한 노력이 아닐 수 있다. 그리고 종래 제안된 시스템 또는 방법들은 상황에 따라 건물에 유입되는 전기에너지 전체량 대비 적응적으로 에너지 관리를 수행하지 못하고 에너지 낭비 또는 부족 요소가 발생했을 경우 이를 신속하게 대응하는데 기술적 한계가 존재한다.
따라서 건물의 완전한 온실가스 감축을 위해 전기에너지 생산 시 신재생에너지 및 수소에너지를 기반으로 하고, 전기에너지 소비 시 고효율 에너지 솔루션을 제공할 수 있는 기술이 절실히 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-2299114호 대한민국 등록특허공보 제10-2115827호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 태양광 발전부로부터 발생된 제1 전기 에너지의 발전량, 그린수소의 생성량, 발전용 저장탱크의 저장량, 비상용 저장탱크의 저장량, 에너지 변환부로부터 생성된 제2 전기 에너지의 생성량 및 데이터 센터의 사용전력량 중 적어도 하나를 분석하여 상기 데이터 센터에 최적화된 에너지 솔루션을 제공하는 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템을 얻고자 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템은 서버를 운용하는 데이터 센터 일측에서 태양광의 최적조사위치에 설치되고, 태양광 패널을 통해 제1 전기 에너지를 발생시키는 태양광 발전부; 상기 제1 전기 에너지를 이용하여 물을 전기분해해 그린수소를 생성하는 그린수소 생성부; 사고 시에 데이터 센터 운용이 사고 전과 동일하도록 저장용량이 동일한 발전용 저장탱크와 비상용 저장탱크를 포함하고, 상기 그린수소를 각각 저장하는 그린수소 저장부; 연료전지 분리판을 통해 상기 그린수소를 변환하여 제2 전기 에너지를 생성하는 에너지 변환부; 상기 제1 전기 에너지의 발전량, 상기 그린수소의 생성량, 상기 발전용 저장탱크의 저장량, 상기 비상용 저장탱크의 저장량, 상기 제2 전기 에너지의 생성량 및 상기 데이터 센터의 사용전력량 중 적어도 하나를 분석하여 상기 데이터 센터에 최적화된 에너지 솔루션을 제공하는 에너지 관리부; 및 상기 태양광 발전부, 그린수소 생성부, 그린수소 저장부 및 에너지 변환부 중 적어도 하나가 고장 나는 사고 시 상기 데이터 센터의 사용전력량을 유지할 수 있도록 상용전력과 연결시키는 상용전력 연결부;를 제공하고, 상기 태양광 패널은, 3차원 형상으로 구비된 페로브스카이트-실리콘 텐덤 태양전지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 태양광 발전부로부터 발생된 제1 전기 에너지의 발전량, 그린수소의 생성량, 발전용 저장탱크의 저장량, 비상용 저장탱크의 저장량, 에너지 변환부로부터 생성된 제2 전기 에너지의 생성량 및 데이터 센터의 사용전력량 중 적어도 하나를 분석함으로써, 상기 데이터 센터에 최적화된 에너지 솔루션을 제공함으로써, 완전한 탄소중립으로 구동되는 데이터 센터를 실현할 수 있고, 상기 데이터 센터 자체가 그린에너지 플랜트가 될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 3차원 형상으로 구비된 페로브스카이트-실리콘 텐덤 태양전지를 포함하는 태양광 발전부를 구비함으로써, 태양광 발전의 효율을 향상시켜 동일하게 입사되는 태양광에서도 종래 보다 많은 전기 에너지를 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 저장용량이 동일한 발전용 저장탱크와 비상용 저장탱크를 포함하는 그린수소 저장부 및 사고 시 데이터 센터의 사용전력량을 유지할 수 있도록 사용전력을 연결시키는 사용전력 연결부를 구비함으로써, 데이터 센터 내 별도의 비상발전 시스템을 구축하지 않아도 되고 데이터 센터 자체에서 일절 전기 에너지가 발생되지 않는 최악의 상황에서도 데이터 센터가 가동될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 상세한 설명 및 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 패널을 표시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 패널(110)을 표시한 도면이다.
우선 도 1을 보면, 본 발명의 데이터 센터(DC)를 위한 에너지 솔루션 시스템은 태양광 발전부(100), 그린수소 생성부(200), 그린수소 저장부(300), 에너지 변환부(400), 에너지 관리부(500) 및 상용전력 연결부(600)를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 태양광 발전부(100)는 서버를 운용하는 데이터 센터(DC) 일측에서 태양광의 최적조사위치에 설치되고, 태양광 패널(110)을 통해 제1 전기 에너지를 발생시킨다.
상기 데이터 센터(DC)는 서버 가동 시 발생되는 열을 식히기 위해 다수 개의 공조기를 가동하고 그에 따른 에너지 소모가 상당하다. 종래에는 이러한 에너지 소모를 줄이기 위해서 각종 기술을 동원하고 있지만, 화석연료를 이용한 에너지 발생 및 소모에 따른 대기환경문제와 온실가스 감축목표에 도달하지 못하는 문제점이 발생하고 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명은 그린 에너지인 태양광 에너지를 이용하여 상기 데이터 센터(DC)에 사용되는 에너지를 최대한 자체생산하고 그 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.
또한, 상기 최적조사위치는 상기 데이터 센터(DC)의 옥상, 건물외벽, 주차장, 인근공터 등일 수 있고, 상기 데이터 센터(DC)가 건설된 위치를 기준으로 정오부터 15시 범위이내에 태양광의 최대조사량이 측정되는 위치일 수 있다.
또한, 상기 태양광 발전부(100)의 태양광 패널(110)은 3차원 형상으로 구비된 페로브스카이트-실리콘 텐덤 태양전지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 상기 태양광 패널(110)은 전도성 투명 기재를 포함하는 투명 전극(111), 상기 페로브스카이트로 형성되어 상기 투명 전극(111)을 통과한 상기 태양광의 가시광선 영역을 흡수하는 박막 활성층(112), 상기 태양광의 입사율을 높일 수 있도록 하는 반사 방지층(113), 하단에 배치되는 실리콘층(115)을 보호하는 보호층(114) 및 실리콘으로 형성되어 상기 반사 방지층(113)과 보호층(114)을 통과한 상기 태양광의 적외선 영역을 흡수하는 실리콘층(115)을 포함할 수 있다.
여기서, 텐덤은 한 가지 소재로 된 태양전지가 아닌, 2개의 소재로 형성된 태양전지를 일컫는다. 본 발명은 2개의 소재로 페로브스카이트와 실리콘으로 형성될 수 있고, 상기 페로브스카이트는 ABX3 결정구조를 갖는 물질을 총칭하는 것으로 A와 B는 크기가 매우 다른 양이온이고, X는 두 양이온에 결합하여 있는 음이온이다.
다시 말하면, 종래 평행하게 적층된 단일 태양전지의 이론적 최대효율은 약 33%이다. 그러나 도 2를 보면, 본 발명의 3차원 형상으로 구비된 페로브스카이트-실리콘 텐덤 태양전지를 포함하는 상기 태양광 패널(110)은 실리콘층(115)을 중심으로 외부방향으로 보호층(114), 반사 방지층(113), 박막 활성층(112) 및 투명 전극(111) 순으로 적층되어 상기 박막 활성층(112)에서 태양광의 가시광선 영역을 흡수하고 상기 실리콘층(115)에서 태양광의 적외선 영역을 흡수함으로써, 이론적 최대효율로 약 87%까지 상승 가능하다. 따라서 본 발명은 태양광으로부터 상기 제1 전기 에너지를 발생시킬 수 있는 발전효율이 종래 대비 현저히 향상되는 효과가 있다.
또한, 상기 박막 활성층(112)은 가장 바람직하게, 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루고 있는 탄소나노튜브(Carbon nanotube), 탄소원자로 이루어진 얇은 막인 그래핀(Graphene) 및 탄소원자가 5각형과 6각형으로 이루어진 축구공 모양으로 연결된 분자인 풀러렌(Fullerene)을 포함하는 나노탄소 신소재를 사용한 비납계 페로브스카이트로 형성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 종래 납(Pb)을 포함하는 페로브스카이트 화합물을 배제함으로써 본 발명의 태양광 패널(110)은 납(Pb) 유출 위험을 해소할 수 있고, 이에 따라 종래 대비 친환경적이다.
또한, 일반적으로 태양광 발전은 생산되는 시간과 사용하는 시간이 다르기 때문에 에너지 저장장치(Electric power Storage System; ESS)가 필수적이다. 다만, 종래 에너지 저장장치(ESS)는 에너지 저장용량에 비해 많은 공간을 차지하며 배터리 생산, 교체 및 폐기로 인한 환경오염 그리고 발열량이 증가함에 따라 화재의 위험이 존재하는 치명적 단점이 존재한다. 따라서 본 발명의 상기 태양광 발전부(100)는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 상기 제1 전기 에너지를 곧바로 상기 데이터 센터(DC)에서 소모하도록 하거나, 상기 그린수소 생성부(200)에서 물을 전기분해 하는데 사용하도록 상기 제1 전기 에너지를 제공할 수 있다. 이때, 상기 태양광 발전부(100)는 생성한 상기 제1 전기 에너지를 상기 데이터 센터(DC) 또는 그린수소 생성부(200) 중 어디에 제공할지에 대한 즉, 제1 전기 에너지 제공위치에 대한 제어신호를 상기 에너지 관리부(500)로부터 전송받을 수 있다. 그리고 상기 태양광 발전부(100)는 상기 제1 전기 에너지의 발전량을 상기 에너지 관리부(500)에 전송할 수 있다.
다음으로, 상기 그린수소 생성부(200)는 상기 제1 전기 에너지를 이용하여 물을 전기분해해 그린수소를 생성한다. 그리고 상기 그린수소 생성부(200)는 그린수소 생성여부에 대한 제어신호를 상기 에너지 관리부(500)로부터 전송받을 수 있고, 상기 에너지 관리부(500)에 상기 그린수소의 생성량을 전송할 수 있다.
여기서, 상기 그린수소는 탄소배출 없이 얻어낸 수소를 일컫는다. 일반적으로 수소가 청정 에너지원이긴 하나 이를 얻기 위해서 또 다시 탄소배출이 이루어진다면 탄소중립을 실현할 수 없다. 따라서 상기 그린수소 생성부(200)는 상기 태양광 발전부(100)로부터 상기 제1 전기 에너지 제공받고, 상기 제1 전기 에너지를 이용하여 물에서 수소를 추출하는 방식인 수전해를 통해서 수소를 얻음으로써, 환경오염을 최소화하고, 탄소중립을 실현할 수 있도록 하는 현저한 효과가 있다.
한편, 상기 그린수소 생성부(200)는 수전해 분리판(210)을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 전기 에너지가 상기 수전해 분리판(210)에 제공되면 물에서 상기 그린수소가 생산(2H2O →2H2 + O2)될 수 있다. 이때, 상기 수전해 분리판(210)은 전기전도성이 높고 부식에 강할수록 상기 그린수소의 생산량이 많아지고 수명이 높아질 수 있다.
또한, 상기 그린수소 생성부(200)는 상기 그린수소의 생성량을 증가시킬 수 있도록 신소재 기반 촉매를 이용하여 수전해할 수 있다.
다음으로, 상기 그린수소 저장부(300)는 사고 시에 데이터 센터(DC) 운용이 사고 전과 동일하도록 저장용량이 동일한 발전용 저장탱크(310)와 비상용 저장탱크(320)를 포함하고, 상기 그린수소를 각각 저장한다.
상기 그린수소 저장부(300)는, 상기 그린수소를 압축방식 또는 액화방식 중 적어도 하나의 방식으로 저장하는 것을 특징으로 한다. 수소 저장방식에 있어서, 압축방식은 상기 그린수소를 가스압축기를 통해 350bar에서 700bar의 압력까지 압축하여 저장하는 것이다. 압축방식은 가스압축 시 발생하는 열을 제거하기 위해 냉동기가 추가로 사용되고 압력에 따라 저장탱크의 무게 대비 5.2~5.5 중량%의 저장이 가능하다. 또한, 액화방식은 상기 그린수소를 액상으로 만들어 저장하는 것이다. 액화방식은 기체수의 부피를 1/800로 감소시킬 수 있고 압축방식에 비해 4~5배 이상 저장효율이 높고 기존 고압기체수소에 비해 폭발위험성이 낮다. 즉, 상기 그린수소 저장부(300)는 특정한 수소 저장방식에 한정되지 않고 상기 데이터 센터(DC)의 건설위치 등에 따라서 보다 적합한 수소 저장방식을 채택할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 상기 그린수소 저장부(300)는 사고 시에 데이터 센터(DC) 운용이 사고 전과 동일하도록 상기 발전용 저장탱크(310)의 저장용량과 동일한 비상용 저장탱크(320)를 포함한다. 본 발명은 상기 비상용 저장탱크(320)를 포함함으로써, 비상발전기를 대체할 수 있고 비상발전기 시스템을 갖추기 위해 들어가는 막대한 장비설치 및 설치비용을 최소화할 수 있는 현저한 효과가 있다. 다시 말하면, 상기 데이터 센터(DC)는 절대적으로 전원 공급 중단 사고가 일어나면 안 되는 특성 상 비상발전기가 상용전기의 100%를 감당할 수 있어야 한다. 본 발명은 상기 발전용 저장탱크(310)와 동일한 저장용량을 갖는 상기 비상용 저장탱크(320)를 구비함으로써 상술한 문제점을 해결할 수 있고, 동시에 에너지 생산을 자체적으로 하여 상기 태양광 발전부(100)에서 생성된 상기 제1 전기 에너지가 다소 부족하더라도 상기 데이터 센터(DC)에서 요구하는 에너지 문제를 무리 없이 제공할 수 있는 현저한 효과가 있다.
즉, 상기 그린수소 저장부(300)는 상기 에너지 관리부(500)로부터 그린수소의 저장위치에 대한 제어신호를 전송받을 수 있고, 상기 발전용 저장탱크(310)의 저장량 및 비상용 저장탱크(320)의 저장량 중 적어도 하나를 전송할 수 있다.
다음으로, 상기 에너지 변환부(400)는 연료전지 분리판(410)을 통해 상기 그린수소를 변환하여 제2 전기 에너지를 생성한다. 그리고 상기 에너지 변환부(400)는 상기 에너지 관리부(500)로부터 상기 그린수소 변환에 대한 제어신호를 전송받을 수 있다. 여기서, 상기 제어신호는 상기 그린수소의 변환여부, 상기 그린수소의 제공정도, 상기 그린수소의 변환을 통한 상기 제2 전기 에너지의 생성정도를 포함할 수 있다. 그리고 상기 에너지 변환부(400)는 상기 그린수소를 변환하여 생성된 상기 제2 전기 에너지의 생성량을 상기 에너지 관리부(500)에 전송할 수 있다. 그리고 상기 에너지 변환부(400)는 상기 데이터 센터(DC)에 상기 제2 전기 에너지를 직접적으로 제공할 수 있다.
상기 연료전지 분리판(410)은 상기 에너지 저장부(300)로부터 상기 그린수소가 제공되고, 외부로부터 산소가 유입되면 물을 생성함(2H2 + O2→2H2O)과 동시에, 상기 제2 전기 에너지를 생산할 수 있다. 즉, 상기 그린수소가 상기 제2 전기에너지로 변환된 것이다. 상기 연료전지 분리판(410)은 600°C 내지 800°C 범위이내에서 작동되고 긴 시간동안 동작되기 때문에 높은 내산화성과 전도성이 요구되고, 가장 바람직하게, 희토류가 참가된 스테인리스강 소재로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 에너지 관리부(500)는 상기 제1 전기 에너지의 발전량, 상기 그린수소의 생성량, 상기 발전용 저장탱크(310)의 저장량, 상기 비상용 저장탱크(320)의 저장량, 상기 제2 전기 에너지의 생성량 및 상기 데이터 센터(DC)의 사용전력량 중 적어도 하나를 분석하여 상기 데이터 센터(DC)에 최적화된 에너지 솔루션을 제공한다.
상기 에너지 관리부(500)가 상기 태양광 발전부(100)에 에너지 솔루션을 제공함에 있어서, 상기 에너지 관리부(500)는 상기 제1 전기 에너지가 상기 데이터 센터(DC)의 사용전력량을 모두 수용할 수 있다면 상기 제1 전기 에너지를 상기 데이터 센터(DC)에 직접 제공하도록 상기 태양광 발전부(100)에 제어신호를 전송할 수 있다. 반대로, 상기 에너지 관리부(500)는 상기 제1 전기 에너지가 상기 데이터 센터(DC)의 사용전력량을 모두 수용하지 못한다면 상기 제1 전기 에너지를 상기 그린수소 생성부(200)에 제공하도록 상기 태양광 발전부(100)에 제어신호를 전송할 수 있다. 즉, 상기 에너지 관리부(500)로부터 상기 제1 전기 에너지 제공위치에 대한 상기 제어신호를 전송받은 상기 태양광 발전부(100)는 상기 데이터 센터(DC) 또는 그린수소 생성부(200)에 상기 제1 전기 에너지를 제공할 수 있다.
또한, 상기 에너지 관리부(500)가 상기 그린수소 저장부(300)에 에너지 솔루션을 제공함에 있어서, 상기 에너지 관리부(500)는 상기 비상용 저장탱크(320)의 저장량이 기 설정된 임계치 이상이면 상기 그린수소 생성부(200)로부터 생성된 상기 그린수소를 상기 발전용 저장탱크(310)에 저장하도록 상기 그린수소 저장부(300)에 제어신호를 전송할 수 있다. 반대로, 상기 비상용 저장탱크(320)의 저장량이 기 설정된 임계치 미만이면 상기 그린수소를 상기 비상용 탱크(320)에 저장하도록 상기 그린수소 저장부(300)에 제어신호를 전송할 수 있다.
이때, 상기 에너지 관리부(500)는 상기 비상용 저장탱크(320)의 저장량에 대한 기 설정된 임계치를 90% 내지 95% 범위이내로 할 수 있다. 즉, 상기 에너지 관리부(500)는 상기 비상용 저장탱크(320)가 일부 마진을 두고 상기 그린수소가 최대한으로 채워진다면 다음으로 상기 발전용 저장탱크(310)에 상기 그린수소를 저장하도록 할 수 있다. 즉, 상기 비상용 저장탱크(320)를 우선순위로 두어 언제 일어날지 모르는 사고를 대비할 수 있도록 한다.
또한, 상기 에너지 관리부(500)는 상기 발전용 저장탱크(310)의 저장량이 기 설정된 임계치 이상이면 상기 발전용 저장탱크(310)에 저장된 상기 그린수소가 상기 에너지 변환부(400)에 제공될 수 있도록 상기 그린수소 저장부(300)에 제어신호를 전송할 수 있다. 반대로, 상기 발전용 저장탱크(310)의 저장량이 기 설정된 임계치 미만이면 상기 그린수소가 생성되도록 상기 그린수소 생성부(200)에 제어신호를 전송할 수 있다.
또한, 상기 에너지 관리부(500)는 상기 데이터 센터(DC)로부터 시간별, 일별, 주별, 월별 중 적어도 하나의 기간에 대한 사용전력량을 전송받을 수 있다. 그리고 상기 에너지 관리부(500)는 상기 데이터 센터(DC)에 설치된 다양한 전력기기의 사용전력량을 원격으로 제어하기 위해서 제어신호를 전송할 수 있다. 예컨대, 상기 에너지 관리부(500)는 상기 데이터 센터(DC) 내 설치된 전체 또는 일부 조명기기의 밝기를 제어하거나, 공기를 조절하고 순환시키기 위한 공조장치를 제어하는 제어신호를 상기 데이터 센터(DC)에 전송할 수 있다.
다음으로, 상기 사용전력 연결부(600)는 상기 태양광 발전부(100), 그린수소 생성부(200), 그린수소 저장부(300) 및 에너지 변환부(400) 중 적어도 하나가 고장 나는 사고 시 상기 데이터 센터(DC)의 사용전력량을 유지할 수 있도록 상용전력과 연결시킬 수 있다. 상기 사용전력 연결부(600)는 상기 에너지 관리부(500)로부터 상용전력 연결여부에 대한 제어신호를 전송받을 수 있다. 그리고 상용전력을 상기 데이터 센터(DC)에 제공할 수 있다.
상기 상용전력은 비상발전기 역할을 하는 상기 비상용 저장탱크(320) 역시 작동을 하지 않는 최악의 경우에도 상기 데이터 센터(DC)가 정상적으로 운영될 수 있도록 원자력 발전, 화력발전, 수력발전 등 다양한 발전방식을 통해서 생산된 전기 에너지이다. 예컨대, 상기 사용전력 연결부(500)는 정상상태에서는 연결이 끊겨있다. 반대로, 상기 비상용 저장탱크(320)까지 동작하지 않는 최악의 사고 시 상기 사용전력 연결부(500)는 한국전력의 배선과 연결함으로써 원자력 발전, 화력 발전, 수력 발전 등 다양한 발전방식의 발전소를 갖는 대한민국의 5대 발전사에서 생산된 전기 에너지를 상기 데이터 센터(DC)에 유입시킬 수 있고 상기 데이터 센터(DC)가 최악의 상황에서도 가동될 수 있도록 하는 현저한 효과가 있다.
실시예들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 마이크로코드로 구현되는 경우, 필요한 작업을 수행하는 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트들은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되고 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
그리고 본 명세서에 설명된 주제의 양태들은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈 또는 컴포넌트와 같은 컴퓨터 실행 가능 명령어들의 일반적인 맥락에서 설명될 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈 또는 컴포넌트들은 특정 작업을 수행하거나 특정 데이터 형식을 구현하는 루틴, 프로그램, 객체, 데이터 구조를 포함한다. 본 명세서에 설명된 주제의 양태들은 통신 네트워크를 통해 링크되는 원격 처리 디바이스들에 의해 작업들이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경들에서 실시될 수도 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈들은 메모리 저장 디바이스들을 포함하는 로컬 및 원격 컴퓨터 저장 매체에 둘 다에 위치할 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 으로 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 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
DC.. 데이터 센터
100.. 태양광 발전부
110.. 태양광 패널
111.. 투명 전극
112.. 박막 활성층
113.. 반사 방지층
114.. 보호층
115.. 실리콘층
200.. 그린수소 생성부
210.. 수전해 분리판
300.. 그린수소 저장부
310.. 발전용 저장탱크
320.. 비상용 저장탱크
400.. 에너지 변환부
410.. 연료전지 분리판
500.. 에너지 관리부
600.. 상용전력 연결부

Claims (5)

  1. 서버를 운용하는 데이터 센터 일측에서 태양광의 최적조사위치에 설치되고, 태양광 패널을 통해 제1 전기 에너지를 발생시키는 태양광 발전부;
    상기 제1 전기 에너지를 이용하여 물을 전기분해해 그린수소를 생성하는 그린수소 생성부;
    사고 시에 데이터 센터 운용이 사고 전과 동일하도록 저장용량이 동일한 발전용 저장탱크와 비상용 저장탱크를 포함하고, 상기 그린수소를 각각 저장하는 그린수소 저장부;
    연료전지 분리판을 통해 상기 그린수소를 변환하여 제2 전기 에너지를 생성하는 에너지 변환부;
    상기 제1 전기 에너지의 발전량, 상기 그린수소의 생성량, 상기 발전용 저장탱크의 저장량, 상기 비상용 저장탱크의 저장량, 상기 제2 전기 에너지의 생성량 및 상기 데이터 센터의 사용전력량 중 적어도 하나를 분석하여 상기 데이터 센터에 최적화된 에너지 솔루션을 제공하는 에너지 관리부; 및
    상기 태양광 발전부, 그린수소 생성부, 그린수소 저장부 및 에너지 변환부 중 적어도 하나가 고장 나는 사고 시 상기 데이터 센터의 사용전력량을 유지할 수 있도록 상용전력과 연결시키는 상용전력 연결부;를 포함하고,
    상기 태양광 패널은,
    3차원 형상으로 구비된 페로브스카이트-실리콘 텐덤 태양전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 태양광 패널은,
    전도성 투명 기재를 포함하는 투명 전극;
    상기 페로브스카이트로 형성되어 상기 투명 전극을 통과한 상기 태양광의 가시광선 영역을 흡수하는 박막 활성층;
    상기 태양광의 입사율을 높일 수 있도록 하는 반사 방지층;
    하단에 배치되는 실리콘층을 보호하는 보호층; 및
    실리콘으로 형성되어 상기 반사 방지층과 보호층을 통과한 상기 태양광의 적외선 영역을 흡수하는 실리콘층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 그린수소 저장부는,
    상기 그린수소를 압축방식 또는 액화방식 중 적어도 하나의 방식으로 저장하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 에너지 관리부는,
    상기 제1 전기 에너지가 상기 데이터 센터의 사용전력량을 모두 수용할 수 있다면 상기 제1 전기 에너지를 상기 데이터 센터에 직접 제공하도록 상기 태양광 발전부에 제어신호를 전송하고,
    상기 제1 전기 에너지가 상기 데이터 센터의 사용전력량을 모두 수용하지 못한다면 상기 제1 전기 에너지를 상기 그린수소 생성부에 제공하도록 상기 태양광 발전부에 제어신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 에너지 관리부는,
    상기 비상용 저장탱크의 저장량이 기 설정된 임계치 이상이면 상기 그린수소 생성부로부터 생성된 상기 그린수소를 상기 발전용 저장탱크에 저장하도록 상기 그린수소 저장부에 제어신호를 전송하고,
    상기 비상용 저장탱크의 저장량이 기 설정된 임계치 미만이면 상기 그린수소를 상기 비상용 탱크에 저장하도록 상기 그린수소 저장부에 제어신호를 전송하고,
    상기 발전용 저장탱크의 저장량이 기 설정된 임계치 이상이면 상기 발전용 저장탱크에 저장된 상기 그린수소가 상기 에너지 변환부에 제공될 수 있도록 상기 그린수소 저장부에 제어신호를 전송하고,
    상기 발전용 저장탱크의 저장량이 기 설정된 임계치 미만이면 상기 그린수소가 생성되도록 상기 그린수소 생성부에 제어신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터를 위한 에너지 솔루션 시스템.
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