데이터 센터 수요가 증가함에 따라, 냉각 솔루션이 함께 주목받고 있다. Technavio의 조사에 따르면, 2017년 데이터 센터 냉각 솔루션 시장은 66억152만 달러 규모에서 오는 2027년까지 279억5487만 달러 규모로 성장할 것으로 예상됐다. 확장하는 이 시장에서 경쟁력을 갖기 위해서는 환경 문제, 물 소비량, 냉각 기술에 대한 전문성이 요구된다. 버티브는 앞선 과제를 해결할 수 있는 최적화 설계 노하우를 기반으로 고효율 냉각 솔루션을 생산하고 있다. 이에 버티브 이수영 부장을 만나 당사의 냉각 솔루션에 대한 경쟁력을 들어봤다.
Q : 버티브에 대한 소개를 듣고 싶다.
A : 버티브는 클라우드부터 네트워크 엣지까지 확장되는 전력, 냉각, IT 인프라 솔루션 및 서비스 포트폴리오를 바탕으로 데이터 센터, 통신 네트워크, 상업 및 산업 시설에 서비스를 공급하고 있다. 버티브는 오하이오주 콜럼버스에 본사가 있으며, 전 세계적으로 2만1000명의 직원과 130개 이상의 국가에서 사업을 영위하고 있다.
Q : 프리쿨링 냉동기란 무엇인가?
A : 냉동기는 냉수 시스템을 사용하는 대형 데이터 센터에서 냉수를 생산·공급하는 시설이다. 인체에 비유하자면, 심장과 같은 역할을 하는 핵심 장비다. 냉동기에는 다양한 타입이 있는데, 프리쿨링 냉동기는 건물 외부에 설치되는 형태로 외기온도가 낮을 때 낮은 온도의 외기를 사용해 전력 사용량이 많은 압축기 가동을 최소화한 상태로 원하는 온도의 냉수를 생산하는 냉동기다. 무엇보다 데이터 센터에서의 프리쿨링 냉동기는 프리쿨링 기능을 활용해 가장 전력사용량이 높은 냉각 장치 파트에서 에너지 효율을 극대화해 데이터 센터 PUE를 개선시키는 역할을 담당한다.
Q : 프리쿨링 냉동기의 기술 진화 단계는 어떻게 되는가?
A : 예전에는 일반적인 정속형 타입의 컴프레셔, AC 팬 사용이 일반적이었다. 발전하는 프리쿨링 냉동기는 에너지 효율, 용량 집적도, 친환경 요소 등의 개선을 위해 다양한 기술이 적용되고 있다. 에너지 효율 극대화 기술 향상을 위해서는 다양한 파트에서 인버터를 통한 용량 모듈레이션 기능을 적용하며, 컴프레셔 부분에서는 인버터 스크류, 터보코 컴프레셔 등 고효율 타입의 컴프레셔가 적용된다.
프리쿨링의 핵심 부품인 팬 또한 고효율 EC팬이 기본으로 쓰인다. 또한, 내장이 가능한 냉수 순환 펌프 또한 인버터 타입의 펌프로 적용돼 변화하는 데이터 센터의 상황에 맞춰 최대의 효율을 끌어내는 방식으로 전환되고 있다.
프리쿨링 극대화 측면에서는 물의 증발을 활용해 인입되는 외기 온도를 낮춰, 높은 온도에서도 프리쿨링 사용을 가능하게 하는 단열 패드(Adiabatic PAD) 시스템 도입이 이뤄지고 있다. 용량 집적도 측면에서 보면, 높아지는 데이터 센터의 IT 부하 및 여러 면적의 데이터 센터에 적용되도록 냉동기의 냉동능력 집적도를 향상시켰으며, 최신 장비는 과거에 비해 약 30% 이상 높아졌다.
냉수 설계 온도 변화 측면에서도 몇 년 전만 해도 저온 냉수인 7~12℃의 공급이 일반적이었지만, 최근에는 프리쿨링 능력 극대화 및 FWU 시스템 등의 기술이 도입되면서 고온 냉수인 18~22℃의 설계가 주를 이룬다. 친환경 측면에서 보면, 세계적으로 HFO 냉매로의 전환 규제 및 요구 사항이 증가하고 있다.
이에 기존에 적용되는 R134a와 GWP가 낮은 R1234ze, R513a 등 다양한 친환경 냉매가 주목받는다. 또한, 프리쿨링 냉동기에 적용되는 부동액을 최소화하기 위한 비 부동액 방식 등 다양한 친환경 기술이 개발 및 적용되고 있다.
Q : 수냉식과 공랭식에 어떤 차이가 있는가?
A : 우선 형태를 비교하자면, 공냉식 냉동기는 형태의 특성상 외부 공기를 활용할 수 있는 형태를 띠고 있다. 따라서 외부에 배치가 돼야 하는데, 주로 배치되는 장소는 건물 옥탑 또는 외곽에 위치하고 있다. 이러한 배치 특성상 건물 지하층을 추가로 공사할 필요성이 없기에 건축 비용을 낮출 수 있을 뿐 아니라 공사기간이 짧아지는 효과가 있다.
그에 반해 수냉식 냉동기는 열 배출을 냉각탑으로부터 공급되는 냉각수를 활용하기에 일반적으로 지하층에 설치돼 물을 공급받는다. 따라서 건물 지하층 공간확보가 필요하므로 건축비 및 공기에 영향을 미친다. 단, 이러한 위치 측면에서 공랭식 냉동기는 소음에 취약할 수밖에 없다. 따라서 초기 검토 시 주거지가 근처에 위치할 경우 면밀한 검토가 필요하다. 수냉식은 소음에 상대적으로 덜 민감한 편이다.
배관 구성에서도 차이가 있다. 공랭식 냉동기는 팬과 코일 일체형 구조로서 실내기와의 배관 구성만 검토가 되기에 단순해지지만 수냉식 냉동기는 냉각탑과 냉동기간 배관까지 검토돼야 하기에 배관 구성이 복잡해진다. 여기에 수냉식 프리쿨링 시스템까지 함께 검토된다면 배관 구성은 더 복잡해질 수밖에 없다.
효율 면에서 공랭식 냉동기는 외기 온도가 낮아짐에 따라 프리쿨링을 활용할 수 있기에 높은 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다. 단, 피크 구간에서의 에너지 효율 측면을 비교할 경우 수냉식 냉동기가 보다 유리한 점이 있다. 용량 집적도 측면에서 수냉식 냉동기는 공냉식 냉동기에 비해 1대의 용량이 약 4~5배 정도 높기에 공랭식 냉동기보다 도입 수량을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 종합적으로 검토해봤을 때 도입 비용 기준 수냉식 냉동기가 공랭식 냉동기 대비 약 50% 정도 높게 예상된다.
Q : 버티브가 공급하는 프리쿨링 냉동기의 특장점은 무엇인가?
A : 자사의 공랭식 프리쿨링 냉동기 ‘Liebert AFC’는 고효율을 보여주는 공랭식 프리쿨링 냉동기다. 이 냉동기는 기존 공랭식 프리쿨링 냉동기의 단점을 보완한 다양한 모듈레이션 기능, 최신 신기술 적용, 지능화한 제어 알고리즘을 적용해 어떠한 환경에서도 에너지 최적화 실현 및 안정적인 제어를 가능하게 한다.
이외에도 가변형 인버터 구동 컴프레셔 적용, 최신 고효율 가변 속도 EC팬 적용, 인버터 냉수 순환 펌프 내장, 고효율 마이크로 채널 코일 적용, 비 부동액 방식 적용 및 내장, 다양한 용량 범위, 그룹 자동 제어, 새로운 HFO 냉매 적용 등의 특징이 있다.
Q : 기존 냉동기 대비 강점이라 할 수 있는 부분은?
A : 버티브의 프리쿨링 냉동기는 무엇보다 최적화한 설계를 기반으로 고효율을 제공한다. 이와 함께 일체형 비부동액 방식 및 순환펌프와 ATS 내장 등 다양한 부품의 일체화가 가능해 공간 효율성을 확보한다. 또한, 신기술인 마이크로 채널 코일을 적용해 유지보수비용 절감 및 높은 열교환 효과를 제공한다. 지능화한 버티브 iCOM 컨트롤러는 별도의 추가 시스템 없이 그룹운전 구성을 수행하며, 그룹운전 구성 시 다양한 에너지 최적화 모드를 추가로 제공한다.
버티브의 단열 패드 시스템은 일반적인 시장에서 통칭되는 분무 시스템 대비 높은 효율, 추가 냉각효과, 운영 안정성을 제공한다. 현재 버티브의 프리쿨링 냉동기는 국내 약 5개의 사이트에서 약 15대 정도 운용 중이며, 현재 추가로 신규 데이터 센터에 25대 공급을 준비하고 있다. 해외에서는 약 20여개 국가에서 약 150대 이상 운용 중이다.
Q : 프리쿨링 냉동기 보급에 대한 필요성과 활성화 방안은?
A : 우리나라는 사계절이 뚜렷하고 공랭식 프리쿨링 냉동기의 프리쿨링 기능을 100% 활용할 수 있는 국가 중 하나다. 공랭식 프리쿨링 냉동기를 데이터 센터에 적용 시 많은 이점이 있다. 먼저 지하층 공사 감소로 인한 건축 비용 및 기간이 줄어들며, 프리쿨링을 바탕으로 연 평균 높은 효율 달성을 통한 데이터 센터 PUE가 향상된다.
이뿐 아니라 단위 용량 세분화에 따른 장애 발생 시 리스크를 줄일 수 있다. 또한, 직접외기 및 간접외기 도입 등 다른 프리쿨링 방식보다 프리쿨링 냉동기를 사용하는 냉수방식이 미세먼지 및 황사가 자주 발생하는 우리나라 기후 특성상 안정성 및 운영 관리적인 측면에서 유리하다다.
한편, 공랭식 프리쿨링 냉동기 특성상 대부분의 데이터 센터에서는 옥탑층에 설치가 이뤄진다. 따라서 옥탑 공간 확보는 중요한 과제다. 우리나라 관련 법규에 따르면, 일정 비율 이상의 전력은 친환경 방식으로 공급해야 하는 규정이 있다. 따라서 태양광 패널 적용 시 옥탑 공간이 부족해져 충분한 냉동기 설치가 어려운 경우도 있다.
이에 프리쿨링 냉동기 적용 시 이런 관련 규정에서 예외 또는 다른 하나의 친환경 방식으로 인정하는 등 관련 법규에 대한 검토가 필요하다. 이뿐 아니라 공랭식 프리쿨링 냉동기에 사용되는 냉매는 폭발 및 화재 위험성이 낮은 냉매로 일부 지역에서는 설치가 불가능 한 경우가 발생한다. 이러한 부분에서도 현실적인 검토가 필요해 보인다.
헬로티 서재창 기자 |
