[논문]냉복도 밀폐시스템을 적용한 서버실의 실내온도조건

정용호; 장현재; 서장후

doi:10.6110/kjacr.2013.25.2.079

[국내논문] 냉복도 밀폐시스템을 적용한 서버실의 실내온도조건
Server Room Temperature Condition in Data Center with Cold Aisle Containment System 원문보기

설비공학논문집 = Korean journal of air-conditioning and refrigeration engineering, v.25 no.2, 2013년, pp.79 - 84

정용호 (청운대학교 건축설비소방학과) , 장현재 (홍익대학교 건축공학과) , 서장후 (조선대학교 건축학부)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, a cold aisle containment system was proposed among various strategies to reduce the energy waste by recirculation air from the hot aisle. To verify the effectiveness of the cold aisle containment system, a test bed which is similar to an actually existing server room was set up in the Internet Data Center(IDC) building. Comparative experiments, conventional open type cooling system and cold aisle containment system were carried out under actual conditions. The result revealed that the range of inlet temperature of the server system was $20{\sim}25^{\circ}C$ in an existing cooling system and the range of inlet temperature dropped below $20^{\circ}C$ by the cold aisle containment system. After all, cold aisle containment system was proved to be the solution for energy saving cooling system.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 기존 데이터센터 서버실의 냉각시스템을 대상으로 기존 냉각시스템의 개선방안으로서 기존의 연구⁽⁴⁾에서 이론적, 기술적 검토를 통하여 검증된 방안의 하나인 cold aisle containment system(냉복도 밀폐시스템)을 설치하는 경우에 대하여 실내 취출온도조건의 완화 가능성을 검토하였고 추후 데이터센터 운영을 위한 적정 온도조건 제시를 목적으로 하였다.
본 연구에서는 데이터센터의 서버실의 냉각시스템을 대상으로 서버실 온도 설정조건을 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.

제안 방법

11은 온도조건을 완화하는 경우의 서버 인입구 온도분포를 나타낸 것이다. 각 조건은 랙당 발열밀도 5.0 kW/rack은 12월 29일 13시 20분부터 13시 50분이며 온도조건은 22℃오 설정하였으며 15시 20분부터 15시 50분까지는 온도조건 24℃로 설정, 17시 20분부터 17시 50분까지는 온도조건 26℃를 기준으로 설정하였다. Fig.
자동측정에 사용된 온도센서의 결과값은 5분 간격으로 EMS의 서버에서 자동적으로 기록되는 방식으로 하였으며 서버실의 발열에 의한 전반적인 평면 온도분포는 EMS 서버를 이용하여 자동모니터링을 실시하였다. 온도분포의 측정은 시간적 경과에 따른 온도 변화를 알아보기 위하여 테스트베드의 3열과 4열의 1~14번 서버랙 전후단에 측정점별로 바닥으로부터 210 cm 높이에 온도센서를 설치하여 측정하였다. 일반적으로 테이터 센타는 IT 부하가 커서 부하의 변동이 적고, 측정 전 일정기간의 에너지 소비특성을 파악할 수 있으므로 실내환경의 측정은 단기간에 실시할 수 있었다.
자동측정에 사용된 온도센서의 결과값은 5분 간격으로 EMS의 서버에서 자동적으로 기록되는 방식으로 하였으며 서버실의 발열에 의한 전반적인 평면 온도분포는 EMS 서버를 이용하여 자동모니터링을 실시하였다. 온도분포의 측정은 시간적 경과에 따른 온도 변화를 알아보기 위하여 테스트베드의 3열과 4열의 1~14번 서버랙 전후단에 측정점별로 바닥으로부터 210 cm 높이에 온도센서를 설치하여 측정하였다.

대상 데이터

일반적으로 테이터 센타는 IT 부하가 커서 부하의 변동이 적고, 측정 전 일정기간의 에너지 소비특성을 파악할 수 있으므로 실내환경의 측정은 단기간에 실시할 수 있었다. 자동측정의 경우에는 2011년 12월 27일 17：00부터 21：00까지 수집된 데이터와 12월 29일 10：20부터 18：20까지 수집된 데이터를 기준으로 분석하였다.

성능/효과

(1) Cold aisle 내부온도 변화를 분석한 결과 open type의 경우 전반적으로 20~25℃의 분포를 나타냈으나, close type의 경우 전체 인입구 온도의 분포가 20℃ 이하인 상태로 나타나 과냉에 의한 에너지 효율의 저하가 고려되어야 하므로 close type의 경우 실내 온도설정치를 상승시켜 서버의 인입구 온도를 현재의 온도 수준보다 높은 수준으로 유지하여 냉각시스템의 효율을 증가시킬 필요가 있을 것으로 나타났다.
(2) Cold aisle containment 온도조건 완화실험결과, 발열밀도를 2.5 kW/Rack에서 5.0 kW/Rack으로 증가시킨 경우 hot aisle의 온도가 32℃ 이상으로 증가되는 것으로 나타났으나 바닥 상면의 온도분포와 서버 인입구의 온도분포는 평균 19.3℃에서 3.2℃ 정도 증가한 22.5℃ 정도의 분포를 나타내고 있었다.
(3) 서버실 내의 온도 설정치를 24℃, 26℃로 증가시킨 경우에도 상기의 서버 인입구 온도상태를 그대로 유지하고 있는 것으로 나타나 cold aisle containment를 적용할 경우 현재 일반적인 데이터센터 서버실의 설계온도인 22℃의 기준은 26℃까지 상향 조정하는 것이 가능할 것으로 판단된다.
이에 비해 close type의 경우 전체 인입구 온도의 분포가 20℃ 이하인 상태로 나타나 서버의 운영에 영향을 미치지 않는 양호한 상태이나, 과냉에 의한 에너지 효율의 저하된다. 따라서 본 연구에서 분석한 결과, open type에 비하여 close type의 경우 실내 온도설정치를 상승시켜 서버의 인입구 온도를 전반적으로 현재의 온도 수준보다 높은 수준으로 유지하여 냉각시스템의 효율을 증가시키는 것이 가능함을 확인할 수 있었다. 현재의 온도 수준을 높게 유지하는 경우 항온기 토출온도를 상승시키는 것이 가능하고 이에 따라 항온기 냉수 공급유량 및 온도조건 완화가 가능하므로 냉동기의 COP 개선이 가능한 것으로 판단되었다.
5℃ 정도의 분포를 나타내고 있었다. 이후 서버실 내의 온도 설정치를 24℃, 26℃로 증가시킨 경우에도 상기의 서버 인입구 온도상태를 그대로 유지하고 있는 것으로 나타나 cold aisle containment를 적용할 경우 내부 온도를 균일하게 낮은 온도상태로 유지할 수 있는 것으로 나타났다. Fig.
9는 랙 #4에서 랙 #8에서의 조건과 동일한 경우의 측정 결과를 나타낸 것이다. 전반적으로 랙 #4의 경우에도 서버실 내의 온도 설정치를 24℃, 26℃로 증가시킨 경우 상기의 서버 인입구 온도상태를 그대로 유지하고 있는 것으로 나타나 실내 온도설정치를 상향조정하더라도 서버실의 운영에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
따라서 본 연구에서 분석한 결과, open type에 비하여 close type의 경우 실내 온도설정치를 상승시켜 서버의 인입구 온도를 전반적으로 현재의 온도 수준보다 높은 수준으로 유지하여 냉각시스템의 효율을 증가시키는 것이 가능함을 확인할 수 있었다. 현재의 온도 수준을 높게 유지하는 경우 항온기 토출온도를 상승시키는 것이 가능하고 이에 따라 항온기 냉수 공급유량 및 온도조건 완화가 가능하므로 냉동기의 COP 개선이 가능한 것으로 판단되었다. Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	cold aisle containment system이란 무엇인가?	데이타센터 서버실의 hot aisle(열복도)로부터 유입되는 공기 흐름을 차단하는 방안으로서 제시되고 있는 cold aisle containment system은 기존 방식에 비하여 각 냉복도의 상부와 측면을 차단함으로써 하부 플래넘으로부터 공급되는 냉기가 유출되지 않도록 하는 방법이다. Fig.
	RCI란 무엇인가?	RCI는 서버룸의 실내 기준온도 또는 지침에서 허용하는 온도범위를 기준으로 공조 효율을 판단하는 지표이다. Fig.
	ASHRAE에서 정의하는 class 1기준의 IT 서버로 공급되는 권장온도 범위와 허용온도 범위는 몇 도인가?	Fig. 1에 나타난 바와 같이 서버기기의 인입부 허용 적정온도 범위는 20~25℃로 유지하는 것이 권장되고 있으며 25℃를 초과하는 허용온도 범위는 25~32℃로 규정하고 있다. 또한 20℃ 이하의 과냉 온도범위는 15~20℃로 규정되어 있다. Fig.

참고문헌 (5)

ASHRAE, 2012, High density data centers case studies and best practices, Datacom series, Vol. 7, pp. 26-28.
Cho, J. K., 2008, The Planning and Design of the Optimal Cooling System for IT Environments in (Internet) Data Centers, Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol. 24, No. 12, pp. 313-320.
ASHRAE, 2009, Design considerations for datacom equipment centers second edition, Datacom series, Vol. 3, pp. 82-96.
Chang, H. J., Jung, Y. H., and Seo, J. H., 2012, Analysis of Cooling Energy Saving by Cold Aisle Containment System in Internet Data Center Server Room, Journal of Korean Institute of Architectural Sustainable Environment and Building Systems, Vol. 6, No. 3, pp. 181-190.
ASHRAE, 2005, Transactions, Vol. 111, No. 2.

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