초록 ▼

□ 연구개요
데이터센터의 고질적인 문제는 서버냉각을 마치고 나오는 공기가 서버로 다시 유입되는 재순환(re-circulation)과 서버냉각을 마치지 못하고 바로 냉각기로 돌아가는 유실(by-pass) 현상이다. 이러한 현상은 IT장비가 고밀화 될수록 빈번해지기 때문에 전통적인 냉각방법인 룸 기반 냉각은 더 이상 유효하지 않거나 비효율적일 수 있다. 신축 데이터센터의 경우 고밀도 IT부하(10kW/rack 이상)를 적용할 때 구역 및 랙 단위 냉각을 고려해야 한다.
본 연구에서는 고밀도 데이터센터의 냉각효율을 향상시키기

□ 연구개요
데이터센터의 고질적인 문제는 서버냉각을 마치고 나오는 공기가 서버로 다시 유입되는 재순환(re-circulation)과 서버냉각을 마치지 못하고 바로 냉각기로 돌아가는 유실(by-pass) 현상이다. 이러한 현상은 IT장비가 고밀화 될수록 빈번해지기 때문에 전통적인 냉각방법인 룸 기반 냉각은 더 이상 유효하지 않거나 비효율적일 수 있다. 신축 데이터센터의 경우 고밀도 IT부하(10kW/rack 이상)를 적용할 때 구역 및 랙 단위 냉각을 고려해야 한다.
본 연구에서는 고밀도 데이터센터의 냉각효율을 향상시키기 위해 구역단위 냉각시스템을 적용한 독립모듈 컨테인먼트(냉-열복도 모두 차폐) 시스템의 프로토타입을 개발하여 수치해석 및 실증 데이터센터에 적용하였다. 연구의 주요 목적은 기존의 실기반 냉각방식의 한계를 극복하고 에너지 효율성에 대한 요구 충족이 가능한 독립형 컨테인먼트 모듈구조와 구역단위 냉각시스템의 적용성 및 냉각효율을 평가하는 것이다. 단계별 연구개발 내용은 다음과 같다.
(1단계): 기존 데이터센터 공조방식(공기분배)에 따른 IT운영환경 분석
(2단계): 고밀도 데이터센터 설비별 성능진단 요소 도출
(3단계): 분산형 냉각 시스템 진단/평가 방법 체계화
(4단계): 데이터센터 구역단위 분산형 냉각시스템 효율 및 IT환경 지속가능성 평가

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 목표는 구역단위 냉각시스템과 독립형 컨테인먼트 모듈구조의 적용성 및 냉각효율 개선을 위해 4개의 세부 목표를 설정하고 4단계 연구내용을 수행했다.
◦ 목표-1: 기존 저밀도 데이터센터의 냉각시스템 분석 및 한계점 분석
연구결과(1-1): 기존 실 단위(room-based) 설비 인프라 대표구성 hot aisle 및 cold aisle containment 수치해석(CFD) 평가
연구결과(1-2): 데이터센터 현장측정, 실증평가을 통한 랙-서버의 IT환경(온도/습도) 모니터링 및 전력소비(발열)의 상관관계 분석
◦ 목표-2: IT환경 지속가능 고밀도 (전력밀도 5~15 kW/rack) 대상 ASHRAE IT환경 지속성 확보
연구결과(2-1): 고밀도 데이터센터 공간구성, IT용도 분류 및 냉각설비 설치 및 구성 분석
연구결과(2-2): 구역단위 (row-based) 설비인프라 full cold & hot aisle containment 평가모델 도출
◦ 목표-3: 분산형 냉각 및 독립형 모듈구성: Full aisle containment의 Row-based cooling 최적성능 확보
연구결과(3-1): 분산형 냉각시스템 기술 표준화 현황 조사 및 IT환경-공조-전력 관리대상 및 기준 검토
연구결과(3-2): 분산형 냉각시스템 구성요소에 따른 CFD 시뮬레이션 기반 진단요소 도출
◦ 목표-4: 구역단위 냉각시스템 최적 설계/운영: IT환경 지속성 및 IT Up-Time 99.995% 확보
연구결과(4-1): 분산형 냉각시스템 IT환경-에너지 기여도 산출 IT environment energy matrix 도출
연구결과(4-2): IT운영환경 최적 설계/운영 개선방안 도출
연구결과(4-3): 성능변수 측정방법 및 회귀분석 등 통계적 기법을 활용한 연간 IT환경 PUE 평가

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
◦ 효율적인 데이터센터 냉각시스템 의사결정 도구(Decision-making Tool)의 체계화
◦ 고밀도 데이터센터의 IT환경(전력밀도)에 따른 구역단위 분산형 냉각시스템 최적화 설계를 통한 효과적인 솔루션 검증 및 설치의 타당성 확보와 신속한 의사결정 도구로 활용
◦ 데이터센터 지속가능 운영/관리 솔루션 도구(Monitoring & Measurement Tool)의 구체화
◦ 온도 및 전력 소모량에 대한 정보 수집, 기존 인프라의 효율적인 활용 등을 통해 데이터센터의 냉각시스템을 유용하게 관리할 수 있는 기반 제공

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2 연구의 최종목표 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2.1 1차년도 수행내용 ... 6
• 2.2 2차년도 수행내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 3.1 정성적 연구개발성과 ... 9
• 3.2 정량적 연구개발성과 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 5.1 연구개발성과의 활용분야 및 방안 ... 14
• 5.2 추가연구의 필요성 및 추진계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 15
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 28