| 논문명 |
핫-스탠바이 기반 냉각시스템 운전을 통한 데이터센터 운영 신뢰성 및 에너지 효율화에 관한 연구 / Operation Reliability and Energy Optimization for a Hot-standby Cooling System of Data Center |
| 수록사항 |
대한건축학회논문집, Vol.39 No.3 (2023-03) |
| 주제어 |
데이터센터; 냉각시스템; 핫-스탠바이; 에너지 최적화; 운영 신뢰성; PUE(에너지효율) ; Data Center; Cooling System; Hot-standby; Energy Optimization; Operation Reliability; Power Usage Effectiveness(PUE) |
| 요약1 |
데이터센터는 IT서비스 변화에 따른 신속한 대응뿐 아니라 무중단 운영의 안정성 확보를 위한 냉각시스템이 매우 중요한 요소이다. 본 연구는 무중단 운영 신뢰성으로 요구되는 데이터센터의 N+1이상 (예비)장비의 이중화와 에너지효율 최적화에 효과적인 대응 가능한 핫-스탠바이(HSP)-기반 냉각시스템을 최초로 제안하였다. 또한 PUEcooling 및 에너지비용 대한 정량적 분석으로 경제성 관점에서도 객관적인 판단기준을 제시하였다. 데이터센터의 높은 신뢰성을 확보를 위한 보편적인 방법으로 N+1이상의 예비 장비의 대기 방식이 채택되고 대기 방식에는 크게 HSP, WSP 및 CSP로 구분된다. 최근 데이터센터의 냉각시스템의 구성장비는 유연한 IT 부하대응을 위해 변속(유량/풍량)이 가능한 VSD/VFD 장비(냉동기, 펌프, 송풍기 등)의 적용이 증가하고 있으면 일정범위의 운전부하에 대한 에너지효율을 극대화 할 수 있다. 전용 데이터센터의 필수요건인 N+1 이상의 냉각시스템 예비율과 VSD/VFD 장비의 구성에 대한 충족조건이 만족된다면 에너지효율 측면에서 HSP-기반 냉각시스템 적용을 우선 고려해야 한다. 30MW급 대규모 A데이터센터의 사례분석을 통한 CSP와 HSP 운전효과를 비교한 결과, 데이터센터 전체의 냉각시스템 소비전력은 동일한 설계용량을 기준으로 HSP를 적용하는 것이 CSP 대비 약 15% 감소한다. 기존의 CSP-기반 냉각시스템의 PUEcooling은 1.23이고 냉각 에너지비용은 193 USD/IT-kW가 소요된다. HSP-기반 냉각시스템의 PUEcooling은 1.20이고 냉각 에너지비용은 163 USD/IT-kW가 소요되어 에너지효율 개선의 효과가 충분하다. 큰 시설변경 및 투자 없이 냉각에너지를 효과적으로 절감할 수 있는 최선의 전략은 HSP-기반 냉각시스템이다. |
| 요약2 |
In a data center, a cooling system is a crucial factor in ensuring uninterrupted operation and quick response to changes in IT services. This
study proposes a cooling system based on hot standby sparing (HSP) that can effectively provide redundancy and optimize energy efficiency
in data centers with N+1 or more equipment required for reliable uninterrupted operation. The standby strategy adopted for ensuring high
reliability in data centers was classified into HSP, warm standby (WSP), and cold standby (CSP). If the cooling system meets the redundancy
requirement of N+1 or higher, which is necessary for a dedicated data center, and the configuration of VSD/VFD equipment, then the
HSP-based cooling system should be considered first in terms of energy efficiency. Through a case analysis of 30 MW-class large-scale
A-data centers, the CSP-based and HSP-based cooling systems were compared. The results showed that the cooling power consumption for
the same design capacity was reduced by approximately 15% when applying the HSP-based system compared to the CSP system. The power
usage effectiveness (PUE) of the HSP-based cooling system was 1.20, and the cooling energy cost was 163 USD/IT-kW, indicating that the
HSP-based system significantly improved energy efficiency. Thus, the HSP-based cooling system is the best strategy for effectively reducing
cooling energy without requiring major facility changes or investments. |
