| 논문명 |
집단에너지 의무사용 고시지역 내 데이터센터의 합리적 냉각열원 시스템 선정에 관한 연구 / Optimization of Cooling System Selection for Data Centers within Mandatory District Energy Supply Zones |
| 저자명 |
변상우(Sangwoo Byeon) ; 박배균(Baekyun Park) ; 조진균(Jinkyun Cho) |
| 수록사항 |
설비공학논문집, Vol.37 No.12 (2025-12) |
| 주제어 |
흡수식 냉동기; 초기 투자비; 데이터센터; 지역열원; 전기식 냉동기; 운영비 ; Absorption chiller; Capital expenditure; Data center; District heating and cooling; Electrical chiller; Operating expenditure |
| 요약1 |
AI와 HPC 확산으로 데이터센터 전력 수요가 급증하고 있으며, 데이터센터의 위치에 따른 집단에너지 의무정책과의 충돌이 주요 쟁점으로 부상하고 있다. 이에 본 연구는 40 MW급 데이터센터를 대상으로 전기식 냉동기와 흡수식 냉동기를 동일한 IT부하와 냉각 용량 조건에서 경제성 및 기술적 적합성 측면에서 초기투자비, 연간 운영비, 시스템 신뢰성, 미래 기술 호환성을 비교?분석하였다. 주요 결론은 다음과 같다.
- 중온수 흡수식 냉동기 시스템은 전기식 냉동기 시스템 대비 초기투자비 약 232%, 운영비 약 539% 증가로 불리함을 보였다. 낮은 COP로 인한 냉각탑, 펌프 용량 증가는 공간과 인프라 부담을 가중시켰으며, 중온수 요금과 상수도 비용은 전력비 절감을 상회하였다.
- 중온수 흡수식 냉동기 시스템은 외부 열원 의존성과 공급 불안정성으로 인해 100% 백업시스템이 필수적이며, 배관 노후화 및 유량 변동 등은 무중단 운영이 요구되는 데이터센터 환경에서 치명적인 약점으로 작용한다.
- 냉각 기술 발전과의 호환성 측면에서 AI 데이터센터의 고밀도 발열 해소를 위한 수냉식 냉각 기술 확산에 따라 40℃ 이상 고온 냉수 활용이 증가하고 있으나, 중온수 흡수식 냉동기는 이러한 기술적 패러다임 변화에 대응하기 어려운 구조적 한계를 가진다.
종합적으로, 본 연구는 40 MW급 데이터센터의 사례 분석을 통하여 데이터센터의 냉각 시스템으로는 전기식 냉동기를 기반으로 하는 구성이 유지관리비와 초기투자비용 측면에서 합리적인 대안인 것으로 확인하였다. 본 연구 결과는 집단에너지 사용 고시지역 내 향후 대규모 데이터센터 냉각 시스템 설계와 에너지 정책 수립 과정에서 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 지역난방 의무사용 정책과 실제 운영 현실 간의 문제점을 선제적으로 검토하여 완화하는 데 일정 부분 기여할 수 있을 것으로 사료된다. |
| 요약2 |
The rapid growth of artificial intelligence (AI) and high-performance computing (HPC) has led to a sharp increase in electricity demand at large-scale data centers. In Korea, recent extensions of mandatory district heating and cooling (DHC) policies for these facilities have raised questions about the best cooling system options. This study evaluates and compares an electrical chiller system (ALT-1) and a medium-temperature absorption chiller system (ALT-2) for a 40 MW data center in Incheon. The analysis examines capital expenditure (CAPEX), annual operating expenditure (OPEX), system reliability, and compatibility with emerging cooling technologies. The results indicate that ALT-2, with a coefficient of performance (COP) of 0.736, requires significantly larger auxiliary equipment than ALT-1, which has a COP of 8.600. This difference results in a 232% higher initial investment for ALT-2. Additionally, the annual OPEX for ALT-2 is 539% greater due to the high cost of medium-temperature hot water. Its reliance on external thermal sources, the need for full backup capacity, and incompatibility with high-temperature liquid cooling further limit its applicability. Therefore, electrical chillers are the more cost-effective and reliable choice for large-scale data centers. These findings offer practical insights for future system design and policy development in regions with mandatory DHC supply. |
