[운영가이드] kt cloud 데이터센터 냉동기 원리와 냉각 효율 최적화 방법

AI·HPC 수요 급증으로 랙당 전력 밀도가 40~100kW 이상으로 치솟으면서, 데이터센터의 열 관리는 가용성을 결정짓는 핵심 과제가 됐다. 발열을 신속히 제거하지 못하면 스로틀링(Throttling)에 따른 성능 저하, 나아가 장비 셧다운으로 이어지기 때문이다.

냉동기(Chiller)는 크게 두 종류로 나뉜다.

• 공랭식(Air-Cooled Chiller): 대형 팬으로 열을 대기 중에 방출. 구축은 간단하나 고온 외기에서 효율이 급감하고 대규모 용량 대응에 한계가 있다.
• 수랭식(Water-Cooled Chiller): 냉각탑(Cooling Tower)을 통한 냉각수로 열을 제거. 초기 배관 공사가 크지만 높은 COP와 압도적 냉방 용량을 제공하며, 1,000~2,000RT급 터보 냉동기가 대형 데이터센터에 사용된다.

냉동기 내부에서는 냉매가 압축→응축→팽창→증발의 4단계 사이클을 반복한다. 증발기에서 데이터센터 환수의 열을 흡수해 7°C 수준의 냉수를 생산하고, 이 냉수가 서버실 내 CRAC/CRAH 유닛을 거쳐 서버의 열을 흡수한 뒤 다시 냉동기로 돌아오는 중앙 냉수식 냉방 구조다.

냉각 효율 최적화를 위한 핵심 운용 포인트로는 냉수 공급 온도(CHWS) 상향 조정, 냉각수 온도와 냉각탑 효율 관리, 부분 부하 운전 효율(IPLV) 고려한 다중 냉동기 운영, 핫아일/콜드아일 분리 및 기류 관리 등이 제시된다. COP와 PUE 지표를 지속적으로 모니터링해 불필요한 에너지 소비를 줄이는 것이 안정적 서비스 운영의 기반이 된다.