데이터센터 UPS 시스템의 에너지 효율 및 안정성 향상 방안에 관한 연구

Abstract

데이터센터는 IT 서비스를 제공하는 시설로 전기, 공조 및 소방 등의 기반 설비를 갖추어 효율적인 서비스를 제공하는 시설이다. 최근 ICBM 서비스 즉, IoT(사물인터넷), Cloud(가상화 플랫폼), Big Data(방대한 양의 데이터), Mobile(이동통신) 그리고 AI(인공지능) 등의 기술 발전과 함께 사회적·경제적으로 디지털 서비스의 전환이 가속화됨에 따라 데이터센터의 수요도 증가하고 있는 추세이다.

이러한 데이터센터는 네트워크 서비스 제공과 함께 데이터를 보관, 소통하는 IT 서비스의 핵심 시설로 서버, 스토리지 등 수 많은 IT 장비와 과열을 방지하기 위한 냉각장치가 24시간 365일 운영되는 전력 다소비 시설로서 전기에너지의 효율적인 이용이 요구된다. 아울러 재난, 장애 발생으로 인해 데이터센터의 서비스가 중단될 경우 사회적·경제적인 피해로 직결되어 인적 또는 물적 피해, 대규모의 재산적 손실을 야기 할 수 있는 만큼 서비스 안정성이 중요하다.

서버, 스토리지 등 IT 장비의 전원은 서비스 연속성을 위해 무정전, 고품질의 전력을 제공하는 무정전 전원장치(Uninterruptible Power Supply, UPS)를 사용하고 있으며, 일반적으로 ON-LINE 방식의 AC(교류) UPS를 널리 사용하고 있다. 최근에는 AC UPS의 전력 다변환에 따른 효율을 개선하고자 RACK 기반의 DC(직류) UPS, 리튬이온 배터리를 적용하여 운영하고 있다. 평상 시에는 KEPCO 상용 전원을 공급하고, 정전 등 비상 시 배터리에 저장된 에너지를 사용하여 IT 장비에 전원을 공급, 무정전을 유지한다. 본 논문에서는 데이터센터 UPS 시스템의 가용성과 신뢰성을 유지함과 동시에 지속 가능한 합리적이고 효율적인 에너지 사용 방안과 리튬이온 배터리의 화재 등 재난 안정성 강화 방안을 제안하였다. |

A UPS in a data center is a crucial power supply for service continuity. In the event of a disturbance or blackout of utility power, the energy stored in the battery is used to supply power and maintain quality, and generally use an ON LINE static UPS.

In this paper, a typical AC UPS system applied to a data center and an OCP RACK-based DC UPS system were compared, and power conversion, inefficient use of battery energy, and battery fire and explosion were reviewed.

To improve loss due to power conversion, an LVDC UPS system using a power supply method using a DC distribution network was proposed, and through this, power loss was reduced and fire safety was improved by separating lithium-ion batteries with fire-resistant construction. In addition, it aims to save data center energy by discharging batteries during peak time and Maximum load times power and recharging batteries during light load times.

For the application of LVDC UPS, it is necessary to continuously review and research safety and quality, such as the standard value of supply voltage and arc suppression for DC distribution network application.