최근 급속도로 진행된 디지털화로 매일 엄청난 양의 데이터가 쏟아져 나오면서 데이터를 저장하고 관리하는 데이터센터의 역할이 그 어느 때보다 중요해지고 있다.

하지만 데이터센터는 매일 24시간 꺼지지 않고 서비스를 제공하고 ICT(정보통신기술) 장비가 방출하는 열기를 냉각하기 위한 장비들로 인해 전기사용량과 탄소배출량이 급증하고 있다.

전 세계 데이터센터는 매년 약 200TWh(테라와트시)의 전력을 사용하고 있다. 이는 전 세계 전체 전력사용량의 1%에 해당되며, 온실가스 배출량의 2%를 차지하고 있는 것으로 알려졌다.

그만큼 데이터센터 전반에 요구되는 에너지 저감 및 탈탄소화 등 친환경 설계는 데이터센터 인프라 솔루션 기업들의 과제가 되고 있다.

공기분자 모멘텀 이용 강제대류로 기기열 배출

최근 기존 냉각시스템 대비 최소 30%, 최대 50% 가까이 전력 소모를 줄일 수 있는 ‘데이터센터 냉각시스템’을 시장에 선보이며 가시적인 성과를 올리고 있는 기업이 화제다.

올스웰(대표 강연수)이 상용화한 ‘IDC(인터넷데이터센터)용 공기유동제어 냉각시스템’은 ICT 장비들이 배출하던 열기를 공기조화기나 냉동기 등을 사용해 관리하던 기존 냉각시스템과 달리 순수 외기와 공기유동제어 기술만으로 PUE 1.2 이하를 달성했다.

강연수 대표는 “PUE는 데이터센터의 운영 효율을 평가하는 전력효율지수로 1에 가까울수록 전력효율이 높다는 의미”라며 “이 수치에 큰 영향을 미치는 것이 냉방효율로 개선을 위해서는 기존의 냉각 설계방식으로는 달성하기 어렵다”라고 말했다.

IDC용 공기유동제어 냉각시스템의 핵심은 공기분자의 모멘텀을 이용해 강제 대류로 기기 열을 밖으로 배출하는 기술이다. 공기의 거동을 분자단위로 설계하고 필요한 곳에 덕트를 통해 최적의 양 만큼씩 일정하게 분배한다. 센터 내부공간이 아닌 셀(Cell)별 공기유동과 열 배출을 통해 냉각효율을 극대화하는 것이다.

강연수 대표는 “기존의 냉매 압축과 팽창에 의한 냉각방식이 아닌 공기유동을 제어하는 환기 설계방식만으로 일정 수준의 온도관리와 미세먼지 관리가 가능하다”라며 “데이터센터 내 GPU 및 CPU의 적정 운전 온도 등을 감안해 사각지대가 없는 공기 순환구조를 만들어 기존 시스템 대비 최소 30%, 최대 50% 가까이 전력사용량 감소를 기대할 수 있다”라고 말했다.

또한 “냉동기 등 냉각을 위한 공조시스템이 불필요함에 따라 약 30~40%의 시설투자비 절감 효과와 함께 기존 시설 교체의 경우 설비 설치공간에 대한 제약이 상당 부분 해소될 수 있다”라고 덧붙였다.

지프스클라우드 IDC 에너지절감 프로젝트에 설계반영

올스웰의 ‘IDC용 공기유동제어 냉각시스템’은 인천 영종도에 구축 중인 지프스클라우드 IDC 에너지절감 프로젝트에 설계 반영돼 있다. 설계 전에 자체 냉각시스템의 CFD 시뮬레이션을 통해 서버 열량에 따른 팬 용량과 공기 분배를 위한 디퓨저 및 후드의 크기, 슬롯 크기와 간격 등 다양한 상황을 테스트하고 최적의 공기유동제어 냉각시스템을 도출해냈다. 시뮬레이션의 서버 조건은 열량 총 1200W(CPU 500W, GPU 700W)이고 CPU(중앙처리장치)와 GPU(그래픽처리장치)의 방열판 간격 2mm, 급기와 배기설비로 프로그래밍됐다. 냉각시스템은 팬을 통해 35℃의 급기가 디퓨저(슬롯 3개)와 후드(슬롯 4개)를 통해 일정한 풍량으로 분배돼 공급되고 반대편으로 43.7℃의 배기열이 일정한 풍량으로 배출된다. 이때 서버 내 온도는 CPU 53℃, GPU 56℃의 적정온도를 유지했다.

강연수 대표는 “소형 IDC의 서버용 전력사용량 900kW를 기준으로 했을 때 공기정화기와 공기유동을 이용한 ‘공기유동제어 냉각시스템’ 의 소모전력은 180kW인 반면 기존 공기조화기나 냉동기를 적용하면 486~502kW로 3배 이상 저감 가능하다”라며 “순수 냉각비용만 고려했을 때 PUE는 1.2로 기존 냉각시스템(PUE 1.54~1.56)보다 전력효율이 월등하게 나오면서 IDC 에너지절감 프로젝트에 설계 반영됐다”라고 밝혔다.

이어 강 대표는 “우리나라 기후조건을 고려할 때 굳이 인터넷데이터센터(IDC)에 냉동기를 이용해 냉각시스템을 운영할 필요가 없다”라며 “우리 보유기술이 기업의 ESG 경영에 부합하는 만큼 올해를 기점으로 데이터센터 냉각시스템 시장으로 마케팅을 강화할 계획”이라고 말했다.

공기유동제어기술, 제조현장의 공기질 개선 위해 개발

올스웰의 공기유동제어기술은 처음엔 철강, 자동차 등 제조현장의 공기질 개선을 위해 개발됐다.

강연수 대표는 “철강회사에 근무하던 2010 년 무렵, 공장 내부에 부유하는 각종 배출물질을 효율적으로 제거하는 공기유동 제어기술을 접한 후 이 기술을 활용하면 환경을 보호하면서도 안전하고 생산성 높은 공장을 만드는 데 일조할 수 있다고 판단해 다니던 회사에 사표를 제출하고 2015년 5월에 올스웰을 설립했다”라고 창업 배경을 밝혔다.

올스웰의 공기유동 제어기술은 표준화된 단일 정화설비를 제공하는 것이 아닌 작업 공간 전체의 공기질 및 배출 농도 관리와 오염 물질의 특성과 발생량을 고려한 시스템이 특징이다.

강 대표는 “그 당시 선진국들은 제조현장의 공기질을 개선하고자 하는 움직임이 활발했지만 우리나라는 관련 기술을 다루는 기업도 없 었을뿐더러 시장도 제대로 형성돼 있지 않았었다”라며 “공기유동제어기술을 활용해 진단부터 설계, 시공, 결과 도출까지 토탈 솔루션을 제공 하는 업체는 올스웰이 국내 유일한 기업일 것”이라고 강조했다.

올스웰은 국내 철강, 자동차, 중공업, 건설기계 생산기업의 협력사로 등록을 하고, 철강업체 공정에 공기유동제어 솔루션을 적용하는 등 실적이 쌓이면서 해외에서도 반응이 오기 시작했다. 설립 4년 만인 2018년 5월 세계 2위 이자 중국 1위인 철강기업 ‘바오산 강철’에 약 85만 달러 규모의 첫 수출 계약을 체결하며 공기유동 제어기술에 대한 신뢰성을 입증받으며 해외 진출의 교두보를 마련했다.

이후 올스웰은 바오산 강철 프로젝트에서 미세먼지 원인 물질 제거 및 시스템 성능에 대한 7가지 보증 항목을 완벽하게 만족시키며 안산 강철, 수도강철, 사강그룹 등 중국 10위권 내 철강기업들과 기술교류 및 기술협약을 활발히 진행하고 있다. 또한 자동차 및 기계설비 기업 등과도 제조공정에 적용할 수 있는 솔루션 준비작업에 착수할 예정이다.

올스웰은 다양한 분야에 공기유동제어기술 을 응용해 산업현장 배출물질 제거 솔루션뿐 아니라 미세먼지 제거 솔루션, 에너지절감 솔루션, 스마트팩토리 솔루션을 실증화했다. 또 솔루션의 기반이 되는 습식 필터없는 공기정화기(W- S)와 건식 필터없는 공기정화기 (D- ES)를 상용화했으며 최적 공기배분시스템(DSBM)과 정확도 97% 이상의 시뮬레이션 시스템(C D)의 구축을 통한 실증연구도 수행하고 있다.

강연수 대표는 “우리는 설계한 이론값과 현장에서 실제 실증해 구현된 결과의 오차범위가 ±5% 이내로 보장되는 정확한 엔지니어링 설계 기술을 보유하고 있다”라며 “이는 공학적 관 점에서 매우 놀라운 결과로서 고객의 긍정적인 평가를 받고 있다”라고 말했다.

올스웰은 설립 후 단기간에 에너지저장 시스템용 냉각장치, 덕트장치 및 이를 포함하는 환기시스템, 필터없는 미세먼지 제거기, 환기시스템, 모듈형 이동식 집진기 등 국내 특허 18건 등록, 해외 특허 2건 등록 및 12건 출헌 을 통해 기술력을 대외적으로 인정받고 있다.

ESG 경영 부합기술로 국내외 기업들 문의 급증

올스웰은 이런 다양한 솔루션과 제품, 그리고 기술 노하우를 앞세워 산업뿐 아니라 건축물과 생활공간의 미세먼지 및 에너지 저감 솔루션으로 사업영역을 확장하고 있다.

2017년에는 두산중공업과 ESS(Energy Storage System-에너지저장 시스템) 냉각 시스템을 개발하기도 했다. 두산이 사업철수를 하면서 잠시 보류되기는 했지만 지난 2018년 ESS 냉각 관련 기술에 대해 특허를 취득하고 지난해 상용화 기술을 확보했다.

또 대공간 환기 정화 시스템을 개발해 학교 실내체육관에 시범 설치해 그 성능을 입증하고 공공시장에 대한 사업도 확장하고 있다. 특히 2020년 2월에는 서울 글로벌챌린지 프로그램에서 ‘지하철 승강장 부분의 미세먼지저감 프로그램’으로 우승을 차지하기도 했다. 2021년 11월에는 프랑스 베올리아코리아의 의뢰를 받아 한양대구리병원 에너지절감 설계 프로젝트를 수행했다. 송풍량 조절 등을 통해 공조시스템 전체에너지 사용량의 15%를 절감하면서 고객에게 수치화된 ‘성능보증’으로 기술력을 입증하고 있다.

강연수 대표는 “최근에는 친환경 규제 정책 및 ESG 경영이 화두가 되면서 공기유동제어 기술을 통한 에너지절감 솔루션에 대한 문의가 국내외에서 급증하고 있다”라며 “정확도 높은 공기유동제어 기술 설계 및 설비시공 노하우를 활용한 리트로핏 엔지니어링을 통해 점점 강화되는 환경 및 안전 규제에 고객이 빠르고 효율적인 개선이 가능하도록 적극적으로 솔루션을 제안하고 있다”라고 설명했다.

올스웰은 에너지절감 솔루션 분야에서 국내 사업 다각화뿐 아니라 이탈리아 피아트크라이 슬러, 프랑스 베올리아, 르노그룹, 독일 SMS Group 등 유럽의 세계적인 글로벌 기업과 기술제휴를 통해 유럽과 미국 진출도 서두르고 있다.

강연수 대표는 “향후 국내외 유수 업체들과 다양한 프로젝트를 진행하며 ‘탄소중립’ 등 국가 신성장 동력의 한 축을 담당할 수 있도록 최선의 노력을 다할 것”이라고 밝혔다.