데이터센터 공조설비 구성 및 데이터센터 냉각설계 가이드

본 문서는 데이터센터 공조설비 중심으로 CRAC/CRAH, 칠러 시스템, 공기 흐름 제어, 고밀도 냉각, 누수 감지, DCIM 연동까지 실무 관점으로 정리했습니다. 또한 안정적인 데이터센터 냉각설계를 위해 운전·감시·장애 대응 기준을 함께 제시합니다.

데이터센터 기계·공조설비 = “항상 고장 없이, 멈추지 않고, 낭비 없이 서버를 식히는 시스템”

1️⃣ 냉각(공조) 시스템 – 핵심 중의 핵심

서버가 24시간 발열하므로 연속·중복·정밀 냉각이 필요합니다.

① 정밀공조기 (CRAC / CRAH)

CRAC (Computer Room Air Conditioner)
DX 방식(냉매 직접 냉각)
CRAH (Computer Room Air Handler)
냉수(Chilled Water) 방식
특징
온도 ±1℃, 습도 ±5% 제어
24×7 연속 운전
N+1 / 2N 이중화 구성

② 냉동기(Chiller) 시스템

대규모 데이터센터 필수

구성
냉동기(Chiller)
냉수펌프 / 냉각수펌프
냉각탑(Cooling Tower)
방식
수랭식(고효율, 대형 DC)
공랭식(중소형 DC)

③ 공기 흐름 제어 (Air Management)

Hot Aisle / Cold Aisle 구성
컨테인먼트
Cold Aisle Containment (CAC)
Hot Aisle Containment (HAC)
목적
냉기/열기 혼합 방지
PUE 개선

2️⃣ 차세대·고밀도 대응 냉각 기술

AI·GPU 서버용 (랙당 30~100kW 이상)

① 인로우 쿨링(In-Row Cooling)

랙 사이에 냉각기 설치
국부 고밀도 대응

② 리어도어 열교환기(RDHx)

랙 후면에 열교환기 장착
기존 공조와 병행 가능

③ 액침 냉각(Immersion Cooling)

서버를 절연액에 직접 담금
초고밀도·초고효율
현재는 일부 하이퍼스케일/AI 전용

3️⃣ 환기·외기 시스템

① 외기 처리 설비 (OA / AHU)

신선 공기 공급
압력 균형 유지

② 프리쿨링(Free Cooling)

외기 온도가 낮을 때 냉동기 우회
연간 전력 절감 핵심 요소

4️⃣ 배관 설비 (기계설비의 뼈대)

냉수 배관
냉각수 배관
응축수 배관
드립 트레이 + 누수 감지
👉 누수는 데이터센터 최대 리스크
→ 이중 배관 + 누수센서 필수

5️⃣ 제어·모니터링 설비

① BMS / DCIM 연동

온도, 습도, 차압
유량, 밸브 상태
에너지 사용량

② 자동 제어

서버 부하에 따른 냉각량 자동 조절
AI 기반 최적화(대형 DC)

6️⃣ 소방 연계 기계 설비

가스계 소화설비 연동
화재 시 공조 자동 정지
연기 배출 제어

7️⃣ 신뢰성 기준 (Tier 기준)

항목
Tier III 이상
냉각 설비 N+1 이상
냉동기 이중 계통
펌프 듀얼 전원
배관 Loop 구성
유지보수 무정지

데이터센터 냉각설계 핵심 체크포인트

데이터센터 공조설비 구성은 CRAC CRAH 역할 분리와 칠러 시스템 용량 계획을 함께 검토합니다.
DCIM 연동 기준으로 온도·습도·유량·전력 데이터를 단일 화면에서 관제합니다.
고밀도 랙 구간은 데이터센터 냉각설계 기준으로 In-Row, RDHx, 액침 옵션을 병행 검토합니다.