데이터 센터의 일반 가이드라인

서버 및 스토리지 고려사항

대부분의 IBM® 서버 및 스토리지 제품은 시스템의 앞면을 통해 차가운 공기를 불어 넣고 뒷면을 통해 뜨거운 공기가 배출되도록 설계되어 있습니다. 가장 중요한 요구사항은 장비 앞면으로 유입되는 공기 온도가 IBM 환경 스펙을 초과하지 않도록 하는 것입니다. 서버 스펙 또는 하드웨어 스펙 시트에서 환경 요구사항을 참조하십시오. 공기 입구와 배출 영역이 종이, 케이블 또는 다른 장애물로 막혀있지 않은지 확인하십시오. 서버를 업그레이드하거나 수리할 때, 장치가 실행 중인 동안 커버를 제거한 상태로 있을 수 있는 허용된 최대 시간을 초과하지 않도록 하십시오(시간이 지정되어 있는 경우). 작업이 완료된 후에는 모든 팬과 방열판, 에어 배플을 다시 설치하고 IBM 문서에 따라 다른 장치도 다시 설치하십시오.

IBM을 포함한 제조업체들은 ASHRAE 서적, "Thermal Guidelines for Data Processing Environments"(2004년 1월자)에서 제안한 형식으로 열부하에 대해 보고하고 있습니다. 이 데이터는 열부하 균형 조절에 대해 사용하기 위한 것이긴 하지만 여러 애플리케이션이 일시적이며 열을 일정한 비율로 방출하지 않으므로 냉각 공급과 수요의 균형을 맞추는 데 이 데이터를 사용하는 경우에는 주의가 필요합니다. 향후 확장을 위한 고려사항을 포함하여 열부하에 대해 장비와 애플리케이션이 어떻게 작동하는지에 대한 이해가 필요합니다.

랙 또는 캐비닛 고려사항

IBM Enterprise 19인치 랙은 랙에 설치된 장비를 통해 최대한의 통풍이 가능하도록 설계되었습니다. 랙 장착형 장비에서는 차가운 공기가 앞면으로 들어가고 뜨거운 공기가 팬을 통해 뒷면으로 배출됩니다. 대부분의 IBM 랙은 구멍이 뚫린 뒷면 도어가 장착되어 있고 앞면 도어에도 선택적으로 구멍이 뚫려 있습니다. 일부 랙에는 랙에서 소음이 방출되는 것을 줄이기 위해 선택적으로 흡음 처리가 되어 있습니다. 비IBM 랙을 사용하는 경우, 구멍이 없는 도어 또는 많은 장식이 있는 유리 도어는 권장되지 않습니다. 이러한 도어를 사용하면 랙의 통풍이 저하되기 때문입니다.

랙 뒷면을 통해 빠져나간 뜨거운 공기가 랙 앞면으로 재순환되는 것을 막아야 합니다. 공기 재순환을 예방하기 위해 취할 수 있는 조치에는 두 가지가 있습니다. 첫째, 랙에 장착되어 배송된 장비가 점유하지 않는 랙의 빈 공간을 필러 또는 블랭킹 패널을 사용하여 채워야 합니다. 랙 내부의 공기 재순환을 막는 데에는 1U 및 3U 필러 패널이 사용됩니다. 랙에 설치된 필러 패널이 없는 경우 IBM에게서 구할 수 있습니다.

둘째, 모든 랙 주위로 적절한 작동 공간을 두십시오. 서버 스펙 또는 하드웨어 스펙 시트에서 공간 요구사항을 참조하십시오. 바닥 레이아웃은 하나의 랙의 뒷면에서 방출된 뜨거운 공기가 다른 랙의 앞면 공기 유입구에 들어가는 것을 허용해서는 안됩니다.

마지막으로, 또 다른 중요한 요소는 케이블을 적절히 관리하여 랙의 통풍을 극대화하는 것입니다. 공기가 랙을 통해 이동하는 것을 방해하지 않는 방식으로 케이블을 아래에 놓고 묶어야 합니다. 이러한 저항은 장비를 통해 흐르는 공기의 용적을 상당히 줄일 수 있습니다.

팬으로 보조하는 랙 또는 캐비넷을 주의하여 사용하십시오. 캐비넷에 설치된 장비의 양에 따라 캐비넷의 송풍기는 장비가 필요로 하는 양에 미치는 못하는 유량으로 제한할 수 있습니다.

공간 고려사항

10년 이내에 설계되고 완공된 데이터 센터는 일반적으로 캐비닛당 3KW의 열부하를 냉각할 수 있습니다. 이러한 설계에는 18 - 24인치 높이의 이중 바닥 강제 환기, 8 - 9피트의 실내 천장 높이, 방 주변에 분포된 컴퓨터실 냉방(CRAC) 장치가 수반됩니다. IT 장비는 전체 데이터 센터 공간의 약 30 - 35%를 차지합니다. 나머지 공간은 여백(예를 들어, 이동 통로, 서비스 여유 공간), 배전 장치(PDU), CRAC 장치를 위해 사용합니다. 최근까지 열부하 평가, 장비 레이아웃, 공기 전달 경로, 열부하 분산, 바닥 타일 시공, 개구부에 대해서는 크게 관심을 갖지 않았습니다.

설치의 전체 열부하 평가

전반적인 사용자 환경 균형점을 판별하기 위해 전체 열부하 평가가 수행되어야 합니다. 평가의 목적은 설치하려는 또는 설치한 부분에 대한 열부하를 처리하기 위해 중복성을 포함하여 충분히 합리적으로 냉각을 하고 있는지 확인하기 위해서입니다. 이 평가를 수행하는데 몇 가지 방법이 있지만 가장 일반적인 방법은 아이빔, 공기 흐름 막힘 또는 CRAC 장치 위치로 정의된 논리 섹션의 열부하와 냉각을 검토하는 방법입니다.

장비 레이아웃 및 공기 전달 경로

ASHRAE 서적, "Thermal Guidelines for Data Processing Environments"(2004년 1월자)에 설명된 더운 통로, 차가운 통로 배열을 활용해야 합니다. 다음 그림에서 데이터 센터 내부의 랙은 더운 통로와 차가운 통로 사이에 배열되어 있습니다. 차가운 통로는 두 열의 랙으로 구분된 구멍 뚫린 바닥 타일로 구성되어 있습니다. 구멍이 뚫린 바닥 타일로부터 들어오는 찬 공기는 타일을 나와서 랙 전면부로 들어가게 됩니다. 각 랙의 유입구(각 랙의 앞면)는 차가운 통로를 향합니다. 이 배열로 인해 랙의 후면에서 나오는 더운 공기가 CRAC 장치로 돌아가므로, 랙에서 방출된 더운 공기가 랙의 공기 유입구로 다시 돌아가 순환하는 것을 최소화합니다. CRAC 장치는 더운 공기가 CRAC 장치로 돌아오기 쉽게 하고 차가운 통로에 대한 정지 압력을 최대화하기 위해 더운 통로의 맨 끝에 배치됩니다.

데이터 센터의 열부하 관리의 핵심은 랙의 공기 유입구 온도를 제조업체의 사양에 맞추는 것입니다. 차가운 통로의 구멍 뚫린 타일에서 나오는 차가운 공기가 랙에서 필요한 만큼 차가운 기류가 되지 않을 수도 있으므로 이 경우 다른 공기가 이중 바닥의 다른 영역에서 오게 되고 차갑게 냉각되지 않을 수 있습니다. 다음 그림을 참조하십시오. 대부분의 경우 기류는 랙의 바닥으로 보낸 다음에 랙의 맨 위로 유입되므로 시스템 후면의 더운 공기와 다른 영역의 공기가 섞이게 됩니다. 행의 끝에 있는 랙의 경우 랙 후면에서 배출된 뜨거운 기류가 랙의 측면을 지나 전면으로 이동합니다. 이러한 흐름의 패턴은 실제 데이터 센터와 흐름 모델링에서 관찰되었습니다.

최상의 냉각 기류 분산이 이뤄지지 않은 데이터 센터의 경우 다음 그림에서 특정 열부하에 대해 적합한 냉각 기류를 제공하기 위한 안내를 제공합니다. 차트는 데이터 센터에서 최악의 위치를 고려하며 IBM 고성능 장비에서 필요로 하는 최대 온도 사양을 충족하기 위한 요구사항입니다. 고도 정정 내용은 차트의 맨 아래 부분에 있습니다.

랙에 공기를 공급하는 가장 일반적인 방법은 시스템 공기 분배에서 참고할 수 있습니다.

열부하 분산

성능 향상과 함께 동반되는 열부하 요구로 인해 데이터 센터에서는 3KW를 초과하는 열부하 부근에 뜨거운 지점이 나타나게 됩니다. 설비 소유자는 열부하가 높게 발생하는 장비의 대규모 배치에 대해 냉각 계획을 세우는 것이 더 어려워진다는 것을 알게 됩니다. 기본적으로 두 가지의 서로 다른 접근 방법을 통해 대형 하이엔드 서버 또는 스토리지를 배치할 수 있습니다.

• 최대 열부하 요구사항에 대해 충분한 냉각 기능을 데이터 센터 전체에 제공합니다.
• 제한된 지역에서 냉기를 늘리는 기능을 사용하여 데이터 센터 전체에 평균적인 냉각 용량을 제공합니다.

옵션 1은 가격이 매우 비싸므로 새 건축물에 더 도움이 됩니다. 옵션 2의 경우 기존 데이터 센터의 냉각을 최적화하기 위해 여러 가지 작업을 수행할 수 있고 제한된 섹션에서 냉각 능력을 높일 수 있습니다.

권장되는 방법 중 하나는 고급 랙의 전면부에 개방 및 흐름 비율이 높은 바닥 타일을 배치하는 것입니다. 다른 권장사항은 고급 랙의 뒷면에서 배출된 더운 공기가 장비실의 다른 부분에 있는 랙의 공기 유입구로 되돌아가기 전에 이 배출된 공기를 배출 즉시 제거할 수 있는 특수 장치를 제공하는 것입니다. 이를 위해서는 특수 칸막이를 설치하거나 CRAC 장치로 공기가 바로 돌아가게 덕트를 설치해야 합니다. 이 권장사항을 수행하는 데 바닥 아래의 동적인 정지 압력 및 기류 분산에 좋지 않은 영향을 끼치지 않도록 하려면 세심한 엔지니어링이 필요합니다.

바닥 공간에 문제가 없는 센터에서 전체 이중 바닥이 일정한 냉각 레벨을 유지하도록 설계하고 랙 수를 줄이거나 바닥의 캐비닛당 기능을 충족하도록 랙 간에 거리를 많이 두는 것이 가장 유용합니다.

바닥 타일 배치와 개구부

구멍 뚫린 타일은 차가운 통로에 장비의 흡입구를 따라 배치해야 합니다. 공기가 아무리 더워도 구멍 뚫린 타일을 더운 공기 통로에 배치하면 안됩니다. 설계상 더운 통로는 온도가 높습니다. 더운 통로에 구멍 뚫린 타일을 놓으면 인위적으로 CRAC 장치로 돌아오는 공기 온도를 낮추므로 효율성과 사용 가능한 용량이 감소합니다. 이 현상으로 인해 데이터 센터의 열점 문제가 발생합니다. 구멍 뚫린 타일을 CRAC 장치에 너무 가까이 놓지 않아야 합니다. 대개 장치의 약 6개 타일 내에서 흐르고 풍속이 분당 약 530피트를 초과하는 이중 바닥 아래의 영역에서는 차가운 공기를 위로 전달하려는 의도와 반대로 실내 공기가 이중 바닥으로 빨려 들어가는 위치에서 벤튜리 효과가 발생할 수 있습니다.

다음 그림에는 다양한 개방 비율 등급의 바닥 타일에 대한 용적 유량이 표시됩니다.

일반적인 데이터 센터의 바닥 타일은 100과 300cfm 사이에서 제공됩니다. 이 문서에서 제시하는 일부 가이드라인을 활용하는 유량 최적화를 통해 500cfm만큼의 유량을 실현할 수 있습니다. 타일당 700 - 800cfm의 유량은 가장 높은 개방 비율 등급의 타일에서 가능합니다. 바닥 타일은 장비의 흡입구 위치가 있는 차가운 통로에 정렬되어야 합니다.

데이터 센터 공간에서 장비에 차가운 공기를 바로 전달하는 목적이 아닌 이중 바닥의 틈은 브러시 조립품 또는 다른 케이블 틈 자재(예: 폼 시트, 방재 쿠션)를 사용하여 완전히 봉인해야 합니다. 봉인해야 하는 다른 틈은 데이터 센터 주변 벽, 바닥 아래, 천장에 있는 구멍입니다. 모든 틈을 봉인하면 바닥 아래의 정지 압력을 최대화하는데 도움이 되며 필요한 차가운 통로에 최적의 기류를 보내고 CRAC 장치로 사용되지 않은 공기가 돌아와 짧게 순환되는 경우를 제거하는데 도움을 줍니다.