데이터센터 기본용어-4

Emergency Power System

국내의 경우 건축법, 소방법에 의해 요구되는 비상전원 설비입니다. 상용전원이 정전되었을 때 비상조명, 승강기, 소화 설비, 급/배수시설, 비상 설비 등에 일정 시간 동안 비상 전원 공급이 가능한 비상발전기 또는 배터리 설비 등이 이에 포함됩니다.

 

소방법에서는 상용전원 정전 시 비상발전기는 자동으로 기동 되고 10초 이내에 전압을 확립해 30분 이상 안정적인 전원을 공급해야 하며 비상용 엘리베이터는 120분간 전원을 공급해야 합니다.

(병원 설비는 10시간 이상)

 

비상발전기는 병원, 사업용 통신 설비, 7층 이상의 연면적 2,000m² 이상의 건축물 및 지하층 바닥면적 합계가 3,000m² 이상의 건축물에 의무적으로 설치되어야 합니다.

데이터 센터의 경우 건축물 규모에 따라 의무 대상이 될 수 있으나, 거의 모든 데이터 센터에서는 수전용량 이상의 발전기 설비를 설치하여 상용전원 정전 시에도 건물 내 모든 설비가 100% 비상 전원공급이 가능하도록 구성하며 발전기 연료 또한 최소 12~48시간 이상 백업이 가능하도록 연료탱크 (Fuel tank)를 설치하는 게 일반적입니다.

 

EPO (Emergency Power Off)

비상 전원 차단 스위치로 전기적인 위험을 감지하거나 전기실과 같은 곳에 화재 발생 시 모든 전기 설비의 전원을 차단하고 화재를 진압할 수 있도록 하는 비상 전원 차단 스위치입니다.

유럽의 주요 선진국이나 북미의 경우 안전을 우선시하기 때문에 전기 설비에 EPO 스위치 구성을 의무화 하고 있습니다. 하지만 이로 인해 EPO가 데이터 센터의 주요 전원 장애 원인 중 하나가 되고 있어 가능한 EPO 설치를 회피하는 데이터 센터들이 늘어나고 있습니다.

미국의 경우 NEC (National Electric Code)에서 데이터 센터나 통신 센터에 한해서 EPO 적용에 대한 예외를 두고 있습니다. 그 외 발전기, UPS 등 전원공급 설비로 간주되는 전기 설비는 기기별로 EPO가 설치되어 설비 이상 시 설비 단위에서 긴급 비상 정지가 가능하도록 하고 있습니다.

 

Fuel Cell

연료전지는 전기분해의 역반응으로 수소와 산소를 반응시켜 전기를 생산하는 장치입니다. 아래 그림과 같이 연료전지에 수소와 공기를 주입하면 수소는 Anode에서 백금과 촉매반응을 통해 이온으로 분리되어 (H₂ → 2H++2e-, 수소의 산화) 2H+ 양이온은 전해질을 통해 양극으로 흘러가고 2e- 음이온은 음극을 통해 외부에 전기에너지를 전달합니다.

 

Cathode에서는 양이온과 음이온 그리고 산소가 결합하여 순수한 물이 만들어지고 외부로 배출됩니다. (2H++2e-+1/2O₂ → H₂0, 산소의 환원)

 

연료전지 : 수소(H₂) + 산소(O₂) → 물(H₂O) + 전기

전기분해 : 수소(H₂) + 산소(O₂) ← 물(H₂O) + 전기

 

연료전지-원리

연료전지는 내연기관 (Internal Combustion Engine)과 달리 온실가스를 배출하지 않아 친환경 전원 설비로 분류되며 시스템 효율도 태양광이나 디젤엔진에 비해 매우 높은 편입니다. 현재 국내에도 연면적 1,000m² 이상의 공공 및 서울시의 신축 리모델링 건물에 대해 "신재생 에너지 발전" 의무화 정책이 적용 중이며 점진적으로 확산 적용될 것입니다.

신재생 에너지 (New & Renewable Energy)에는 태양광/태양열, 풍력, 조력, 지열, 연료전지 등이 있습니다. 그나마 태양광이 현실적이나 태양광은 공간 효율성이 매우 떨어지기 때문에 설치 공간 및 시스템 효율이 높은 연료전지가 선호될 것으로 보입니다.

 

현재 발전용 연료전지는 고체 산화물 (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell), 인산형 (PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell), 고분자전해질 (PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) 타입의 연료전지가 대표적입니다.

 

인산형 및 고분자전해질 타입의 연료전지는 주 촉매제로 고가의 백금을 사용하고 있으며, 고체산화물 연료전지는 백금보다 경제적인 페로브스카이트를 주 촉매제로 사용하며 가장 높은 전력효율을 가지고 있습니다.