🔋 데이터센터 에너지 라이브 모델

근거 — 숫자 뒤의 모델

시뮬레이터가 쓰는 모든 관계식과 출처입니다. 가정으로 표시된 상수는 설명을 위한 보정값입니다.

공기 노드 에너지 균형: 서버가 공기를 데우고 냉각 코일이 열을 냉수로 옮깁니다.

C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]가정: 열용량, 코일 전도도, 칠러 용량, 배터리 에너지는 1MW 홀을 가정한 설명용 값입니다.

물 노드 에너지 균형: 루프의 열용량이 열부하와 칠러 용량의 차이를 완충합니다.

C_w · dT_chw/dt = Q_CRAH − Q_chillers − Q_econ, C_w = 20 m³ × 4186 J/(kg·K)[4]

칠러 효율을 카르노 한계의 일정 비율로 둡니다 — 외기가 더울수록 떨어집니다. 증발 온도는 설정 온도가 아니라 실제 냉수 루프 온도(그보다 2K 낮게)를 따르므로, 칠러 정지 뒤 루프가 데워지면 COP가 잠시 오릅니다.

COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]가정: 열용량, 코일 전도도, 칠러 용량, 배터리 에너지는 1MW 홀을 가정한 설명용 값입니다.

전력 사용 효율: 시설 전체 전력 ÷ IT 전력 (1.0이 이상값).

PUE = P_facility / P_IT[1][12][8]

물 사용 효율. 응축기 공기를 식히는 데 필요한 에너지로 증발량을 계산합니다.

WUE = water (L) / IT energy (kWh); evaporation = m_air · c_p · ΔT / h_fg[2][7]

서버 흡기에 대한 ASHRAE 온도 범위.

recommended 18–27 °C · A1 allowable 15–32 °C[3]

UPS 배터리는 발전기가 넘겨받을 때까지 보호 부하만큼 줄어듭니다.

E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]가정: 열용량, 코일 전도도, 칠러 용량, 배터리 에너지는 1MW 홀을 가정한 설명용 값입니다.

전원이 한 번이라도 전환되면 칠러가 멈추고 재기동해야 합니다.

chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]

전력망 탄소 집약도, 또는 발전기 가동 시 디젤에서 나오는 배출량.

CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]

모델이 쓰는 그 밖의 운영 상수.

chillers 3 × 450 kW, derate 2.5 %/K above 35 °C · adiabatic effectiveness 70 % · loop P-gain 150 kW/K · IT shutdown at 40 °C inlet · manual generator start 3 min · chiller trip reset accepted 15 min after the trip · battery 150 kWh (≈10 min at full load), recharge 10 %/h · UPS η 95 %가정: 열용량, 코일 전도도, 칠러 용량, 배터리 에너지는 1MW 홀을 가정한 설명용 값입니다.

난수: 시드가 고정된 mulberry32 생성기. 사용 분포 — 균등, 지수(역CDF), 정규(Box–Muller), 포아송(Knuth). 시드는 화면에 표시되고 공유됩니다.

출처

1. ISO/IEC 30134-2:2016 Data centres — Key performance indicators — Part 2: Power usage effectiveness (PUE) — ISO/IEC, 2016
2. ISO/IEC 30134-9:2022 Data centres key performance indicators — Part 9: Water usage effectiveness (WUE) — ISO/IEC, 2022
3. ASHRAE TC 9.9 — Thermal Guidelines for Data Processing Environments (recommended inlet 18–27 °C; class A1 allowable 15–32 °C) — ASHRAE, 2021
4. F. P. Incropera et al. — Fundamentals of Heat and Mass Transfer: lumped capacitance, Q = UA·ΔT — Wiley, 2011
5. Y. A. Çengel, M. A. Boles — Thermodynamics: An Engineering Approach — Carnot COP of refrigerators, COP = T_L/(T_H − T_L) — McGraw-Hill, 2019
6. NFPA 110 — Standard for Emergency and Standby Power Systems (Type 10: power restored within 10 s) — NFPA
7. IAPWS — enthalpy of vaporization of water (≈2442 kJ/kg at 25 °C, 2257 kJ/kg at 100 °C) — IAPWS / NIST Chemistry WebBook
8. Directive (EU) 2023/1791 (Energy Efficiency Directive) Art. 12 and Commission Delegated Regulation (EU) 2024/1364 — data-centre reporting — EUR-Lex, 2023–2024
9. Ember — Global Electricity Review 2025: world average grid carbon intensity 473 gCO₂/kWh (2024) — Ember, 2025
10. IPCC AR5 WG3 Annex III — life-cycle emissions of electricity supply technologies (median gCO₂eq/kWh) — IPCC, 2014
11. Schneider Electric (APC) White Paper 179 — Data Center Temperature Rise During a Cooling System Outage — Schneider Electric
12. Uptime Institute Global Data Center Survey 2025 — average annual PUE 1.54 — Uptime Institute, 2025
13. U.S. EPA — Greenhouse Gas Emissions from a Typical Passenger Vehicle: 10,180 g CO₂ per gallon of diesel (≈2.69 kg/L) — U.S. EPA