안녕하십니까 SK 가스의 변재준입니다 저는 오늘 AI 데이터 센터 런지 냉열 솔루션이라는 주제로 이야기

나누도록 하겠습니다 저는 현재 SK 가스의 테크니컬 솔루션 센터라는 조직에서 LNG 냉열 솔루션 TF 담당해서

진행하고 있습니다 오늘은 AI 데이터센터 향 LNG 냉열 솔루션을 주제로 이야기를 드릴 건데 일단 LNG 냉열은 무엇인지 그리고 LNG

냉열을 어떻게 데이터 센터에 공급하는 그리고 LNG 냉열을 데이터센터에 활용을 했을 때 베네핏은

어떤 것들이 있는지 순서로 설명을 드리도록 하겠습니다 먼저 LNG 냉열에 대해서 말씀을 드리겠습니다 LNG 냉열이란 그 말

그대로 쉽게 이야기한 말 그대로 LNG 에서 발생하는 차가운 에너지 콜드 에너지를 말합니다 조금 자세히 한번 설명을

드려 보겠습니다 저희가 가정에서 사용하는 도시 가스는 기체 상태입니다. 그 다른 수요처인 발전소나 산업재도 마찬가지입니다. 그래서 이거를

LNG 기체화, 즉 NG, 천연 가스라고 부릅니다. 이렇게 가정이나 이타 수요처에 기체 상태 LNG를 공급하기

위해서는 LNG 터미널에서는 선행하는 과정들이 있습니다. 첫 번째로 액체 상태의 LNG, LNG 선박을 통해서 LNG 터미널로 입하를 하게

되고 LNG 터미널에 LNG 액체 상태로 LNG 탱크에 저장하게 됩니다. 이 저장된 LNG, 초저온 상태의 액체 상태로 저장되어 있는 이 저장된 LNG를 수요처에

공급하기 위해서는 일단은 펌프를 통해서 이송 과정을 한번 거치게 됩니다. 이제 이제 야기해야 할 LNG 냉열 파트인데요. 이 LNG

냉열이 보시는 장표에 하늘색 박스로 친 이 기화 승온 공정에서 발생을 하게 되는데요. 이 -18도에 이르는 이 차가운

렌지를 이 도로 만들어 주기 위해서는 이 여이 필요합니다. 그래서 이 열원을 보통 LNG 터미널에서는 이 바다에서 해수를

사용하게 되는데 이 해수는 어 계절에 따라서 약 10도에서 28도 수준으로 네 정보가 있습니다. 그래서 이때 이 열교환기 해소 열교

환기라고 이르는 그 그 LNG 온도가 올라가면서 기체 상태의 지로 변경이 되게 되는데 이때 해수는 같은 열교환기에 들어가면서

LNG 터 차가운 냉열을 전달을 받아서 온도가 낮아지게 됩니다. 이렇게 이 148에 5도 기와 성원할인마트

에너지를 LNG 냉열이 정의할 수가 있습니다. 이 현재 해수는 그 LNG 터 냉열 에너지를 전달을 받아서 이 차가워진 상태로 사용되지는 못한 채

일단 바다로 버려지고 있습니다. 그렇기 때문에 이 다양한 사업군에서 이 버려지는 LNG 냉열을 활용하기 위해서 이 활용하는

사랑 적용이 계속 되고 있습니다 다음은 어 다음으로 궁금한 부분이라고 하면 LNG 냉각의 양은 얼마나 되느냐는

것입니다 이 앞서 말씀드렸다시피 를 수요처의 기체 상태로 공급하기 위해서는 온도를 올리고 기화하는

과정이 필요한데요 이 오른쪽 이론 박스에서 보듯이 이 과정은 LNG 냉각이나 열로 구분 어 이때 발생한 L 발생하는

LNG 냉각은 LNG 1톤당 약 0.2MW 수준으로 이론적으로 계산할 수가 있습니다 이제 왼쪽에 있는 그림을 한번 보겠습니다 쪽에 있는 그림은

앞서 말씀드린 LNG 터미널 공정을 이 LNG 냉각을 설명하기 위해서 간략하게 표현한 그림인데요 이 저장 용량이 약 21.5

klm 이 LNG 탱크 1기에서 일반적으로 최대 송출할 수 있는 LNG 양 즉 LNG 송출량은 시간당 약 180톤 수준입니다 그러면 이 시간당 180톤

LNG 어 시간당 180톤 LNG가 마이너스 148도에서 5도로 기화 승온하게 되면 어 180톤 곱하기 앞에서 말씀드렸던 톤당 냉열

에너지 0.2MW 곱하면 36 MW 수준으로 계산을 할 수가 있습니다 그 이는 즉 어 LNG 탱크 1기당 약 36 MW 시간당 냉열을 공급

가능하다라고 할 수가 있겠습니다 이제 다만 여기 그 LNG 송출량이라고 말씀드렸던이 180톤 시간당 180톤 이 숫자는 LNG

펌프의 기기적인 최대 송출량이기 때문에 실제 LNG 터미널에서는 이 기화 송출량이 이지 수요처의 사용량에 따라서

달라질 수 있고 이 때문에 LNG 1기당 공급 가능한 냉열을 일부 변동은 될 수가 있습니다 앞선 장표를 통해서 LNG 냉열이

무엇인지 그리고 LNG 냉열의 양이 얼마나 되는지를 확인을 한번 해봤습니다 그러면 이번에는 LNG 냉열을 활용할 수 있는 사업에 대해서

한번 소개를 드리겠습니다. 그 차가운 온도가 필요한 사업군, 그니까 즉 냉열 에너지가 필요한 사업을 온도 범위에 따라서 나타낸

이쪽 그림입니다. 뭐 액화수소 제조나 공기 액화 분리 같이 아래로 내려갈수록 더 낮은 온도가 필요한

고부가 냉열 활용 사업이라고 할 수 있습니다. 제가 여기서 고부가 말씀드리는 이유는 이 각 산업의 냉열이 필요한

양은 같더라도 이렇게 뭐 -250도, -180도 이렇게 초저온을 생성하기 위해서는 더 많은 전기가 필요하기 때문에 이때 LNG 냉열을 활용하게

되면 조금 더 고부가 사업이라는 의미로 말씀을 드렸습니다. 이 상대적으로 이 아래쪽에 있는 사업보다 상대적으로 덜 낮은

온도가 필요한 사업으로는 대표적으로 LNG 냉열을 활용하는 냉동 창고 사업이 있습니다. 이 LNG 냉열을 활용한 냉동

창고는 식품이나 의약품을 저장 보관하는 냉동 냉장 물류 창고인데 실제로 저희가 과거에 있었던 그

코로나 19 때 이제 백신 같은 부분들도 이 LNG 냉열을 활용하는 냉동 창고에 저장한 이력이 있다고 합니다. 이렇게 이제 냉동 창고

사업은 이 아래쪽 사업이나 이 타 사업에 비해서 이 장소의 제약 없이 좀 사업이 수행이 가능하지만 또 반대로 이

냉동창고 같은 경우에는 이 물류 수요에 따라서 한 렬 사용들이 이제 크게 변동하는 단점이 좀 있습니다. 그리고 마지막으로 설명드릴

이제 오늘의 주제인 데이터 센터입니다. 이 데이터 센터의 LNG 냉열을 활용하는 거는 데이터 센터의 IT 로드의 발열량을 냉 냉각하기 위

위한 목적이기 때문에 이 냉각에 필요한 온도 자체가 이 아래쪽 타 사업군에 비해서 아주 낮지 않습니다.

어찌 보면은 이제 냉각수 정도의 공급을 하는 온도라고 볼 수 있겠죠. 하지만 그래도 데이터 센터는 이

아래 사업군에 비해서 이 필요한 냉량, 그 즉 냉각을 하기 위한 전력이 압도적으로 큰 규모의 경제 사업이라고

할 수 있습니다. 뭐 일례로 일정 수준의 이 냉동 창고의 필요한 냉열 대비 뭐 예를 들어 하이퍼스케일 데이터센터 뭐

클러스터 급 이런 정도의 들어가는 데이터 센터의 필요한 열은 뭐 100배에서 150배 이상까지도 말할 수 있습니다. 그래서

이러한 포인트들 때문에 현재 이제 데이터 센터에 LNG 냉열 기술을 적용하는 것에 대해서 많은 집중을 하고 있습니다. 다음은 이제 LNG 냉열을

어떻게 데이터 센터에 공급하는 스킴에 대해서 좀 설명을 드리고자 합니다. 이 보시는 공급 방식은 저희가 LNG

냉열을 데이터 센터로 공급하기 위해서 처음으로 가했던 공급 스킴입니다. 이 해수 공급 방식인데요. 이 해수 공급 방식은

LNG 기와 승하 발생한 냉 에너지가 이 차가운 해수의 차가운 냉 에너지를 전달하고 이 해수를 바다에 버리지

않고 직접 데이터 센터로 사회 배관을 통해서 공급하는 방식입니다. 이 최종적으로는 이 차가워진 해수를 통해서 DC 데이터센터 내의 열교환기를 통해

데이터센터 내부를 순환하는 냉수와 열교환하는 방식이라고 보시면 되겠습니다. 이 해수 공급 방식 스킴은 이 냉열을 공급하기 위한 냉열

공급자 입장에서는 어 추가 설비를 최소화하기 때문에 운전도 간단하다는 좀 장점이 있습니다. 이 그림에서도 보여지듯이 LNG 터미널 기존 LNG

터미널에서 일부 해수 배관의 계조화, 이 차가운 해수를 데이터 센터로 보내기 위한 펌프 설비 정도를 추가하면 되기

때문입니다. 근데 하지만 이제 이 해수를 이용해서 LNG 냉열을 전달하는 부분에는 이제 몇 가지 제약 사항들이

있었는데요. 첫 번째는 그 해수는 이 바다에서 이 해수를 취수하는 온도와 이 해수를 사용하고 나서 바다로 다시 방출하는 이 온도의 차이를 5도씨

이내로 해야 한다는 이 환경 영향 평가 기준이 있습니다. 그렇기 때문에 이 해수를 냉열 원으로 공급할 때 일정 수준 이하의

온도로 온도를 낮출 수가 없습니다. 그 그렇게 되면 이제 상대적으로 높은 온도의 해수를 그 냉열을 전달하는 거지만 상대적으로는

높은 온도의 해수를 공급할 수밖에 없고 이렇게 되면은 이제 해수의 유량이 늘어나면서 이 데이터 센터로 보내야

되는 이 지중 배관의 사이즈가 크게 설계가 되게 됩니다. 이 배관 사이즈가 커지면 이 이 데이터 센터와 LNG 공급하는 이 거리에 따라서 이 투자

비용이 증가하기 때문에 이 경제적으로 경제성에 좀 영향을 주는 부분이기 때문에요 부분이 약간 단점으로 작용을

했고요 두 번째는 이 해수 공급 방식은 이 기존의 LNG 터미널의 ORV라고 하는 이 해수 열교환기를 사용하는 거기

때문에 이 ORV 기기적인 이제 최소 운전 유량이라는 것들이 있습니다 그래서 그런 조건들 때문에 이 바닷물의 온도가 높아지는

하절기에 이 안정적으로 해수의 유량을 좀 공급하기가 쉽지 않다라는 단점이 있고요 뭐 마지막으로는 이제 해수를

결과적으로는 해수를 데이터 센터로 직접 공급을 하는 거기 때문에 이 해수에 있는 염분에 대한 우려로 일단 이 해당 해수 스킴은 홀드를

하고 좀 더 나은 대체 스킴을 찾기 시작했습니다 이 다음은 그 해수 대신에 조금 더 클린한 냉매를 통해서 데이터

센터로 LNG 냉열을 공급하는 시스템입니다. 그림에서 보듯이 LNG 탱크에서 LNG 일부를 초저온 열교환기 쪽으로 LNG 공급을 합니다. 그러면 이

LNG, LNG 탱크에서 이제 일부를 공급받아서 초저온 열교환기에서 LNG 냉열을 냉매, 여기에서의 냉매는 해수

대신에 이제 에틸렌 글리콜 수용액입니다. 이 냉매에 LNG 냉열을 전달하게 됩니다. 이 LNG 냉열을 전달을 받은 이

냉매는 마찬가지 방식으로 지중 배관을 통해서 데이터 센터 측으로 이송이 되고 마지막으로 데이터 센터 내에 이

열교환기를 통해서 LNG 냉열을 가지고 있는 냉매와 데이터 센터를 순환하는 냉수 간에 이 열교환을 통해서

냉열을 공급하는 방식입니다. 조금 다른 방식으로 이야기를 하면 이 LNG 냉열을 미사용할 때 데이터 센터도 이 데이터 센터를 순환하는 이 냉수 사이클을

가지고 있습니다. 그 사이클을 유지한 채 그 사이클에 LNG 냉열을 가지고 있는 냉매와 열 교환한 새로운 쿨링워터 사이클의 배관을

연결하는 방식이라고 이해하시면 될 것 같습니다. 그래서 이 클린한 냉매를 이용한 이 공급 방식에서 이제 중요하게 저희 쪽에서

고민을 했었던 것은 이 냉열 공급 설비 중에 가장 중요한 이 초저온 열교환기의 이제 운전과 이 타입

그리고 그 LNG 터미널도 본 사업이 있기 때문에 이 LNG 터미널 자체의 오퍼레이션의 이 안정성 그리고 제일

중요한 데이터 센터로 공급할 때 이 냉열이 공급의 안정성들을 중점적으로 고민을 했고요. 이밖에 중요한 경제성까지 추가적으로

검토를 해서 데이터 센터에 맞는 데이터 센터 냉열 조건에 맞는 이 최적의 냉열 솔루션을 적용하게 됩니다.

다음은 이러한 냉열을 데이터 센터에 이용을 할 때 확인할 수 있는 베네핏에이치큐 그림인데요 기존 방식대로 LNG

냉열을 미활용해서 데이터 센터를 냉각을 할 때 이 월별로 데이터 센터의 필요 냉열 그리고 냉동기 즉 압축기 압축기

그리고 프리쿨링 운전 비율을 설명하기 위해서 이제 간단히 그래프로 표현을 했습니다 이 그래프에서 데이터 센터는

일단 IT 로드가 연중 비슷한 수준으로 반열을 가정을 하고 데이터 센터에 이제 필요한 냉열을 일단은 이제 프 그

일정하게 비슷하게 표현을 했습니다 그리고 이제 월별로 달라지는 이제 외기 온도에 따라서 그 냉동기 즉 압축기 운전과

프리쿨링 운전의 비율은 이렇게 푸른색 굵은 선으로 비율을 표시를 했습니다 이 외기 온도가 좀 낮은

12월 말부터 한 2월까지의 동절기에는 어 프리쿨링 온니 모드로 운전을 할 수가 있고요 그리고 간절기에는 이제

압축기와 프리쿨링을 혼합해서 운전하는 믹스드 모드 그리고 이제 극 하절기에는 압축기 온니 운전하는 이

모드를 표현한 그래프입니다 이러한 그래프에서 LNG 냉열을 활용해서 데이터 센터의 냉각 전력을 대체한다고 하면 이 오른쪽 그림같이

표현을 할 수가 있는데요 이 동절기를 제외하고 모두 LNG 냉열이 기존의 데이터센터 냉각 전력을 대체할

수가 있습니다 물론 이제 냉열을 공급하고 안 하고에 따라서 차이가 없는 그 쿨링워터 순환이라는 이 공조를

제외한 데이터센터의 냉각 전력을 대체하는 것을 의미합니다 왜냐면 이게 이러한 이유는 냉을 공급하기 위해서는 급에서

전력이 소모되는 것은 이 냉열 공급자 측, 그러니까 즉 LNG 터미널 쪽에서 냉매를 공급하기 위한 펌프의 동력

수준이기 때문에 이 간절기 또한 이 LNG 냉열로 데이터센터 냉각을 대체할 수 있다라는 이야기고요. 그래서 이제 이런 방식으로

저희가 데이터센터의 그 냉각을 LNG 냉열로 대체해서 전기 사용량을 절감을 할 수 있다라고 표현을 했습니다.

다음 베네핏은 탄소 배출 절감인데요. 미활용 에너지로 분류되는 이 LNG 냉열을 이 LNG 냉열 활용에 따른

전기 사용 절감 효과만큼 탄소 배출의 절감 효과 또한 가지고 있습니다. 이 냉열을 공급하기 위해서는 이 냉열 공급자는 이 소량의

전기 사용이 발생을 하고 데이터센터는 냉열이 대체되기 때문에 전기 사용량이 크게 절감됩니다. 이렇게 넷 이펙트로 절감된 전기

사용량은 이 온실 가스 계수라고 이 탄소 배출의 양으로 환산을 할 수가 있고 이제 그 아래 탄소 배출권 가격에 따라서 이 탄소 배출의

절감 효과를 정적으로 환산을 할 수 있게 됩니다 이제 여기까지가 이 탄소 배출 절감을 설명한 부분이었고요 장에서

하나를 더 설명을 드리면 이 장표에 지금 보이시는 테이블로 이 LNG 냉열 사용에 따른 이제 베네핏을 좀

종합적으로 좀 보도록 하겠습니다 이 냉열 활용 사업에서 이제 이해관계자를 크게 두 가지로 나누면 이

AI 데이터센터 LNG 냉열 Solution | SK가스 변재준

2023년, SK의 AI 기술은 어떤 미래를 그리고 있을까요?
최고의 기술 기업과 전문가들이 경험과 노하우를 나누는 자리에 여러분을 초대합니다.
