전산실 전기 이중화 프로세스

전산실 전기 이중화 스텝바이스텝: 상전·UPS·발전기·ATS/STS 운영 가이드

핵심은 요구 가용성에 맞춘 이중화 수준(2N, N+1) 정의와 이에 따른 절차·시험·운영 표준화를 확립하는 것입니다. Tier III의 동시유지보수 요건과 N/2N 모델 정의를 근거로 프로세스를 표준화합니다.

💡 전산담당자를 위한 핵심 전기용어 해설

상전(商電)

한국전력에서 공급하는 일반 상용 전력. 220V/380V 등의 교류 전력으로 전산실의 1차 전원

UPS (Uninterruptible Power Supply)

무정전 전원장치. 정전 시 배터리로 전력 공급해 IT 장비가 꺼지지 않게 보호하는 핵심 장비

ATS (Automatic Transfer Switch)

자동전환스위치. 상전 정전 시 자동으로 발전기 전원으로 전환하는 장치 (전환시간: 수십~수백 ms)

STS (Static Transfer Switch)

정적전환스위치. 16ms 이내 초고속 전환이 가능하나 복잡성으로 제한 적용

N+1 이중화

필요한 N개 장비에 +1개 여분을 추가. 단일 고장 대비. 예: 4개 필요한데 5개 설치

2N 이중화

필요한 N개를 완전 복제해 2배로 구성. 완전 독립 이중 경로로 최고 수준 안정성

PDU (Power Distribution Unit)

전력분배장치. UPS에서 나온 전력을 여러 랙으로 분배하는 배전반

부하뱅크 (Load Bank)

UPS나 발전기 시험용 가상 부하 장치. 실제 IT 장비 없이도 전력 시험 가능

목표 가용성: Tier III 지향(연간 정지 ≤ 약 1.6시간) 아키텍처: N+1 또는 2N/2N+1 정의 전환시간 요건: ATS 수십~수백 ms, STS < 16 ms 백업 자율운전: ≥ 72시간(연료/계획)

이중화 모델 정의

- N은 전체 IT 부하를 지탱하는 최소 용량이며, N+1은 한 개의 여분 모듈을 추가해 단일 고장에 대한 연속성을 보장합니다. 2N은 완전 미러 이중 경로로 상호 독립 배전입니다.

- 운영비용과 위험 균형을 고려해 전산실은 중요도에 따라 N+1, N+2, 2N, 2N+1을 선택하며, 고가용 업무는 2N, 비용 효율 업무는 N+1을 권장합니다.

모델	개념	장점	주의
N+1	필요 N에 +1 여유 모듈	비용/효율 균형	동시 다중고장 취약
2N	완전 미러 이중 경로, 상호 독립	고장 내성/유지보수 용이	CAPEX/면적 증가
2N+1	미러 경로 + 여분	추가 내성	복잡성/비용 상승

전체 아키텍처 개요

- 상전 → 메인 스위치기어 → UPS(모듈러 N+1 또는 양경로 2N) → PDU/랙 PDU → IT 부하(이중전원 장비는 A/B 경로). 비상 시 발전기와 ATS가 상전 대체, STS는 서브사이클 전환이 필요한 특정 구간에 제한 적용합니다.

- Tier III를 지향하는 경우 다중 배전 경로와 동시유지보수 가능 설계가 필요하며, 백업 연료/에너지 용량은 최소 72시간을 계획합니다.

🔌 전력 흐름 구조 이해

메인 스위치기어 (SWGR)

상전을 받아 전산실 내부로 분배하는 주배전반. 차단기와 보호장치 포함

듀얼코드 (Dual Power Cord)

서버가 A/B 두 개의 전원선을 가져 한쪽 전원이 끊어져도 지속 동작하는 구조

랙 PDU

19인치 랙 내부에서 각 서버로 전력을 분배하는 소형 배전장치

SPOF (Single Point of Failure)

단일고장점. 하나 고장나면 전체가 멈추는 위험한 구간. 이중화로 제거 필수

간단 도식(논리 흐름)

A경로

상전→A-메인SWGR→UPS-A(모듈러)→PDU-A→IT A입력

B경로

상전→B-메인SWGR→UPS-B(모듈러)→PDU-B→IT B입력

비상

상전 정전→ATS→발전기 투입→A/B 유지(STS는 필요구간 한정)

STS는 듀얼패스 격리를 훼손할 수 있으므로 최소화 또는 랙 ATS로 대체하며 절차 기반 유지보수를 권장합니다.

스텝바이스텝 절차

1) 요구사항·설계 단계

• 업무 RTO/RPO, 목표 가용성, 피크부하(kW), 성장률(연간%)로 N 산정 후 N+1/2N 선택. Tier 표준과 예시로 벤치마킹합니다.
• SPOF 제거: 양경로 배전, 이중 UPS 세그먼트, ATS/STS 위치와 필요성 최소화 설계.
• 발전기 정격·자율시간(≥72h 목표) 및 연료/보급계획 수립, 적정 ATS 등급(UL 1008) 검토.

📊 용량 계획 관련 용어

RTO (Recovery Time Objective)

복구목표시간. 장애 발생 후 서비스 복구까지 허용 시간

RPO (Recovery Point Objective)

복구목표시점. 데이터 손실을 허용할 수 있는 최대 시간

피크부하 (Peak Load)

최대 전력 사용량. 전산실에서 가장 많이 전력을 쓸 때의 kW 값

UL 1008

미국 안전규격. ATS가 안전하게 동작한다는 국제 인증 표준

2) 구매·구축 단계

• UPS 구성: 모듈러 N+1(예: 250 kW × 5 = 1 MW, N+1) 또는 2N 이중경로, 동기화 요구 여부 검토.
• ATS/STS: 일반 구간 ATS, 서브사이클 필요 구간만 STS(<16 ms) 채택, UL 1008/1008S 준수.
• 분전·PDU·랙 PDU: 이중버스, 듀얼코드 장비 기본, 단일코드 장비는 랙 ATS로 로컬 이중화.

3) 통합·커미셔닝

• 통합 시험: 상전 차단→UPS 배터리 전환 지연시간·전압안정성·효율 측정, ATS 절체지연 기록.
• 발전기 시퀀스: 기동지연, 주파수/전압 안정화 후 ATS 절체, UPS-발전기 연동 무정전 검증.
• 부하뱅크 시험: UPS/발전기 정격 부하단계(25/50/75/100%) 로드 테스트 및 열/전압 드롭 분석.

⚡ 전기 측정 단위 핵심

전압 (V, Voltage)

전기를 밀어내는 압력. 220V, 380V 등. 물의 수압과 유사

전류 (A, Ampere)

흐르는 전기의 양. 물의 유량과 유사

전력 (W, Watt)

실제 사용하는 전기량. 전압 × 전류 = 전력

주파수 (Hz, Hertz)

교류전기가 1초에 방향을 바꾸는 횟수. 한국은 60Hz

효율 (%)

들어간 전력 대비 나오는 전력의 비율. UPS 효율 90%면 100W 넣어서 90W 출력

4) 운영·모니터링

• 지표: UPS 부하율(%), 효율(%), 배터리 임피던스/잔존용량, ATS 절체시간(ms), 발전기 기동지연(s).
• 동시유지보수: N+1/2N 상태 유지하에 경로별 분리 작업 절차로 무정전 유지.
• STS 운영: 필요 최소 범위에서 사용, 동기화 로직 점검, 유지보수 중 리스크 관리.

5) 정기 점검·유지보수

• UPS/배터리: 시각점검, 토크/단자부식, 리플, 플로트전압, 임피던스, 방전·부하시험 주기화.
• 발전기: 기동·부하뱅크 테스트, 연료/오일/냉각/배기 점검, 웻스태킹 방지 운전.
• ATS/연동: 자동전환·역전환, 페일오버/페일백, 동작시간·접점상태 로그화 및 분석.

🔧 유지보수 전문용어

임피던스 (Impedance)

배터리의 내부저항. 값이 높아지면 성능 저하, 교체 시기 판단 지표

플로트전압 (Float Voltage)

배터리를 완전충전 상태로 유지하는 전압. 보통 2.25V/셀

리플 (Ripple)

직류전압에 포함된 교류 성분. 많으면 IT 장비에 악영향

토크 (Torque)

볼트를 조이는 힘. 전기 접속부는 정해진 토크로 체결해야 안전

웻스태킹 (Wet Stacking)

디젤발전기를 저부하로 계속 운전하면 연료가 타지 않고 쌓이는 현상

페일오버 (Failover) / 페일백 (Failback)

장애 시 백업으로 전환 / 정상복구 후 원래대로 복원하는 과정

수치 시각화

Tier III 예상 연간 다운타임(≈1.6h)

발전기 자율운전 목표(≥72h)

STS 전환시간(＜16 ms)

지표 예시는 계획 기준선 설정 용도이며, 실제 값은 커미셔닝 결과로 교정합니다.

UPS 설계·운영 인사이트

- 모듈러 UPS의 분산 이중화는 동시유지보수와 비용효율을 제공하나, 경로 독립성 유지가 핵심입니다. 동기화 유닛·STS는 신뢰성 영향과 전파고장 가능성을 면밀히 검증합니다.

- UPS 시험은 방전/부하/자동전환 검증이 필수이며, 열/전압 안정성·런타임을 주기적으로 계측해 배터리 교체 주기와 성능 열화를 선제 관리합니다.

🔋 UPS 관련 추가 용어

런타임 (Runtime)

정전 시 배터리만으로 버틸 수 있는 시간. 부하에 따라 달라짐

모듈러 UPS

여러 개의 작은 UPS를 조합해 하나의 큰 UPS를 만드는 방식. 유지보수 편리

방전시험 (Discharge Test)

배터리 성능 확인을 위해 실제로 방전시켜보는 시험

동기화 유닛

여러 UPS가 같은 위상과 주파수로 동작하게 맞춰주는 장치

ATS·STS 적용 코멘트

- ATS는 발전기 품질 안정 확인 후 전환하는 구조로 전체 연동의 표준이며, UL 1008 준수가 안전·신뢰성의 기본입니다.

- STS는 서브사이클 전환이 장점이나 듀얼패스 고립성을 약화할 수 있어 제한적 적용과 고신뢰 설계·검증이 요구됩니다. 랙 ATS가 단일코드 부하 대안이 됩니다.

발전기 운영 코멘트

- 통합 시험에서 상전 상실→UPS 버팀→발전기 기동→ATS 절체의 무정전 핸드오프가 핵심이며, 지연·전압/주파수 안정 조건을 계측합니다.

- 부하뱅크 테스트로 최대부하 운전성·연료/냉각·배기 약점을 선제 발견하고, 저부하 운전이 잦으면 웻스태킹 방지를 위한 정기 고부하 운전을 실시합니다.

운영 체크리스트(요약)

• 일일: UPS 알람/부하율/온도, ATS 상태, 연료/오일/냉각 레벨 로그.
• 월간: UPS 자동전환 모의, 발전기 무부하/부분부하 가동, ATS 전환 테스트.
• 반기~연간: UPS 부하뱅크/방전시험, 배터리 임피던스 측정·토크 점검, 발전기 부하뱅크, 통합 페일오버.

운영 표준 절차 샘플(SOP)

1. 변경 승인: 작업영향·리스크·롤백 정의(경로별 유지 가정)
2. 경로 고립: A/B 중 1경로만 작업, 반대 경로 정상 확인
3. 알람·계측: UPS/ATS/발전기 상태 포인트 모니터링
4. 수행: 단계별 체크리스트·토크/접점/온도 점검
5. 검증: 부하/전압/전환시간 측정, 기준 대비 허용치 확인
6. 복구: 경로 재가동→부하 재분산→로그/리포트

리스크·대응 매트릭스

• STS 오동작으로 양경로 영향 가능성→STS 최소화·동기화 검증·절차 기반 유지보수.
• 배터리 성능 저하로 런타임 부족→임피던스/방전 시험 주기화·예방교체 기준 운영.
• 발전기 저부하 장기 운전→정기 부하뱅크로 웻스태킹 예방.

전산담당자 필수 전기상식

🎯 현장에서 자주 나오는 용어들

차단기 (Circuit Breaker)

과전류 발생 시 자동으로 전기를 차단하는 안전장치. 두꺼비집의 큰 버전

누전 (Ground Fault)

전기가 새어나가는 현상. 감전 위험. 누전차단기로 보호

과부하 (Overload)

정격용량을 초과해서 전기를 사용하는 상태. 발열과 화재 위험

단락 (Short Circuit)

전기가 정상경로가 아닌 지름길로 흘러 큰 전류가 발생하는 현상

접지 (Grounding)

전기 기기를 땅에 연결해 안전을 확보하는 방법. 감전 방지 핵심

역률 (Power Factor)

실제 사용하는 전력과 공급받은 전력의 비율. 1에 가까울수록 효율적

SEO FAQ(요약)

- 전산실에 2N이 꼭 필요한가요?

업무 중요도/예산에 따라 N+1도 합리적이며, 완전 미러·독립 경로가 필요하면 2N을 채택합니다.

- Tier III 충족 포인트는 무엇인가요?

다중 경로, 동시유지보수, 72시간 백업 수단 계획과 정기 검증 체계가 요구됩니다.

- UPS 용량은 어떻게 계산하나요?

IT부하 총합 × 성장률 × 안전계수(1.2~1.5)로 기본 산정 후 N+1 또는 2N 적용합니다.

- 발전기는 언제 켜지나요?

상전이 10~30초 정도 끊어지면 자동으로 기동되며, UPS가 그 시간동안 버텨줍니다.

전산담당자 핵심 요약
- 상전(한전) → UPS(정전 보호) → PDU(분배) → IT장비 순서로 전기가 흐릅니다.
- N+1은 여분 1개, 2N은 완전 이중화. 중요도에 따라 선택하세요.
- ATS는 발전기 전환용(느림), STS는 초고속 전환용(복잡). ATS가 표준입니다.
- 월 1회 발전기 시험, 반기 1회 UPS 배터리 점검은 필수입니다.