전산 서버실 가스계 소화설비의 경보음 전달 특성

Alarm Sound Propagation Characteristics of Gas Extinguishing System Installed in Computer Server Room

Article information

J. Korean Soc. Hazard Mitig. 2020;20(4):145-152
Publication date (electronic) : 2020 August 31
doi : https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2020.20.4.145
* 정회원, 한국화재보험협회 부설 방재시험연구원 수석연구원
* Member, Principal Researcher, Fire Safety & Environment Research Center, Fire Insurers Laboratories of Korea
교신저자: 정정호, 정회원, 한국화재보험협회 부설 방재시험연구원 수석연구원
Corresponding Author: Jeong, Jeong-ho, Member, Principal Researcher, Fire Safety & Environment Research Center, Fire Insurers Laboratories of Korea (Tel: +82-31-887-6737, Fax: +82-31-887-6739, E-mail: jhjeong92@gmail.com)
Received 2020 April 27; Revised 2020 April 29; Accepted 2020 May 27.

Abstract

서버실 및 데이터 센터의 화재방호를 위해 가스계 소화설비가 사용되고 있다. 가스계 소화설비(이산화탄소, 할론, 청정소화약제 소화설비)의 화재안전기준(NFSC 106, 107)에는 방호구역마다 음향경보장치를 설치하여 방호구역 또는 방호대상물이 있는 구획 안에 있는 자에게 유효하게 경보하거나 방송설비를 이용할 경우 방호구역 또는 방호대상물이 있는 구획의 각 부분으로부터 하나의 확성기까지의 수평거리는 25 m 이하로 설치하도록 규정하고 있으나, 일반적으로 설계 및 시공에서는 방호구역의 내부 소음을 고려하지 않고 통상적으로 경보장치(싸이렌 등)는 방송설비 기준에 따라 수평거리 25 m마다 설치하고 있다. 소규모 서버실에서 발생되는 소음 레벨을 측정한 결과 70 dB 이상의 소음이 발생되는 것으로 나타났다. 서버실과 같은 방호구역 안의 모든 구역에서 종사자에게 음향 경보를 유효하게 전달하기 위해서는 해당시설에 설치된 장비에서 발생되는 소음 레벨 보다 15 dB 이상 크기로 경보음이 전달되도록 음향경보장치를 설계하여 설치하여야 한다. 캐비닛형 가스계소화설비에 음향경보장치가 설치된 소규모 서버실을 대상으로 건축음향 시뮬레이션으로 경보음을 예측한 결과 방호공간 전체에 유효하게 음향 경보를 전달하기에는 부족한 것으로 나타났다. 가스계 소화설비가 설치된 방호공간 내부에 유효하게 음향 경보를 전달하기 위해서는 음향경보장치의 출력을 증가시키고 건축음향 예측 기법을 적용하여 사전에 검토하는 방법과 방호공간 내부의 소음 발생에 따라 능동적으로 음향 경보레벨이 일정 크기 이상으로 발생되게 하거나 방호구역 안에서 충분한 음압 레벨로 경보음이 전달되도록 경보장치의 설치 간격에 대한 거리 규정 개선도 필요하다. 또한, 이에 대한 구체적 기준 등의 수립이 필요하다.

Trans Abstract

Gas extinguishing systems are used for fire protection in server rooms and data centers. In the fire safety standards (NFSC 106, 107) of gas extinguishing systems (carbon dioxide, halon, and clean agent extinguishing system), sound alarm devices are installed in each protected area to provide an effective warning to personnel in the protected area or areas with objects to be protected. By measuring the noise level generated in a small server room, it was found that more than 70 dB of noise was generated. Therefore, to effectively transmit alarm sound to workers in all areas within the protection area, such as a server room, an acoustic alarm device must be designed and installed so that an alarm sound is transmitted at a level of 15 dB or higher than the noise level generated by equipment installed in the facility. As a result of predicting the alarm sound through the room acoustic simulation for a small server room equipped with an acoustic alarm system in a cabinet-type gas extinguishing system, it was found that it was insufficient in effectively delivering an alarm sound to the entire protection area. To effectively transmit an alarm sound inside the protection area where a gas extinguishing system is installed, the output of the alarm device needs to be increased and the room acoustic parameters should be predicted in advance using room acoustic prediction techniques and actively adjusting the acoustics according to the noise generated inside the protection area. Additionally, the distance between alarm devices needs to be shortened to deliver sufficient alarm volume throughout the protection area, and it is necessary to establish specific standards for this.

1. 서 론

4차 산업혁명 및 5G 이동 통신 상용화 등에 따라 전산 서버 활용 증가뿐만 아니라 대규모 데이터 센터 건설 및 운영이 증가하고 있다. Hwang (2018)은 4차 산업혁명 시대에 들어서면서 하이퍼스케일(초대형) 데이터센터 구축이 확산되고 있으며, 2021년 데이터센터 서버에서 하이퍼스케일 데이터센터 서버가 차지하는 비중이 53% (628개)까지 증가할 것으로 전망한 자료를 제시하였다. 우리나라에는 2025년까지 32개 신규 데이터센터 구축이 예정되어 있으며, 2025년 아태지역 IDC 2위 시장으로 부상할 것으로 전망하였다. 2014년에는 과천 소재 데이터 센터1)에서 화재가 발생하여 외벽을 타고 옥상까지 확산되어 7시간 만에 진화되었으며, 데이터 소실 및 인명피해는 없었다. 그러나 이와 같은 대규모 또는 하이퍼스케일 데이터 센터에서의 화재 및 재난 발생에 대한 방재, 경보 및 소화설비에 대한 보완과 지속적인 유지관리 지침 등이 필요하다.

전산 서버실 및 대규모 데이터 센터의 화재방호를 위해 대부분 가스계 소화설비가 사용되고 있으며, 가스계 소화설비(이산화탄소, 할론, 청정소화약제 소화설비 등)의 국가화재안전기준(NFSC 107, 2018; NFSC 106, 2019)에는 방호구역마다 음향 경보장치를 설치하여 방호구역 또는 방호대상물이 있는 구획 안에 있는 재실자 또는 종사자에게 유효하게 경보하거나, 방송설비를 이용할 경우 방호구역 또는 방호대상물이 있는 구획의 각 부분으로부터 하나의 확성기까지의 수평거리는 25 m 이하로 설치하도록 규정하고 있으나, 일반적으로 설계 및 시공에서는 방호구역의 내부 소음을 고려하지 않고 통상적으로 경보장치(싸이렌 등)는 방송설비 기준에 따라 수평거리 25 m마다 설치하고 있다. 가스계 소화설비의 경보음은 가스계 소화설비 작동으로 인한 인명 피해를 예방하기 위하여 가스계 소화 약제 방출 전에 방호구역 내부의 재실자 또는 종사자 대피를 유도하기 위한 것이다.

전선 서버 또는 데이터 센터의 경우 전산장비에서 발생되는 소음과 내부의 항온항습 설비에서의 소음이 발생되어 방호구역 안에 있는 작업자에게 경보음이 잘 전달되지 않을 수 있다.

전산 서버실 및 대규모 데이터 센터에서의 가스계 소화설비 경보음은 실제 방호구역 내에서 소음이 발생하여도 방호구역 안의 모든 공간에서 경보음을 또렷하고 명확하게 재실자 또는 종사자가 들을 수 있도록 하여야 한다. 그러나 가스계 소화설비 경보음에 대한 실태조사 또는 연구는 매우 부족한 실정이다.

본 연구에서는 소규모 전산 서버실을 대상으로 전산 서버실 내에 설치된 장비에서 발생 되는 소음실태를 측정하고, 경보음이 서버실 안의 모든 공간에서 명료하게 전달되는지와 개선 방안을 건축음향 시뮬레이션 기법을 활용하여 예측하였다.

2. 가스계 소화설비 및 경보 관련 기존 연구

Kim (2008)은 유럽 방재협회의 정보전산실의 종합방재 대책을 제시하였으며, 정보전산실의 특성상 연기 조기 탐지가 어려운 환경을 반영하여 국소 감지기 사용의 필요성을 언급하였다. 정보전산실의 방재 대책에서 종사자의 인명안전에 관한 내용 보완이 필요한 것으로 판단된다. Ku (2014)는 우리나라의 가스계 소화설비 관련 규정과 NFPA (2010)의 가스계 소화설비 관련 규정을 검토하여 인명안전 개선 방안을 제시하였다. 인명안전 개선 방안으로 이산화탄소 소화설비 오작동 등으로 인한 소화 약제 누출 방지 방안과 질식사고 위험이 존재하는 방호공간, 방호공간의 입구, 인근 지역에 경고 표시 문구를 구제적으로 규정화하는 방안을 제시하였다. 그러나 가스계 소화약제 방출 전에 방호구역 안에 있는 종사자 등이 방출 경보음을 명확하게 청취하고 대피를 유도하는 방안에 대한 연구는 부족한 것으로 판단된다.

Roh and Im (2012)은 화재경보음이 건축물 공간 내에서 줄어드는 정도를 이론에 기초한 수치적인 개산방법을 제안하였다. 이론에 기초한 수치 계산 방법은 개략적으로 화재경보음이 줄어드는 정도를 파악하는 데에는 효과적으로 사용할 수 있지만, 실제 재실자에게 전달되는 경보음이 실내 공간 구성, 마감재 등에 따라 변화되는 현상과 음성 명료도와 같은 다양한 음향 지표를 계산하는 데에는 한계가 있다.

화재 경보에 대한 음향 기준으로 NFPA 72에서 제안하는 것은 재실자가 취침하는 공간의 배경소음 레벨보다 15 dBA 이상 크게 경보를 발생시키도록 하고 있으며, 영국의 BS 표준(BS 5839-1, 2002)에서는 화재경보가 65 dBA 또는 주변 배경소음 보다 5 dBA 이상 크게 발생되도록 규정하고 있다. 또한, 수면 공간에서는 침대 머리 위치에서 75 dBA 이상이 되도록 규정하고 있다.

Heo et al. (2018)은 원룸 건물의 배연 설비 설치에 따른 피난 안전성을 성능위주설계 방법에 따라 수행하여 피난지연시간을 최소화하는 것이 필요하며, 이를 위해서는 화재경보, 화재방송 및 알람설비 설치하는 것을 제안하였다. 화재경보, 방송 및 알람설비 등에 대하여 재실자에게 위험 상황을 신속하고 효율적으로 전달할 수 있는 실제적인 성능 기준, 설계 방법을 제시하기 위한 연구는 부족한 실정이다.

E.P. Lee (2019b, 2020)는 전자공장 화재 발생원인 분석에서 화재 발생을 인지한 경비원이 화재 수신기의 지구 경종 정지 버튼을 눌러 건물 전체에 화재 경보가 되지 않아 피해자가 화재 사실을 인지하는 시간이 지연된 것이 다수의 인명 피해가 발생한 원인 중의 한 가지로 보고하였다. E.P. Lee (2019a)는 일부 천장에서 발화한 화재를 제외하고는 발화 위층에서 많은 사상자가 발생함을 확인하였으며, 이는 수직 관통부를 통하여 위층으로 연소 확대되거나 연기 확산이 이루어졌기 때문으로 확인하였다. 이와 같은 천장 발화 화재 등으로 인한 위층 재실자의 인명안전을 위해서는 화재 경보가 신속하고 정확하게 위층 또는 건축물 전체의 재실자에게 전달되도록 하여 신속하게 피난 행동을 개시할 수 있도록 하는 것이 필요하다.

Park (2019)은 단독주택에 사용되고 있는 단독경보형감지기에 대한 음향 성능 측정 및 음향 시뮬레이션을 수행하였으며, 연구 결과 NFPA 72에 규정된 침대 머리 위치에서 75 dB 크기로 음향 경보를 발생하지 못하는 것으로 나타났다. 또한 Jo (2012)는 단독경보형감지기의 주파수 특성이 2 kHz~5 kHz 대역에 집중되어 있는 측정 결과를 제시하였으며, 이는 실제 사용 환경에서의 경보음이 공간으로 전파되면서 많이 줄어들 것으로 판단된다.

W.J. Lee (2019)는 가스계 소화설비 약제저장실의 위험성 개선 방안을 건축방화, 감지 및 경보시설, 배출설비, 부취제, 안전표지로 구분하여 제안하였다. 이산화탄소 소화설비 관련 사고는 대부분 비화재로 인한 오작동으로, 이로 인한 인명 피해는 대부분 해당 시설의 종사자였다. 또한 가스계 소화설비의 위험성에 대한 전문가 설문조사 결과 방호공간 내부 (56.1%)가 사고 발생 위험이 높은 것으로 응답하였으며, 약제저장실의 소화약제 누설감시 및 경보시설 부재 (56.1%)가 주요 문제점으로 도출되었다. 대처방법으로는 감시, 경보(57.9%)가 중요하다는 전문가 의견을 도출하였다. 가스계 소화설비 작동에 의한 해당 시설 종사자의 인명피해를 줄이기 위한 방안으로 소화가스설비 연동형 화재감지기 작동시 경보를 발생시켜 소화가스 방출 전에 재실자가 대피하도록 규정하고 있으나 구체적인 시설 기준이 부족한 상황이다. 가스계 소화설비는 거주공간에 사용을 제한하고 있지만 정보전산실의 경우 거주공간이 아니며 전산장비 보호를 위해 가스계 소화설비를 사용하고 있다.

Jeong (2016)은 숙박시설의 화재인지시간 단축과 효율적인 대처를 위해 음향 기반형 감지기를 사용하는 방법을 제안하였다. 야간에 발생하는 화재를 투숙객, 재실자에게 전달하는 가장 효율적인 방법은 음향 신호 또는 음성 정보를 전달하는 것으로 다양한 소화설비 및 재난 대응 장치 등에 음향 신호를 사용하는 것은 매우 효과적인 것으로 판단된다. 위의 연구 결과에서와 같이 화재 발생 상황 전파와 조기 피난 행동 개시를 위해서는 다양한 소화설비의 음향 경보에 대하여 실제적인 성능 기준을 수립하고 관련 시설 규정을 구체화하는 것이 필요하다. 가스계 소화설비의 경우 방호구역 안에 설치된 장비의 소음 등에 대한 표준 기준이 없으며 이를 고려한 경보레벨의 설계방안 등의 연구가 부족하여 추가적인 연구가 필요하다.

3. 전산 서버실 소음과 경보음 전달

3.1 전산 서버실 소음 실태

전산 서버실의 소음 발생 실태를 조사하기 위하여 소규모 전산실을 대상으로 소음 레벨을 측정하였다. 대규모 데이터 센터의 경우 외부인의 출입 및 보안 관계로 소음 측정에 어려움이 있었다. 전산 서버실 소음은 정밀 소음계(SVAN 943)을 사용하여 1/3 옥타브 대역으로 측정하였다. 측정 대상 전산 서버실의 크기는 약 6.6 m × 6.6 m × 2.2 m였으며, 캐비닛형 이산화탄소 소화설비가 설치되어있었다. 전산 서버는 랙에 설치되어있었으며 서버가 설치된 랙이 8개 배치되어 있었다. 소음 측정은 총 10개 지점에서 10 s(초)간 측정하였으며, 측정결과는 Fig. 1과 같다. 전산 서버실 내의 소음 레벨은 최대 74.4 dB(A), 최소 68.5 dB(A)였으며, 평균 71.3 dB(A)로 나타났다. 사무실의 권장 소음 수준인 42 dB(A)~52 dB(A)와 비교하면 전산 서버실 내의 소음은 약 20 dB~30 dB 이상 높은 것으로 나타났다. 사람이 목소리를 다소 크게 말하는 경우의 소리 크기가 75 dB(A) 정도로 알려져 있는데, 전산 서버실의 경우 아주 근접한 사람끼리의 대화 이외에는 종사자간 음성 대화는 어려운 수준인 것으로 판단된다.

Fig. 1

Sound Pressure Level Characteristics of Inside the Server Room

전산 서버실의 소음 특성은 4 kHz 이하 대역에서 평탄한 특성을 갖는 것으로 나타났으며, 여러가지 전기 장비와 공기 냉각 장치가 설치되어있어 60 Hz를 기본 주파수대의 배음이 발생되는 특성이 확인되고 있다. Fig. 1의 1/3 옥타브 대역 평균 스펙트럼은 1/1 옥타브 대역으로 환산하여 건축음향 시뮬레이션의 소음실태 입력값으로 활용하였다.

3.2 전산 서버실 경보음 전달 예측

가스계소화설비 화재안전기준에서는 방호구역 또는 방호대상물이 있는 구획 안에 있는 자에게 유효하게 경보하거나 방송설비를 이용할 경우 방호구역 또는 방호대상물이 있는 구획의 각 부분으로부터 하나의 확성기까지의 수평거리가 25 m 이하로 설치하도록 규정하고 있다.

전산 서버실의 가스계 소화설비 경보음 전달을 예측하기 위하여 EN 12354-6 (2003)에 표준화된 방법을 적용한 건축음향 시뮬레이션(Odeon 12) 프로그램을 사용하였다. 가스계 소화설비 경보음 전달 예측은 전산 서버실 소음을 측정한 소형 전산 서버실을 대상으로 수행하였다. 건축음향 예측을 위해 Fig. 2와 같은 3D 모델을 형성하였다. Fig. 2에서와 같이 예측 대상 전산 서버실에는 캐비닛형 이산화탄소 소화설비가 설치되어있었으며, 경보는 해당 설비가 설치된 캐비닛의 스피커에서 발생되는 것으로 설정하였다.

Fig. 2

3D Model for Simulation of Warning Sound Propagation in Small Server Room

소규모 전산 서버실의 가스계 소화설비 경보음 시뮬레이션은 조건은 Table 1과 같이 구성하였다.

Noise and Warning Sound Level of Each Cases

전산 서버실 자체의 경보음 전달 특성을 검토하기 위하여 전산 서버에서 소음이 발생되지 않는 조건을 수행하였다. 전산 서버실 안에서 작업을 수행하는 종사자가 가스계 소화설비 경보음을 전산 서버실 안의 모든 공간에서 명료하게 들을 수 있는지를 비교하기 위하여 캐비닛형 이산화탄소 소화설비에 설치된 경보용 스피커에서 발생되는 음압레벨을 변화시켜 약 71 dB(A) 크기로 발생되는 경우와 경보음의 음압레벨이 증가되어 81 dB(A), 91 dB(A)로 발생되는 경우에 대하여 건축음향 시뮬레이션을 실시하였다. 또한 전산서버에서 발생되는 소음을 방음랙 등을 사용하여 저감하는 경우에 대하여도 전산 서버실의 소음 레벨 측정결과를 기준으로 3단계로 변화시켜 건축음향 시뮬레이션을 수행하였다.

가스계 소화설비 경보음 전달 특성을 비교하기 위해 각 시뮬레이션 케이스 별로 음성명료도(Speech Transmission Index, STI)를 비교하였다. 음성명료도(STI)는 IEC 60268-16 (2011)에 규정되어 있으며, 음성명료도 등급은 Table 2와 같다. ISO 9921 (2003)에는 경고나 경보음의 경우 최소 “Poor” 이상의 성능, 방송설비의 경우 좋지 않은 환경에서도 “Poor 또는 Fair” 이상의 STI 성능을 권장하고 있다.

Speech Transmission Index Criteria

3.3 전산 서버실 경보음 전달 예측 결과

ISO 3382-3 (2012)에서는 STI 분포 측정, 예측 결과를 바탕으로 STI가 0.5 이하로 감소되는 거리를 rD (Distraction Distance), STI가 0.2 이하로 감소되는 거리를 rP (Privacy Distance)로 규정하고 있다. rD와 rP는 음원으로부터의 거리 변화에 따른 STI 시뮬레이션 결과를 바탕으로 선형 회귀 분석을 통해 추정한다. rD는 음성이 명료하게 전달되는 공간 영역을 나타내는 지표이며, rP는 사무공간의 경우 음성 프라이버시 확보를 위해 공간으로 전파되는 음성을 알아듣기 어렵게 되는 영역을 나타낸다. 전산 서버실 가스계 소화설비에서 발생되는 경보음을 명확하게 전달하기 위해서는 rD, rP 거리를 길어지게 하는 것이 필요하다.

가스계 소화설비 경보음에 대한 건축음향 시뮬레이션 결과로 STI, rD, rP 지표를 도출하여 비교하였다. rD, rP 추정은 Fig. 1에서와 같이 서버랙이 설치된 공간으로의 거리 증가(대각선)와 서버랙이 설치되지 않은 공간에서의 거리 증가(직선)에 따른 변화에 대하여 비교하였다. 또한 가스계 소화설비에서 발생되는 경보음이 서버실 내부 공간으로 전달되는 크기를 비교하기 위하여 SPL(A) (A-weighted Sound Pressure Level, A-가중 음압레벨) 분포를 비교하였다.

Fig. 3의 Case 1은 전산 서버실 안에서 발생하는 소음을 고려하지 않은 상태에서 순수하게 캐비닛형 가스계 소화설비에서 경보음이 발생되는 경우에 대한 것이다. 전산 서버에서 소음에서 발생되지 않는 경우 경보음은 서버실 모든 공간에서 STI 값이 0.6 이상으로 “Good”에 해당하는 성능으 로 나타났으며, 경보음의 음압레벨도 모든 공간에서 60 dB(A) 이상의 크기로 전달되는 것으로 나타났다. Case 2~Case 4는 전산 서버에서 발생되는 소음을 고려하고 경보음 크기를 전주파수 대역에서 평탄한 특성을 갖도록 하여 70 dB(A)~90 dB(A)로 10 dB 단계로 변화시켜 수행한 시뮬레이션 결과이다. Case 2의 대부분의 전산 서버실 공간에서 STI 값이 0.44 보다 낮게 분포되어 “Poor” 또는 “Bad” 수준으로 경보음을 잘 알아듣기 어려운 것으로 나타났다. 경보음의 음압레벨 분포는 일부 주파수 대역을 제외하고는 Case 1과 유사한 것으로 나타나 경보음의 음압레벨이 서버에서 발생되는 소음레벨보다 크지 않은 것으로 판단된다.

Fig. 3

Room Acoustic Simulation Results on Warning Sound from a Cabinet Type Gas (Co2) Extinguishing System in Information Sever Room

Case 3은 가스계 소화설비 경보음 크기를 10 dB 크게하여 모든 주파수 대역에서 80 dB로 발생되는 경우에 대한 예측결과로 경보장치에 가까운 영역에서만 STI 0.6 이상으로 나타났으며, 나머지 영역에서는 대부분 STI 0.59 ~ 0.45 수준으로 “Fair” 에 해당하는 정도로 나타났다. 서버실 종사자의 신속한 피난을 위해서는 ISO 9921에서는 “Poor” 또는 “Fair” 수준에서 “Fair” 이상이 되도록 해야 할 것으로 판단된다. 전산 서버에서 발생되는 소음 크기보다 모든 공간에서 최소 10 dB(A) 이상 크게 경보음이 전달되도록 하는 것이 필요하다. 경보음의 음압레벨 분포에서도 Case 2의 경우와 달리 서버실 대부분 공간에서 경보음의 음압레벨이 증가하여 서버에서 발생되는 소음보다 큰 것을 확인 할 수 있다. Case 4는 경보음 크기를 모든 주파수 대역에서 90 dB로 설정한 결과로 전산 서버실 안의 모든 영역에서 STI 0.6 이상으로 “Good”에 해당하는 수준으로 나타났다. 경보음의 음압레벨 크기도 서버에서 발생되는 소음 보다 매우 높게 전달되는 것으로 나타났다.

Case 5와 Case 6은 경보음의 음압레벨을 70 dB 크기로 고정하고 서버에서 발생되는 소음이 10 dB 씩 줄어든 경우에 대하여 예측한 결과이다. 최근 다양한 통신, 전산장비에서 발생되는 소음이 해당 시설 내로 전달되는 것을 최소화하기 위한 방음랙 등이 보급되고 있다. 전산 서버 소음이 측정결과보다 10 dB 줄어든 경우인 Case 5의 경우 STI 예측 결과가 경보음의 음압레벨이 서버에서 발생되는 소음보다 약 10 dB 정도 큰 Case 3과 유사한 것으로 나타났다. 이는 경보음압레벨과 배경소음 레벨 차이에 의해 STI 평가가 영향을 받기 때문으로 판단되다.

Case 6은 서버 발생 소음을 측정 결과보다 20 dB 작게 설정한 경우로 서버 발생 소음과 경보음의 음압레벨차가 약 20 dB 정도인 Case 4와 유사한 STI 분포를 갖는 것으로 나타났다.

이와 같은 결과는 전산 서버랙이 설치된 공간의 경우 서버랙에서 반사되는 반사음으로 인해 STI 및 경보음의 음압레벨이 줄어드는 것을 지연시키는 역할을 하는 것으로 판단된다. 경보장치로부터 전산서버실 공간으로 전파되는 경보음의 STI가 줄어드는 특성을 바탕으로 STI가 0.5, 0.2로 줄어드는 거리를 나타내는 rD, rP를 경보음 전파 방향(전면 직선 방향, 대각선 방향)별로 계산하여 Table 3Table 4에 제시하였다. rD의 경우 STI가 0.5 이하로 감소하는 거리를 나타낸 것으로 “Fair” 정도의 STI가 확보되는 공간을 의미하는 것과 유사한 것으로 판단된다. 전산 서버에서 발생되는 소음이 없는 Case 1 경우 rD는 경보음 전달 방향별로 각각 11.23 m, 16.22 m로 Fig. 3에서와 같이 전산 서버실 내부 모든 공간으로 경보음이 적절하게 전달되는 것으로 나타났지만, 실제 전산 서버 발생 소음 특성으로 고려한 결과(Case 2), rD가 1.90 m, 0.78 m로 줄어들어 대부분 전산 서버실 전체에서 경보음을 명확하게 듣기 어려운 것으로 나타났다

Simulated rD and rP Parameters in the Straight Direction Where Sever Rack was Not Installed

Simulated rD and rP Parameters in the Diagonal Direction Where Sever Rack was Installed

전산 서버에서 발생되는 소음과 경보음의 음압레벨 차이가 약 10 dB 정도 수준이 경우(Case 2, Case 5), rD가 경보음 전달 방향별로 각각 6.15 m, 7.17 m로 나타났다. 서버 소음과 경보음의 음압레벨 차가 약 10 dB 정도인 경우 전산 서버실 내 모든 공간에서 STI 0.5 이상이 확보되지 않을 수 있을 것으로 판단된다. 서버 소음과 경보음의 음압레벨 차이를 20 dB 정도로 설정한 경우(Case 3, Case 6)의 경우 rD는 경보음 전달 방향에 따라 각각 9.77 m, 12.88 m로 증가되었다. 시뮬레이션 대상 전산 서버실의 경우 경보기부터 반대편 모서리까지의 거리는 약 8.7 m 로 전산 서버실 안의 모든 공간에서 STI가 0.5 이상되기 위해서는, Fig. 4에서와 같이 서버 발생 소음과 경보음의 음압레벨 차이는 약 15 dB 이상이 확보하는 것이 필요하다.

Fig. 4

Relationship between Level Difference and rD

4. 결 론

대규모 데이터 센터 건설 및 운영이 증가함에 따라 화재 및 재난으로부터 전산 서버 및 데이터를 보호하기 위한 가스계 소화설비가 설치되고 있으며, 가스계 소화설비 작동 전에 종사자 등의 인명 피해를 예방하기 위해 경보음을 발생시키도록 하고 있다. 그러나 데이터 센터 등에는 다수의 서버 및 통신 장비 등에서 발생되는 소음으로 인해 가스계 소화설비 경보음이 종사자에게 잘 전달되기 어려울 수 있다.

이에 본 연구에서는 소규모 전산 서버실을 대상으로 서버 발생 소음 레벨을 측정하였으며, 이를 바탕으로 전산 서버실 내부에 설치된 캐비닛형 가스계 소화설비 경보음 전달 특성을 건축음향 시뮬레이션 기법을 적용하여 예측하였다. 또한 경보음 크기를 증가시킨 경우와 서버 발생 소음이 줄어든 경우에 대하여 예측, 비교하였다.

소규모 서버실에서 발생되는 소음 레벨을 측정한 결과 70 dB이상의 소음이 발생되는 것으로 나타났다. 서버실과 같은 방호구역 안의 종사자에게 음향 경보를 명료하게 전달(STI 0.5 이상)하기 위해서는 서버 발생 소음 레벨 보다 15 dB 이상 경보음이 크게 전달되어야 한다.

이를 위해 서버실과 같은 방호공간 전체에 유효한 경보음을 전달하기 위해서는 전체 공간에서 해당 시설에 설치된 장비에서 발생되는 소음 보다 약 15 dB 이상 크기로 경보음이 전달되도록 하거나 전산 서버 등에서 발생되는 소음을 경보음의 음압레벨보다 15 dB 수준까지 낮추도록 하는 방안이 필요하다.

본 연구는 소규모 전산 서버실에 대한 측정, 예측 결과이며, 대규모 데이터 센터 등에 대한 소음 발생 실태 측정 및 경보음 예측 등이 필요하다. 그러나 대규모 데이터 센터 및 서버 공간의 경우 보안상의 문제로 외부인의 출입이 제한되어 관련 연구에 어려움이 있다. 가스계 소화설비가 설치된 방호공간 내부에 유효하게 음향 경보를 전달하기 위해서는 음향경보장치의 출력을 증가시키고 건축음향 예측 기법을 적용하여 사전에 검토하는 방법과 방호공간 내부의 소음 발생에 따라 능동적으로 음향 경보레벨이 일정크기 이상으로 발생되게 하거나 방호구역 안에서 충분한 음압레벨로 경보음이 전달되도록 경보장치의 설치간격에 대한 거리 규정 개선도 필요하다. 또한, 이에 대한 구체적 기준 등의 수립이 필요하다.

감사의 글

본 연구는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 연구비지원(NRF-2019R1F1A1061425)에 의해 수행되었습니다.

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Article information Continued

Fig. 1

Sound Pressure Level Characteristics of Inside the Server Room

Fig. 2

3D Model for Simulation of Warning Sound Propagation in Small Server Room

Table 1

Noise and Warning Sound Level of Each Cases

Case Noise level Warning sound level
1 - 70 dBA
2 71.1 dBA 70 dBA
3 71.1 dBA 80 dBA
4 71.1 dBA 90 dBA
5 61.1 dBA 70 dBA
6 51.1 dBA 70 dBA

Table 2

Speech Transmission Index Criteria

STI Range STI category
0.00 ~ 0.29 Very bad, Bad
0.30 ~ 0.44 Poor
0.45 ~ 0.59 Fair
0.60 ~ 0.74 Good
0.75 ~ 1.00 Excellent

Fig. 3

Room Acoustic Simulation Results on Warning Sound from a Cabinet Type Gas (Co2) Extinguishing System in Information Sever Room

Table 3

Simulated rD and rP Parameters in the Straight Direction Where Sever Rack was Not Installed

Case rD rP
1 11.23 m 21.31 m
2 1.90 m 7.27 m
3 6.15 m 12.55 m
4 9.77 m 18.59 m
5 6.15 m 12.55 m
6 9.77 m 18.59 m

Table 4

Simulated rD and rP Parameters in the Diagonal Direction Where Sever Rack was Installed

Case rD rP
1 16.22 m 33.24 m
2 0.78 m 8.85 m
3 7.17 m 16.82 m
4 12.88 m 26.54 m
5 7.17 m 16.82 m
6 12.88 m 26.54 m

Fig. 4

Relationship between Level Difference and rD