데이터 센터의 패시브 방화 시스템

데이터센터는 오늘날의 정보기술(IT)과 통신 인프라의 핵심 기반시설로 자리 잡고 있으며, 기업과 개인의 클라우드 기반 애플리케이션 및 서비스 이용이 확대됨에 따라 그 수와 중요성은 앞으로도 지속적으로 증가할 것으로 전망된다.

Hilti의 자체 시장조사에 따르면, 2024년부터 2028년까지 전 세계 데이터센터 프로젝트에 대한 총 투자 규모는 2,323억 달러(약 232.3 billion USD)를 넘어설 것으로 예상된다. 특히 전체 투자 비중은 아시아와 유럽 지역에 집중될 것으로 분석돼, 이들 지역이 향후 데이터센터 시장 성장을 이끌어 나갈 것이라 예측된다.

이처럼 데이터센터는 신규 건설 프로젝트의 급증뿐만 아니라 유지관리와 성능 개선(보수 또는 보강) 분야에서도 막대한 투자가 이루어지는 건설산업의 핵심 시장으로 부상하고 있다.

한편, NFPA 75와 데이터센터 화재방호(Fire Protection)에 관한 백서​에 따르면, 데이터센터에서 발생하는 한 건의 서비스 중단(Downtime) 사고로 인한 평균 총 손실 비용은 약 70만 달러(USD)​에 달하는 것으로 나타났다. 이는 데이터센터의 Downtime과 서비스 장애를 예방하는 것이 기업은 물론 서비스를 이용하는 소비자에게도 얼마나 중요한 과제인지를 보여준다.

이처럼 데이터센터의 안정적인 운영을 보장하기 위해서는 화재로 인한 피해를 최소화하고 서비스 연속성을 확보할 수 있는 효과적인 화재방호 대책이 필수적이다.

왜 화재는 데이터센터에 큰 위협이 되는가?

데이터센터에서 화재가 발생하는 사례는 비교적 드물지만, 한 번 발생하면 그 영향은 매우 크다. Uptime Institute에 따르면, 1994년 이후 데이터센터에서 발생한 화재는 연평균 0.5건 수준으로 집계되고 있다. 수치만 보면 발생 빈도가 매우 낮아 보일 수 있지만, 2020년부터 2023년까지는 화재 또는 화재진압 시스템으로 인해 발생한 대규모 데이터센터 서비스 장애가 총 14건 보고되었다.

이러한 사고는 장시간의 서비스 중단(Downtime)은 물론, 데이터 손실 위험과 막대한 경제적 손실을 초래할 수 있다. 특히 클라우드 서비스와 금융, 통신, 의료 등 주요 산업이 데이터센터에 의존하는 오늘날에는 단 한 번의 화재 사고도 사회적, 경제적으로 큰 파급효과를 가져올 수 있다.

데이터센터 화재의 주요 원인으로는 전기설비의 고장, ​배터리의 과열, ​냉각설비의 유지관리 미흡, ​외부 요인, 그리고 ​인적 오류(Human Error) 등이 있다. 따라서 데이터센터의 안정적인 운영을 위해서는 이러한 위험요인을 사전에 관리하고, 화재 발생 시 피해를 최소화할 수 있는 효과적인 화재방호 시스템을 구축하는 것이 무엇보다 중요하다.

데이터 센터의 화재 예방 및 피해 최소화 방안

전 세계적으로 데이터센터 및 통신시설의 화재방호 요구사항은 미국화재방호협회(NFPA)​의 NFPA 75와 NFPA 76에서 규정하고 있으며, 이들 기준은 데이터센터 화재안전 설계의 대표적인 참조 기준으로 활용되고 있다.

데이터센터를 비롯한 모든 산업용 건축물에서는 방화구획​과 수동식 화재방호​가 화재 피해를 최소화하기 위한 핵심 요소이다. 효과적인 화재방호 시스템은 화재 발생 시 화염과 고온가스의 확산을 차단하는 차염성능과 화재측에서 비화재측으로 전달되는 열을 억제하는 차열성능​을 확보함으로써 화재의 확산을 효과적으로 방지한다.

또한 우수한 수동식 화재방호 시스템은 차염성과 차열성능뿐만 아니라 방화구획 간 공기 유동을 차단​하여 건축물의 에너지 효율을 유지하는 데에도 중요한 역할을 한다. 데이터센터는 막대한 전력을 소비하고 많은 열을 발생시키는 시설인 만큼 에너지 효율 확보가 매우 중요하며, 원치 않는 공기 이동을 최소화하는 것은 냉방에너지 절감과 운영 효율 향상에 직결된다. 이러한 측면에서 수동식 화재방호 시스템은 화재 확산을 방지하는 동시에 불필요한 공기 흐름을 차단하는 물리적 차단막 역할을 수행한다.

최근 데이터 처리 용량에 대한 수요가 지속적으로 증가함에 따라 데이터센터는 더욱 높은 에너지 효율과 고성능 냉각시스템을 요구하고 있다. 그러나 이러한 냉각설비 역시 화재 발생 시에도 지속적으로 기능을 유지할 수 있도록 적절한 방화충전(Firestopping) 시스템​이 함께 적용되어야 한다.

따라서 데이터센터의 화재 위험을 최소화하기 위해서는 설계 초기 단계부터 화재방호 대책을 충분히 반영하는 것이 무엇보다 중요하다. 방화구획, 수동식 화재방호, 방화충전 시스템 등을 종합적으로 계획, 적용함으로써 화재 발생 시 피해를 최소화하고 데이터센터의 연속적인 운영과 서비스 안정성을 확보할 수 있다.

최근 데이터센터 건설에서는 콘크리트와 같은 전통적인 건축자재 대신 샌드위치 패널과 같은 건축자재의 적용이 점차 확대​되고 있다.

이러한 건축자재의 변화는 패시브 화재방호 시스템, 특히 방화충전 솔루션​의 선정에도 직접적인 영향을 미친다. 따라서 해당 솔루션은 샌드위치 패널 등 새로운 건축자재에 적용할 수 있도록 관련 성능시험과 인증을 획득한 제품을 사용해야 하며, 이를 통해 요구되는 화재안전 성능을 확보할 수 있어야 한다.

데이터센터의 지속가능성

또한 ISO 14644-1에서는 데이터센터를 클린룸(Class 8) 수준의 환경​으로 분류하고 운영할 것을 권장하고 있다. 이는 미세입자 오염을 최소화해야 함을 의미하며, Goldman Sachs에 따르면 이러한 입자 오염은 데이터센터의 전력 소비를 2% 이상 증가시킬 수 있는 것으로 분석된다.

물론 완전히 무입자 환경을 구현하는 것은 현실적으로 어렵다. 그러나 Hilti CFS BL과 같은 섬유 비산이 없는 수동식 화재방호 솔루션​을 적용하면 미세입자 발생을 크게 줄일 수 있다. 예를 들어, 기존의 코팅 보드 방식 대신 Fiber-Free 솔루션을 적용함으로써 데이터센터 내부를 더욱 청정한 상태로 유지할 수 있으며, 에너지 손실을 줄이고 예기치 않은 서비스 중단을 예방하여 시설의 안전성과 운영 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 친환경 건축제품 인증​은 지속가능성을 목표로 하거나 LEED v4.1, BREEAM​과 같은 친환경 건축물 인증을 추진하는 프로젝트를 지원하는 데 활용된다. 제품의 탄소발자국 정보는 ​환경성적표지(Environmental Product Declaration, EPD) 또는 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA)를 통해 확인할 수 있다. 또한 Material Health Certificate는 제품 구성 성분의 인체 및 환경 유해성을 평가한 자료를 제공하며, VOC(휘발성유기화합물) 시험성적서​는 제품의 방출량과 함유 성분이 친환경 건축물 인증 기준을 충족하는지 확인하는 데 활용된다.

데이터센터 화재안전 향상을 위한 효과적인 솔루션

앞서 살펴본 바와 같이, 데이터센터에 적용되는 패시브 화재방호 솔루션은 화염과 열의 확산을 효과적으로 차단할 수 있는 성능을 갖추어야 한다. 또한 ​섬유 비산이 없는 소재와 우수한 기밀성 역시 데이터센터의 안정적인 운영을 위해 반드시 고려해야 할 핵심 성능요소이다.

데이터센터는 운영 과정에서 서버 증설이나 설비 변경이 빈번하게 이루어지므로 데이터 케이블과 전력 케이블의 추가 또는 철거 작업이 지속적으로 발생한다. 따라서 이러한 유지관리 환경을 고려하여 케이블의 재시공이 가능한 방화충전 시스템​을 적용하는 것이 중요하다.

설계 단계에서는 빌딩정보모델링(Building Information Modeling, BIM)​과 같은 디지털 설계 기술을 활용함으로써 설계자와 엔지니어가 각종 설비 관통부의 위치와 상세정보, 그리고 벽체 및 바닥 슬래브의 내화등급을 보다 명확하게 확인할 수 있다. 이를 위해서는 BIM 모델에 충분한 수준의 상세 정보를 반영해야 하며, 설계 초기부터 건축·기계·전기 등 각 공종 간 협업을 체계적으로 수행하는 것이 중요하다. 이러한 사전 조정을 통해 방화충전 설계를 최적화하고, 현장에서의 시공 효율과 품질을 동시에 향상시킬 수 있다.

또한 화재방호 시스템은 시설의 장기적인 유지관리와 이력관리를 위해 체계적으로 문서화되어야 한다. 현재 시장에는 다양한 화재방호 관리 솔루션이 제공되고 있으며, Hilti의 Fieldwire와 같은 디지털 플랫폼은 방화 시스템의 시공 이력 관리와 현장 공정 관리를 효율적으로 지원하는 대표적인 사례이다.

하드웨어 측면에서는 Hilti CFS-BL, CFS-MSL, CFS-S Speed Sleeve​와 같은 사전 성형(Pre-formed) 방화충전 솔루션​이 이러한 요구사항을 효과적으로 충족한다.

사전 성형 방식의 방화충전 제품은 기존의 현장 충전식 공법에 비해 여러 가지 장점을 제공한다. 설계가 간편하고, 케이블의 추가, 교체 시 재관통이 용이하며, 검증된 성능을 안정적으로 유지할 수 있다. 또한 충전재를 사용하지 않거나 최소한으로 사용하기 때문에 시공 속도가 빠르고 작업성이 우수하다. 더불어 공장에서 미리 적정 두께로 제작, 경화되어 공급되므로 기밀성이 뛰어나 공기 누설을 효과적으로 차단할 수 있다. 이러한 특성은 설비 변경이 빈번한 데이터센터 환경에서 특히 큰 장점으로 작용하며, 유지관리의 효율성과 운영 안정성을 동시에 향상시키는 데 기여한다.

참고: 보다 자세한 내용은 [데이터센터 관련 현지 기술자료(Technical Editorial)]와 해당 국가에서 공급되는 Hilti 제품 정보를 함께 참고하시기 바랍니다. 본 자료는 각 국가의 적용 기준, 제품 구성 및 시장 환경에 맞게 현지화(Localization)하여 사용하는 것을 권장합니다.

References

• NFPA-75-and-Fire-Protection-and-Suppression-in-Data-Centers-white-paper_final.pdf

• https://vanguard-fire.com/data-center-fire-protection-standards-3-levels-of-fire-protection/

• https://www.fireshieldsystemsltd.co.uk/news/ai-data-centres-and-the-rising-need-for-fire-suppression-in-high-density-server-environments/

• https://cc-techgroup.com/data-center-fire-suppression/

• https://www.eudca.org/documents/content/pevi5_q9S3uksVh55KU1BAo12?download=0

• https://www.hknow.de/en/protect-data-centers-actively-and-passively-against-fire-and-damage/

• The Threat of Data Centre Contamination