코리올리스 유량계 데이터센터 냉각수와 연료의 질량유량 및 밀도 측정
데이터센터의 냉각 성능을 관리하려면 배관을 통과하는 유체의 양뿐 아니라 유체의 상태도 함께 확인해야 합니다. 특히 물과 글리콜을 혼합한 냉각수는 농도에 따라 밀도와 열적 특성이 달라질 수 있으므로, 운전 목적에 따라 체적유량 외에 질량유량과 밀도 측정이 필요할 수 있습니다.
Emerson Micro Motion 코리올리스 유량계는 유체의 질량유량과 밀도를 직접 측정하고, 체적유량과 온도 정보를 함께 제공합니다. 데이터센터에서는 액체 냉각 계통의 유체 상태 확인, 냉각 스키드의 유량 관리, 비상발전기 연료 공급 및 소비량 모니터링 등에 적용할 수 있습니다.
Micro Motion ELITE CMFS 센서는 질량유량과 밀도 측정이 필요한 소구경 및 중구경 배관에 적용할 수 있습니다.
코리올리스 유량계란
코리올리스 유량계는 측정 튜브를 일정하게 진동시키고 유체가 흐를 때 발생하는 튜브의 위상 차이를 검출해 질량유량을 계산합니다. 튜브의 고유 진동 주파수 변화로 밀도를 측정하며, 측정된 질량유량과 밀도를 이용해 체적유량을 산출할 수 있습니다.
한 대의 계측 시스템에서 다음 변수를 확인할 수 있습니다. 실제 제공 변수와 출력 방식은 센서와 트랜스미터 구성에 따라 달라질 수 있습니다.
- 질량유량
- 밀도
- 체적유량
- 온도
아래 이미지는 Micro Motion T-Series를 예로 든 내부 구조입니다. 센서 형상은 제품군별로 다르지만, 드라이브 코일로 측정 튜브를 진동시키고 픽오프 코일에서 진동의 위상 차이를 감지하는 기본 원리는 동일합니다.
Micro Motion T-Series 내부 구조 : A 유량 튜브 / B 기준 튜브 / C 케이스 전환 브래킷 / D 픽오프 코일 / E 드라이브 코일
데이터센터에서 고려할 수 있는 이유
액체 냉각 계통의 질량유량 확인
직접 칩 냉각과 액침 냉각을 포함한 액체 냉각 설비에서는 서버 부하 변화에 따라 필요한 냉각 유량도 달라집니다. 코리올리스 유량계는 유체의 밀도 변화가 있는 조건에서도 질량유량을 직접 측정하므로, 냉각 스키드와 분배 계통의 유량 상태를 확인하는 데 활용할 수 있습니다.
밀도 기반의 냉각 유체 상태 모니터링
물과 글리콜 혼합액은 농도와 온도에 따라 밀도가 달라집니다. 코리올리스 유량계의 밀도와 온도 측정값은 냉각 유체의 상태 변화를 관찰하는 데 사용할 수 있습니다. 다만 밀도만으로 모든 냉각수 품질 항목을 판단할 수 있는 것은 아니며, 요구되는 농도 정확도와 첨가제 구성에 따라 별도의 액체 분석 계측을 함께 검토해야 합니다.
제한된 냉각 스키드 공간
냉각 분배 장치와 스키드는 설치 공간이 제한될 수 있습니다. Micro Motion G-Series와 같은 소형 제품군은 배관과 장비 배치를 단순화해야 하는 공간에 적용할 수 있습니다. 단, 제품 크기만으로 모델을 선정하지 말고 유량 범위, 압력 손실, 배관 연결과 트랜스미터 구성을 함께 확인해야 합니다.
비상발전기 연료 계측
비상발전기 계통에서는 연료 공급량과 소비량을 계측해 운전 상태와 연료 수지를 확인할 수 있습니다. 코리올리스 방식은 질량유량과 밀도를 동시에 제공하므로 연료의 온도 및 밀도 변화가 있는 조건을 분석하는 데 유용합니다. 공급 라인과 리턴 라인의 차이로 소비량을 산출하는 구성은 각 계기의 측정 범위와 불확도를 포함해 시스템 단위로 검토해야 합니다.
Micro Motion 코리올리스 유량계의 주요 특징
- 질량유량 직접 측정 유체의 밀도값을 별도로 가정해 체적유량을 질량유량으로 환산하는 방식과 구분됩니다.
- 다변수 측정 질량유량 밀도 체적유량 및 온도 정보를 한 계측 시스템에서 확인할 수 있습니다.
- 직관부 요구 최소화 ELITE와 G-Series는 일반적으로 상류 및 하류 직관부를 요구하지 않지만 설치 방향 배관 지지와 유체 조건은 해당 설치 매뉴얼을 따라야 합니다.
- 가동부 없는 센서 구조 회전 부품이 없어 기계적 마모 요인을 줄이는 데 도움이 됩니다. 이는 유지보수가 전혀 필요하지 않다는 의미는 아닙니다.
- 스마트 미터 검증 지원되는 구성에서는 Smart Meter Verification을 통해 계측기의 상태와 튜브 무결성을 확인할 수 있습니다. 적용 가능 기능은 센서와 트랜스미터 조합별로 확인해야 합니다.
Micro Motion ELITE CMF300 센서 실제 측정 범위와 성능은 센서 및 트랜스미터 구성에 따라 달라집니다.
기포와 2상 유동 조건의 주의사항
기포가 포함된 액체나 습식 가스와 같은 2상 유동은 코리올리스 측정 성능에 영향을 줄 수 있습니다. Emerson은 이러한 까다로운 조건에서 ELITE 제품군을 우선 검토하도록 안내하고 있습니다. G-Series는 일반 액체와 가스의 소형 계측에 적합하지만 공기 혼입 액체와 같은 2상 조건에는 권장되지 않으므로, 예상 유체 상태를 선정 단계에서 반드시 확인해야 합니다.
제품 및 모델 구성
Micro Motion ELITE
ELITE는 Micro Motion의 고성능 코리올리스 유량 및 밀도계 제품군입니다. 다양한 배관 구경과 공정 조건을 지원하며, 고정밀 질량유량 및 밀도 측정과 Smart Meter Verification이 필요한 설비에 적용할 수 있습니다. 데이터센터에서는 냉각수 메인 라인, 냉각 스키드와 발전기 연료 계통 등에서 요구 유량과 설치 조건에 맞는 센서 형상을 선정합니다.
Micro Motion ELITE CMFS 센서는 질량유량과 밀도 측정이 필요한 소구경 및 중구경 배관에 적용할 수 있습니다.
Micro Motion G-Series
G-Series는 제한된 공간을 고려한 소형 코리올리스 유량 및 밀도계입니다. 316L 스테인리스강 유로와 다양한 트랜스미터 옵션을 제공하며, 작은 설치 면적과 직접 질량유량 및 밀도 측정이 필요한 냉각 스키드에 적용할 수 있습니다. 모델별 유량 범위와 압력 손실, 프로세스 연결 및 유체 적합성은 최신 데이터시트로 확인해야 합니다.
Micro Motion G-Series는 제한된 설치 공간을 고려한 소형 코리올리스 유량 및 밀도계입니다.
선정 시 확인 사항
- 측정 유체와 혼합비 물 글리콜 혼합액 연료 및 첨가제의 종류를 확인합니다.
- 최소 정상 최대 유량 정상 운전뿐 아니라 저유량과 피크 조건을 함께 검토합니다.
- 배관 구경과 프로세스 연결 기존 배관 규격 플랜지 또는 위생 연결 요구를 확인합니다.
- 유체 온도와 공정 압력 센서와 연결부의 허용 범위를 최신 데이터시트로 확인합니다.
- 허용 압력 손실 펌프 여유와 냉각 계통 운전 조건에 미치는 영향을 계산합니다.
- 기포 및 2상 유동 가능성 충전 시 공기 혼입 캐비테이션과 습식 가스 가능성을 점검합니다.
- 접액부 재질 냉각수 첨가제 글리콜 및 연료와의 재질 적합성을 확인합니다.
- 트랜스미터와 통신 전원 출력 신호 HART Modbus EtherNet IP 등 제어 시스템 연계를 검토합니다.
- 인증 및 설치 환경 위험 장소 방폭 및 지역별 인증은 선택한 모델과 옵션의 인증서로 확인합니다.
- 설치 방향과 배관 지지 액체 가스 슬러리 및 2상 조건에 맞는 방향과 배관 지지 방법을 적용합니다.
액체 및 슬러리 가스와 2상 유동 조건에 따라 센서의 권장 설치 방향이 달라집니다. 적용 모델의 설치 매뉴얼을 기준으로 확인해야 합니다.
유량계 방식 선택
| 방식 | 강점 | 확인할 조건 | 데이터센터 적용 예 |
| 코리올리스 | 질량유량과 밀도 직접 측정 다변수 계측 | 압력 손실 설치 하중 비용 2상 유동 | 글리콜 상태 관찰 정밀 연료 계측 |
| 마그네틱 | 전도성 액체 비침습 유로 낮은 압력 손실 | 유체 전도도 라이닝 전극 재질 | 대구경 냉각수 유량 |
| 클램프온 초음파 | 배관 절단 없이 외부 설치 가능 | 배관 재질 두께 직관부 음향 조건 | 기존 배관 개조 임시 또는 영구 계측 |
가장 적합한 방식은 측정 목적과 배관 조건에 따라 달라집니다. 질량유량과 밀도가 핵심이면 코리올리스를, 전도성 냉각수의 대구경 유량을 측정하려면 마그네틱 방식을, 가동 중인 배관을 절단하기 어렵다면 클램프온 초음파 방식을 우선 비교할 수 있습니다.
주요 적용 분야
- 직접 칩 액체 냉각 계통의 공급 및 환수 질량유량 측정
- 냉각 분배 장치와 냉각 스키드의 유량 및 유체 상태 모니터링
- 물 글리콜 혼합 냉각수의 밀도 및 온도 변화 관찰
- 비상발전기 연료 공급량 소비량 및 연료 수지 관리
- 펌프 및 열교환기 성능 분석을 위한 공정 데이터 확보
제품 선정 및 기술 문의
위트솔루션즈는 Emerson Data Center 부문 Strategic Partner로서 데이터센터 냉각 및 비상전원 계통의 계측기 선정을 지원합니다.
측정 유체, 배관 구경, 유량 범위, 온도와 압력, 허용 압력 손실 및 통신 조건을 전달해 주시면 Micro Motion 코리올리스, Rosemount 마그네틱 및 FLEXIM 클램프온 초음파 유량계를 비교하여 적용 가능한 구성을 검토해 드립니다.
