| 설계개요 |
DATA DAM / DATA CENTER + DAM ; 댐과 데이터센터의 융합을 통한 기후 위기 대응 및 친환경 데이터센터 구축
극한 기후 시대, 우리는 폭우와 가뭄이 뒤엉킨 ‘물 양극화’ 시대에 살아가고 있다. 물 관련 재해가 전 세계 재난의 90%를 차지하고 있다. 극한의 폭우가 쏟아지거나 물이 말라버리거나 전 세계적으로 물 양극화로 인한 재난이 시작되었다.
2015년부터 2018년까지 극심한 가뭄을 겪은 우리나라는 2020년에는 기상 관측 이래 최장인 54일간의 장마와 역대 2위의 강수량을 기록했으며, 2022년에는 50년 만에 최악의 가뭄을 겪었다. 기록적인 집중호우로 인해 과거 댐 건설이 무산된 지역을 중심으로 침수 피해가 반복되고 있으며, 극한 홍수에 대응할 수 있는 ‘댐 건설’이 다시 대두되고 있다.
4차 산업 시대 필수기반 시설인 ‘데이터센터’는 막대한 양의 탄소배출을 하는 시설임에도 불구하고 건설이 가속화되고 있다. 탄소 배출량을 줄이기 위해 ‘친환경데이터센터’ 개념을 도입하고 있고, 친환경 에너지 사용을 위해 데이터센터가 지역으로 분산되고 있다.
데이터센터 에너지 소비의 절반을 차지하는 냉각기술은 ‘수열원’을 활용할 수 있고, 현재 강원도 춘천 소양강댐 심층수를 냉각수로 사용하는 데이터센터 집적단지가 조성되고 있다.
기록적으로 쏟아지는 물을 저장하고 극한 가뭄에 물을 방류할 수 있는 ‘댐’과 ‘댐의 ’심층수‘를 활용하여 물 전쟁 시대에 대응하고자 한다. 댐과 데이터센터의 결합을 통해 기후 위기에 대응하고, 4차 산업혁명 시대에 필요한 기반 시설의 새로운 프로토타입으로 ’친환경 데이터 댐‘을 제안한다.
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| 작품설명 |
[댐과 데이터센터 결합을 위한 전략]
이 설계안은 극한 기후 시대에 대응하는 댐과 4차 산업 시대에 필요한 시설을 결합한 새로운 시설에 대한 프로토타입이다. 댐과 데이터센터를 결합하는 것은 댐의 심층수를 이용하여 데이터센터 발열을 냉각하는 수열원으로 활용하는 것으로부터 시작된다.
이 프로젝트는 수력발전 시설을 갖춘 댐을 계획하여 데이터센터 가동에 필요한 전력을 자체적으로 생산하며, 4계절 낮은 온도를 유지하는 댐의 심층수를 수열원으로 활용하는 데이터센터 쿨링 시스템을 도입한다. 데이터센터 발열을 냉각한 이후 발생하는 폐열(폐수)은 재활용되어 각 프로그램이 요구하는 온도를 제공하고 다시 저수지로 방출된다. 댐체 내부의 프로그램은 물 순환 시스템과 함께 계획된다.
[댐과 데이터센터의 대상지 선정]
댐과 데이터센터 계획을 위한 대상지 선정은 댐 건설 무산 여부, 홍수 및 가뭄 피해 여부, 가뭄 취약도, 지역별 전력 여유 용량, 변전소 위치 및 분포, 지역 평균 기온, 진앙 분포도 및 지진 피해 여부, 데이터센터 계획 여부 등을 근거로 한다. 대상지는 남한강 유역에 위치하고 영월댐과 장전댐 건설이 무산된 이후, 집중호우에 의한 홍수 피해가 반복적으로 일어나는 강원도 영월군으로 선정하였으며, 댐의 좌안은 영월읍 거운리, 댐의 우안은 영월읍 삼옥리에 위치한다.
[댐 형식 및 구조의 결정]
건축화할 수 있는 댐의 형식을 결정하기 위해 댐의 형식을 4가지로 분류하고 공간화 가능성을 분석하여 ’버트레스 댐‘의 형식이 적합하다고 판단하였다. 버트레스 댐은 기울기를 가진 몇 개의 버팀벽으로 지탱하는 댐으로, 버팀벽(버트레스) 사이에 형성되는 빈 공간을 활용하여 댐체 내부에 프로그램을 계획한다. 또한, 댐의 규모는 무산된 영월댐 건설 계획서를 근거로 한다.
홍수를 조절하는 댐의 여수로는 4개로 구성하고, 댐의 중앙부에 분리하여 배치하고 수평적 흐름에 방해되지 않도록 여수로 내부는 통로가 되게 한다.
[수력 발전시설 및 쿨링 시스템 구축]
수력 발전시설의 시설용량 및 발전용량은 전국 다목적·수력발전 댐 중, 영월댐 계획 기준과 규모 및 시설용량이 비슷한 댐의 평균값을 기준으로 한다. 영월댐 건설 계획을 기준으로 이 프로젝트 댐의 예상 총저수량은 698.1백만㎥, 시설용량은 19,600kW며, 예상 발전용량은 연간 최소 39,200,200kWh 또는 그 이상일 것으로 판단된다. 전력 생산은 댐 유입량이 가장 많은 7~9월의 발전량이 가장 많을 것으로 예상된다. 수력 발전시설은 댐의 중앙 버트레스 하층부에 계획하여 유입된 물이 발전기를 거쳐 바로 방류되도록 계획하였다.
데이터센터 쿨링 시스템은 외기 냉방과 수열원을 조합하여 사용할 경우, 전력 소모가 감소하므로, 냉각수를 활용하는 수냉식과 차가운 외기를 사용하는 공냉식을 결합하여 계획한다. 강원도의 평균 기온은 수도권의 평균 기온보다 낮아 공냉식 쿨링 시스템을 도입하기에 적합하다. 평면적으로, 서버실 복도를 기준으로 외기에 맞닿는 서버실은 수냉식과 공냉식을 결합하여 계획하고, 댐체 내부에 위치하여 외기와 맞닿지 않는 서버실을 수냉식을 이용한다. 차가운 외기를 사용할 수 없는 여름철에는 수냉식 시스템만 활용한다.
[온도에 따른 프로그램 구성 및 배열]
댐체 내부에 프로그램은 서버실, 수력 발전시설, 식물원, 스파, 생태 코리더, 호텔, 데이터 리서치 센터, 아카이브, 교육센터, 스포츠센터, 오피스 등으로 구성되며 프로그램이 요구하는 온도에 따라 댐체 내부에 수직적으로 배열된다. 냉각수를 이용하는 서버실은 냉각수를 취수하여 바로 사용할 수 있도록 댐의 하층부에 계획하였고, 폐열을 이용하는 프로그램은 온도가 높을수록 댐의 상층부에 계획하여 물이 서버실을 거친 뒤, 댐의 상층부로 올라가서 차례로 낮은 온도를 요구하는 프로그램을 거치며 하강하여 저수지로 방출되도록 물의 순환 시스템을 계획하였다.
댐체를 순환하는 댐 심층수는 7℃로 저수지에서 취수되어 댐체 내부의 물 관리 센터를 거쳐 정수되고, 서버실로 이동하여 서버의 발열을 냉각한 후 40℃의 폐열(폐수)이 된다. 이후 40℃의 열을 요구하는 스파 및 사우나가 계획된 댐의 상층부로 이동한 후, 25℃-30℃의 열을 요구하는 식물원을 거친 뒤, 영월 동강의 환경을 재현한 생태 코리더에 맞는 온도를 제공하고, 약 20℃의 실내온도를 필요로 하는 오피스, 데이터 리서치 센터, 스포츠센터 등을 거쳐 저수지로 방출된다.
[영월 생태 환경을 재현한 생태 코리더]
댐을 계획하면서 영월 동강의 동식물들을 위한 생태통로 및 서식지를 댐 내부에 계획하였다. 서식지의 형태는 댐체 내부에 동굴을 닮은 비정형의 통로로 계획하였으며, 서식지의 두 가지 타입에 따라 두 개의 통로로 계획하였다. 서식지의 환경은 댐체가 외부에 맞닿는 부분은 상대적으로 밝고 건조한 환경으로 조성하였고, 댐체의 내부로 들어갈수록 어둡고 습도가 높은 환경으로 조성하여 영월의 습지 환경의 재현을 통해 습지에 사는 동식물이 서식할 수 있도록 계획하였다.
이 프로젝트는 버트레스 형식의 댐으로 반복적으로 홍수 피해가 반복되는 남한강 유역의 강원도 영월에 위치하며 여수로를 갖춰 홍수를 조절할 수 있으며, 수력 발전시설을 갖춰 데이터센터 및 프로그램에 필요한 전력을 자체 생산할 수 있다. 데이터센터의 쿨링 시스템은 댐 심층수를 사용하는 수냉식과 강원도의 차가운 외기를 활용하는 공냉식을 결합하여 계획하였다. 댐 심층수는 물 순환 시스템에 의해 저수지 – 서버실 – 스파/사우나 – 식물원 – 생태 코리더 - 실내 프로그램 – 저수지 순서로 댐체 내부를 순환한다. 또한, 댐체 내부에 영월의 생태 환경을 재현한 생태 코리더를 조성하여 동식물의 서식지를 제공하였다.
이는 극한 기후 시대에 대응, 예방, 적응하고 4차 산업 시대에 필요한 기반 시설을 제공하는 건축적 해결책이자 새로운 시설의 프로토타입이다.
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| 지도교수 작품평 |
‘발견과 발명: 새로운 건축 유형의 탐구’라는 주제로 진행한 연구·고급설계스튜디오에서 ‘DATA DAM’은 데이터센터와 댐의 결합을 통해 물 양극화로 인한 기후 위기에 대응하고, 댐의 심층수를 활용하여 데이터센터의 발열을 냉각함으로써, 친환경데이터센터 및 댐의 구축을 제안한 새로운 건축 유형 프로젝트이다.
춘천 소양강댐 사례를 바탕으로 데이터센터와 댐의 결합 원리인 댐 심층수를 사용한 데이터센터 냉각방식을 발견하고, 댐 형식의 분석을 통해 버트레스 댐의 공간화 가능성을 판단하였다. 버트레스의 폭과 깊이에 따라 프로그램에 맞는 모듈을 형성하고, 댐 내부에 생태통로 및 서식지 형성을 위한 생태종 및 생태 환경을 분석하였으며, 폐열의 재활용을 위해 프로그램이 요구하는 온도에 따라 댐 내부에 프로그램 배치 및 물 순환 시스템을 구축하였다.
강원도 영월에 구축된 데이터 댐은 반복적인 홍수 피해를 예방하고, 수열원을 활용하여 데이터센터의 탄소배출을 줄이고, 수력 발전시설을 통해 전력을 생산하며, 폐열을 재활용한 호텔, 수영장, 식물원, 생태통로 등 다양한 프로그램을 수행함으로써 기후 위기와 4차 산업 시대에 필요한 새로운 기반 시설의 역할을 기대할 수 있다.
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