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전력 잡아먹는 데이터센터, '에너지효율' 주목
국내산업 총 전력소비량의 약 1% 소비
‘하이퍼스케일’ ‘외기공조방식’ 등 통해
장비・냉방 분야에서 에너지효율 도모
오철 기자    작성 : 2020년 07월 02일(목) 13:57    게시 : 2020년 07월 03일(금) 10:30
구글의 데이터센터.
데이터센터는 대표적인 에너지다소비 건축물이다. 데이터센터에서만 사용하는 전력량이 전 세계에서 200TWh 정도 된다. 이는 세계 전력 사용량의 1%에 해당하는 양이자 일부 국가의 총 전력사용량보다 많은 양이다. 데이터센터의 전력사용량은 정보통신기술의 발달에 따라 향후 지속적으로 증가할 것으로 전망된다. 이에 따라 기업들의 에너지효율화 움직임도 바빠지고 있다.

◆전기 먹는 하마, 데이터센터=데이터센터는 서버, 네트워크, 스토리지 등 IT 서비스 제공에 필요한 장비를 한 건물에 모아 통합 관리하는 시설이다. 구글, 애플, 아마존 등 글로벌 IT 기업부터 통신사, 포털사이트까지 데이터센터를 운영 중이며 국내에서만 158개소의 데이터센터가 돌아가고 있다. 이곳은 24시간 365일 가동되기 때문에 전력소비가 극심하다. 한국IT서비스산업협회에 따르면 2015년 국내 산업 전체 전력소비량(2735억kWh) 중 약 1%인 26.5억kWh를 국내 데이터센터가 소비했다. 실제로 지난해 서울시에서 선정한 가장 전력사용량이 높은 건물에 KT목동IDC가 꼽히기도 했다.

이 때문에 모든 데이터센터 사업자들의 목표는 전력소비량 절감이다. 데이터센터의 에너지 사용 비중을 보면 IT 장비가 전체 에너지의 52% 정도를 차지하고 냉방에서 40% 정도를 사용하고 있다. 이에 따라 데이터센터의 에너지 절감을 위해서는 장비와 냉방, 모두에서의 에너지 효율 향상이 필요하다.

◆하이퍼스케일 데이터로 25% 절약=최근에는 노후화된 데이터센터를 폐쇄하고 고효율 데이터센터를 신규 구축하거나 전환하면서 데이터 센터 전력 소비량은 미미하게 증가하는 추세다. 특히 소규모의 비효율적인 데이터센터에서 대규모의 하이퍼스케일 데이터 센터로의 전환이 글로벌 데이터센터 에너지효율향상에 크게 일조하고 있다.

하이퍼스케일(Hyperscale)은 분산된 컴퓨팅 환경을 최대 수천 개의 서버로 확장할 수 있는 완전한 하드웨어 및 시설의 조합을 의미한다. 평균적으로 하이퍼스케일의 1개 서버는 기존 서버의 3.75대를 대체할 수 있다. 데이터센터의 에너지 효율을 PUE로 측정하는데 기존의 데이터 센터는 일반적으로 2.0인 반면 하이퍼스케일 설비의 경우 1.2의 값을 나타낸다. PUE(Power Usage Effectiveness)는 데이터센터가 사용하는 전력량을 총 IT 장비가 소비하는 전력량으로 나눈 값으로 1.0에 가까울수록 효율이 높다. 업계 전문가는 “빠른 속도로 하이퍼스케일 데이터센터가 확산하고 있다”며 “미국의 경우 소규모 데이터센터 서버의 80%를 하이퍼스케일 시설로 전환하면 데이터센터 전력사용량이 약 25%가량 감소할 것”으로 분석했다.

하이퍼스케일 데이터센터는 2016년 세계 기준 338개소에서 2021년에는 628개소로 증가할 것으로 보인다. 우리나라에서도 최초로 네이버가 올해 준공을 목표로 세종시에 건설 중이다.

◆효율적인 냉방 방식 찾아라=데이터센터의 전력소비 증가를 억제하고 에너지효율을 높이는 또 다른 방안으로 데이터센터의 냉방 효율 개선이 꼽힌다. 특히 자동으로 서버 상태를 제어하는 방식과 외부의 찬바람을 이용해 서버실 온도를 냉각하는 외기공조 방식이 대표적이다.

페이스북(Facebook)은 데이터센터 서버의 규모를 부하 상황에 따라 자동으로 조절하는 오토스케일 기술을 적용했다. 오토스케일 기술은 접속자 수에 따라 기존 서버의 가동부하를 높이고 나머지 유휴 상태의 서버는 휴면 상태로 바꿔 전력사용량을 절감하는 방법이다. 이로 인해 전력사용량을 10~15% 절감할 수 있다.

구글(Google)은 인공지능(AI) 선도기업답게 냉각효율을 위해 AI를 도입했다. 딥마인드에서 개발한 알고리즘을 기반으로 온도와 전력 데이터를 실시간으로 반영해 팬, 냉각 시스템, 창문 등 약 120개 변수를 조정하는 시스템을 개발했다. 이를 통해 전체 전력의 15%를 줄였다.

네이버는 외부 찬 공기를 이용해 서버를 냉각시키는 기술을 적용했다. 외기를 충분하게 활용하기 위해 데이터센터도 전국에서 연평균 기온이 가장 낮은 춘천에 구축했다.

LG CNS는 에너지 절감을 위해 설계 단계부터 에너지 효율성을 고려했다. 이를 위해 ‘빌트 업 외기냉방 시스템’과 서버열 배출을 위한 굴뚝 ‘풍도’ 등 특허를 출원했다. 운영 기술도 뛰어나 MS가 최신 건립한 부산 데이터센터의 운영 사업자로 선정됐다.

◆데이터센터의 효율 향상 유도 필요=앞으로도 빅데이터, 클라우드, 5G 등 정보통신기술의 발달에 따라 인터넷 트래픽과 데이터의 부하가 급증해 데이터센터의 에너지사용량은 증가할 것으로 전망된다. 이에 따라 탄소저감을 위한 대책이 필요하다는 지적도 나온다. 업계 관계자는 “데이터센터는 지금도 현재도 지구 전체 온실가스 배출량의 2%를 차지하고 있다”며 “데이터센터의 효율 향상을 위해 PUE를 낮추면 전기요금 혜택, 에너지절감 투자비 지원해 주는 등의 효율적인 데이터 센터 운영을 위한 인센티브 및 지침 마련이 필요할 것”이라고 말했다.


오철 기자 ohch@electimes.com        오철 기자의 다른 기사 보기

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