고온에 견디는 초고온 데이터센터… “IT비용절감, 그 이상의 의미”

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고온에 견디는 초고온 데이터센터… “IT비용절감, 그 이상의 의미”

디지털데일리 발행일 2011-10-23 12:21:51

백지영 기자

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- 인텔, 국내에서는 KT 등과 기술검증(PoC) 진행 중

[디지털데일리 백지영기자] 현재 전세계에 운영되고 있는 대부분의 데이터센터 내부 온도는 18~21°C이다.

왜 데이터센터는 항상 이 온도를 유지해야 할까. 40°C 이상 온도에서 운영되는 데이터센터는 불가능한 것일까.

데이터센터들은 서버나 네트워크 등 IT기기에서 발생하는 열을 식히기 위해서는 냉각에 많은 투자를 해야 했다. 발열이 많아지면 이는 IT기기의 장애로 이어지기 때문이다.

◆매년 전세계 데이터센터 냉각비용 늘어나=이 때문에 현재 전세계 데이터센터가 사용하는 전력 소비량은 전체의 약 1.5%를 차지하고 있다. 이는 50개 발전소와 맞먹는 양이다. 또한 매년 2억 1000만 메트릭톤의 이산화탄소를 배출하며 이는 100만대 자동차 배출량과 동일하다.

냉각을 위해 데이터센터들이 사용하는 물은 양은 최대 3000억 리터에 달한다. 이는 25만개 올림픽 사이즈 수영장 물에 해당한다. 이처럼 전세계 데이터센터들에 매년 소비하는 에너지는 약 270억 달러 규모에 해당한다. 오는 2014년엔 2배로 늘어날 것이라는 전망이다.

그러나 만약 높은 온도에서도 데이터센터 운영이 가능하다면 어떨까. 현재와 같이 냉각을 위해 사용되는 많은 비용을 줄일 수 있을 것이다.

인텔은 “지금부터라도 데이터센터 온도를 올려야 한다”고 이야기한다. 향후에는 사우나 같은 온도의 데이터센터도 충분히 가능하다는 설명이다.

닉 크넙퍼 인텔 아태지역 데이터센터그룹 마케팅 매니저는 지난 21일 인텔코리아 본사에 개최된 인텔 HTA 데이터센터 기술세션에서 “앞으로는 약 50°C까지 견딜 수 있는 초고온 데이터센터 운영이 가능할 것”이라고 밝혔다.

◆HTA 데이터센터의 등장.…50°C 견딜 수 있어=여기에서 인텔이 말하는 HTA(High Temperature Ambient) 데이터센터란 냉각 비용을 감소시키고, 전력 효율성을 증가시키기 위해 고온에서도 작동이 가능하도록 설계된 건물을 말한다.

데이터센터가 고온에서도 운영이 될 수 있다면 냉각에 들어가는 비용을 줄일 수 있기 때문에 전력효율지수(PUE)는 낮아진다.

PUE는 전체 데이터센터 전력을 실제 IT전력(컴퓨팅)으로 나눈 수다. 즉 PUE 숫자가 1이 된다는 것은 냉각에 들어가는 비용 없이 순수하게 컴퓨팅에만 사용되는 얘기다. 따라서 많은 데이터센터가 PUE를 1로 만들기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.

현재 전세계 대부분의 데이터센터 PUE 2.0~3.0 사이다. 15년 이상된 데이터센터 대부분이 높은 PUE를 기록하고 있으며, 이같은 경우 실제 IT기기가 사용하는 33%에 불과하다. 44%가 냉각전력, 22%는 무정전전원공급장치(UPS)에 사용된다.

PUE가 낮은 데이터센터를 짓는 것이 훨씬 저렴함에도 불구하고, 여전히 많은 기업들이 전통적인 데이터센터를 고집하고 있다는 것이 크넙퍼 매니저의 설명이다.

그는 “외부공기를 통한 냉각방식(프리쿨링)이나 플래스틱 패널을 통해 뜨거운 공기와 차가운 공기를 분리시켜도 많은 비용을 절감할 수 있다”고 말했다.

이미 HTA 데이터센터는 많은 기업들이 적용하고 있다. 예를 들어 페이스북의 산타클라라 데이터센터는 이를 통해 연간 50만 달러 비용을 절감했으며, 야후의 한 데이터센터의 경우, 서버를 통해 배출되는 뜨거운 공기가 데이터센터 중심부의 굴뚝을 통해 밖으로 내보내고 건물 앞쪽의 차가운 공기를 안쪽으로 끌어들이는 방식을 통해 냉방시스템을 전혀 사용하지 않고 있다는 설명이다. 이 데이터센터의 PUE는 1.08에 불과하다. 기본적인 데이터센터 내부의 조명이나 습도를 위한 팬을 빼고는 IT 기기 이외에 사용되는 전력은 거의 없다.

◆인텔의 데이터센터 비용절감 솔루션은 무엇=이를 위해 인텔은 HTA 데이터센터를 위한 다양한 솔루션을 갖추고 있으며, 현재에도 다양한 연구개발을 진행 중이다. 현재 국내에서는 이를 위한 기술검증(PoC) 등을 진행하고 있는 것으로 알려진다.

레이프 닐슨 클라우드 솔루션 아키텍쳐는 “인텔은 이를 위해 트랜지스터 레벨부터 다이와 패키지, 마더보드, 팬과 냉각, 그리드까지 다양한 기술을 갖고 있다”며 “고온 환경을 위한 인텔의 플랫폼 가이드를 보면 인텔 노드매니저와 데이터센터 매니저를 비롯해 열 섀도잉과 구리 방열판, SSD 도입 등을 적극 권고하고 있다”고 설명했다.

특히 HTA 데이터센터를 위한 대표적인 사례로 ‘열 섀도잉(Thermal Shadowing)’을 제시했다. 이는 별도의 마더보드 설계를 통해 냉각된 공기가 각각의 CPU나 메모리를 통과할 때 발열되지 않도록 하는 것이다. 최대 10%의 전력소비를 줄일 수 있다는 것이 인텔 측의 설명이다. 또한 현재 델과 HP, 슈퍼마이크로, NEC 등의 업체에서 HTA용 서버를 별도로 만들고 있다.

힌편 이밖에 현재 인텔이 데이터센터 비용절감을 위해 연구하고 있는 것이 ▲전력 및 온도 감지 스케쥴링(PTAS) ▲배터리 백업 솔루션 등이다.

PTAS는 작업량(워크로드)를 골고루 배분해서 핫 스팟이 발생하지 않도록 하는 것으로 이러한 방식을 통해 약 20%의 비용 절감이 가능할 것으로 내다보고 있다.

또한 배터리 백업 솔루션은 서버 자체에 별도의 배터리를 내장하는 것인데, 현재 구글과 페이스북 등 글로벌 기업에서 테스트 중이다. 이를 통해 UPS를 없앨 수 있어 더 많은 데이터센터 공간을 확보할 수 있고, 기존 UPS 솔루션보다 비용이 5배나 저렴하다.

크넙퍼 매니저는 “현재 온도에서 5°C(26°C)만 높여도 전세계적으로 연간 21억 6000만 달러 전기료 절감이 가능하다”고 설명했다. 이는 데이터센터 전력 소비량을 8% 감소할 수 있으며 스페인과 남아프리카공화국, 호주, 대만의 1개월 에너지 소비량 총합보다 많은 숫자다.

<백지영 기자>jyp@ddaily.co.kr