네이버 데이터센터의 내부 모습. 엔에이치엔(NHN) 제공
그린피스, 한국 IT기업 재생에너지 성적 발표
강원도 춘천에 있는 ‘네이버 데이터센터’의 서버 12만대는 24시간 쉼없이 돌아간다. 네이버에 접속해 검색어를 입력하거나 동영상·음악을 플레이하면 서버는 해당 정보를 찾아 사용자에게 연결해준다. 이 과정에서 서버가 뿜어내는 엄청난 열기를 식히는 냉각·공조시설 역시 24시간 작동하는데, 일반적으로 서버 가동 및 냉각에 들어가는 전기료가 데이터센터 운영비의 3분의 1 정도를 차지한다고 한다. 이 냉각비를 절감하려고 외국 정보기술(IT) 업체들이 알래스카처럼 추운 지역에 데이터센터를 건설할 정도로 전기료 부담은 큰 편이다.
국내 데이터센터 전력 사용량
지난해 1년간 네이버 데이터센터가 쓴 전력사용량은 5271만㎾h에 이른다. 핵·화력발전에 주로 의존하는 국내 상황을 고려할 때, 서버 운영에만 2만2352tCO₂(이산화탄소톤: 온실가스 배출량을 이산화탄소를 기준으로 환산한 값)을 배출한 셈이다. 이는 고속철을 이용해 서울과 부산을 17만8000번 오갈 때 발생하는 이산화탄소 양에 해당한다. 구글링(구글 검색)을 한번 할 때마다 이산화탄소 0.2g이 배출되는 것으로 알려져 있다.
정보통신산업이 제조업과 달리 ‘굴뚝 없는 청정산업’이라는 주장은 옛날얘기다. ‘전기 먹는 하마’로 알려진 데이터센터 때문이다. 한국아이티(IT)서비스산업협회 자료(2013년)를 보면, 전세계에 50만9200개, 국내에는 113개의 데이터센터가 가동되고 있다. 국내 데이터센터들이 2013년 사용한 전력사용량은 26억㎾h로, 그해 국내 전체 전력사용량의 0.5%에 달했다. 스마트폰 등에 의한 데이터 사용량이 늘고 클라우드컴퓨팅이 활성화하면서 데이터센터 전력사용량은 연평균 40% 이상씩 늘고 있다.
데이터센터 국내 113곳
한해 26억㎾h 전력 사용하지만
재생에너지 사용 1% 미만
네이버 “100% 목표” 약속…갈길 멀어
그린피스 “기업 각성뿐 아니라
정부 에너지정책도 함께 가야”
국제 환경단체 그린피스는 3일 서울 서교동 그린피스 한국사무소에서 ‘당신의 인터넷은 깨끗한가요? 한국 아이티 기업 재생가능에너지 성적표’를 발표했다. 태양광 등 재생에너지 사용 비율은 에스케이씨앤씨(SKC&C) 1%, 케이티(KT) 0.44%, 네이버 0.006%에 그쳤다. 관련 정보를 대부분 공개한 네이버가 유일하게 A를, 에스케이씨앤씨, 케이티, 엘지씨앤에스(LGC&S)는 D를, 정보 공개를 거부한 엘지유플러스(LGU+), 삼성에스디에스(SDS), 다음카카오는 F(낙제) 성적표를 받았다.
국내 데이터센터 대부분은 수도권에 집중돼 있다. 대단위 발전시설이 없기 때문에 다른 지역에서 생산한 전기를 끌어다 쓴다. 네이버는 이날 그린피스 발표에 맞춰 “춘천 데이터센터에서 사용하는 에너지를 모두 재생가능에너지로 바꿔가겠다”고 약속했다. 국내 첫 시도이지만 100% 전환 시기가 언제쯤인지는 밝히지 않았다.
그린피스의 개리 쿡 선임분석가는 “한국의 경우 기업들의 비전뿐만 아니라 정부의 에너지 정책도 함께 발맞춰가야 할 필요가 있다”고 했다. 네이버 역시 “한국전력에서 받는 전기 자체가 대부분 화력·원자력 기반이기 때문에 100% 달성까지 가기에는 넘어야 할 장벽이 많다”고 했다.
그런데 정부는 2011년부터 △저렴한 전기료 △겨울철 냉방비 절감 △안정적 지반 △중국·일본에 인접한 위치를 내세워 외국 기업들을 상대로 ‘글로벌 클라우드 데이터센터’ 유치를 적극 추진하고 있다. 핵발전소나 송전탑 건설 반대운동이 벌어지는 상황인데도 ‘값싼 전기료’를 앞세워 외국 기업의 데이터센터 유치에까지 나선 것이다. 그러나 실적은 미미해서, 일본 소프트뱅크 데이터센터가 경남 김해에 들어선 정도다.
그린피스의 이현숙 기후에너지 캠페이너는 “애플, 페이스북, 구글 등 글로벌 기업들 상당수가 이미 ‘100% 재생 가능 에너지 사용’을 약속한 상황에서 (외국 기업들이) 재생에너지 발전 비율이 3% 미만에 불과한 한국의 불리한 입지 조건을 택할 이유가 없을 것”이라고 했다.
정부 역시 데이터센터 ‘그린화’를 추진한 적이 있지만 지금은 거의 손을 놓은 상태다. 이 업무를 담당하는 미래창조과학부 김근영 정보통신사업과 사무관은 “기업들이 전력 사용 효율화 지표(PUE) 공개를 꺼려 현황 파악이 제대로 되지 않고 있다”고 했다. 이현숙 캠페이너는 “인터넷을 쓰는 순간 우리 모두 부지불식간에 이산화탄소 배출에 동참하는 악순환을 피할 수 없다. 정보기술업계의 각성과 정부 및 한전의 전기 생산 방식의 변화가 수반되지 않으면 데이터센터의 경쟁력 강화 역시 어렵다”고 했다.
방준호 기자 whorun@hani.co.kr
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365일 熱 받는 데이터센터 "냉방비 폭탄 없는 곳 찾습니다"
입력2018.08.17
바닷속, 북극…추운 곳이면 어디든지
데이터센터의 '내집마련'
AI·동영상 등 대규모 정보 보관처리
수천 대 컴퓨터 24시간 돌아가
과열된 장비 온도 낮추는 게 필수
냉방용 전력 소비 적은 곳 찾아
페북 등 IT기업 북극 인근에 설립
MS는 온도 낮은 심해 속에 넣어
태양열·풍력으로 직접 전기 조달도
운용 시험을 위해 잠수를 준비중인 프로젝트 나틱 데이터센터
운용 시험을 위해 잠수를 준비중인 프로젝트 나틱 데이터센터
서버용 컴퓨터와 스토리지(저장장치)가 빼곡히 들어선 데이터센터. 이 시설은 4차 산업혁명의 상징으로 통한다. 빅데이터와 인공지능(AI)의 활용도가 커지면서 데이터 보관과 처리 수요가 급증했기 때문이다. 새로 지어지는 데이터센터가 얼마나 많은지를 따져 4차 산업혁명의 확산 속도를 가늠하는 전문가들이 있을 정도다. 유튜브처럼 대용량 동영상 데이터를 처리해야 하는 인터넷 서비스가 많아진 것 역시 데이터센터가 끊임없이 들어서는 배경으로 꼽힌다.
◆데이터센터에도 ‘냉방비 폭탄’
이 시설의 문제는 전기를 많이 먹는다는 데 있다. 수천 대의 컴퓨터가 24시간, 365일 꺼지지 않고 돌아가니 당연한 일이다. 데이터센터 운영에 필요한 전기 에너지는 같은 면적 상업용 빌딩의 100배에 달한다. 일부 초대형 데이터센터는 소도시에서 사용하는 전기와 맞먹는 수준이다. 환경단체인 그린피스는 2020년 세계 데이터센터 에너지 사용량을 연간 1조9730억㎾h로 추산했다. 이는 세계 최대 에너지 소비국인 미국이 한 해 동안 쓰는 전기의 절반에 해당한다.
바닷속으로 들어가는 해저 데이터센터
데이터센터가 ‘전기 먹는 하마’인 것은 센터 내 과열된 전자장비의 온도를 낮춰야 해서다. 데이터센터의 적정 온도는 서늘함이 느껴지는 19~21도 선. 이런 온도를 유지하려면 데이터센터에서 소모하는 전체 에너지의 60~70%를 ‘냉방’에 투입해야 한다. 여름철 ‘에어컨 요금폭탄’으로 고민하는 한국의 가정과 다를 게 없는 상황이다.
◆더 추운 곳을 찾아라
이 때문에 정보기술(IT) 기업들은 가급적 추운 곳에 데이터센터를 짓는다. 차가운 실외기를 활용해 냉방 비용을 줄이려는 게 목적이다. 스웨덴 노르웨이 핀란드 등 북유럽 지역에 주요 IT 기업의 데이터센터가 몰려 있는 까닭이기도 하다. 북극에 인접한 스웨덴 롤레오에 데이터센터를 설립한 페이스북이 대표적인 사례로 꼽힌다.
서버용 컴퓨터가 빼곡히 들어선 데이터센터
좀 더 도전적인 선택을 한 곳도 있다. 바다를 고른 마이크로소프트(MS)다. 이 회사는 2015년부터 데이터센터를 잠수함 모양으로 만들어 바다에 집어넣는 나틱(Natick) 프로젝트를 진행 중이다. 온도가 낮은 심해에 데이터센터를 지으면 냉방비 걱정에서 자유로워질 것이라고 판단했다.
최근 시작한 2차 테스트는 스코틀랜드 인근 북해에서 이뤄지고 있다. 12ｍ 길이인 잠수함 모양의 미니 데이터센터를 수면 아래 35ｍ 깊이에 넣는다. 데이터센터의 규모가 작다고 해도 864대의 서버, 27.6PB(페타바이트·1PB=100만GB)의 스토리지가 들어간다.
이 프로젝트의 책임자인 존 로치 연구원은 “데이터센터가 많이 필요한 대도시 대부분이 해안가에 자리잡고 있다”며 “현재 기술만으로도 주문 후 90일 이내에 고객사가 있는 도시 인근에 잠수함 형태의 데이터센터를 설치할 수 있다”고 설명했다.
강원 춘천에 있는 네이버 데이터센터 ‘각’
구글도 바닷물을 냉각수로 활용하는 데이터센터를 보유하고 있다. 핀란드 남동부 항구도시인 하미나에서 폐업한 제지공장을 매입해 데이터센터로 개조해 쓰고 있다. 지난해 5월 문을 연 노르웨이 레프달 미네 데이터센터 역시 해수로 서버용 컴퓨터 등 주요 전자기기의 온도를 낮춘 사례다.
◆발전소와 데이터센터의 결합
발전소를 겸한 데이터센터도 있다. 전기가 필요하다면 만들어 쓰면 된다는 구상에서 출발했다. 화석연료를 활용한 발전은 환경 파괴 논란을 비켜가기 어려운 만큼 대부분 업체가 친환경 발전 방식을 고수하고 있다.
서버 업체인 페어네트웍스는 미국의 뜨거운 라스베이거스 사막 한복판에 데이터센터를 건설했다. 데이터센터 외곽이 발전용 태양광 패널로 뒤덮여 있는 게 특징이다. 온도가 높은 지역이지만 태양광 패널을 통해 얻은 풍부한 전기로 냉방비를 충당할 수 있다는 게 회사 측 논리다.
아일랜드 클로니에 있는 페이스북의 데이터센터는 바람의 힘을 이용한다. 이 지역의 풍부한 바람을 활용, 100% 풍력발전으로만 데이터센터 운영에 필요한 에너지를 조달한다. 네이버가 2013년 강원 춘천에 구축한 데이터센터에도 태양광과 태양열 발전시설이 갖춰져 있다. 이렇게 생산한 전기를 외부 경관 조명 등에 활용하고 있다.
반도체 업체들도 데이터센터의 냉방 문제를 해결하기 위해 다양한 방안을 내놓고 있다. 인텔은 최근 데이터센터 냉각시스템의 효율을 높여줄 센서를 개발하겠다고 발표했다. 센서는 냉각 효율을 높이기 위해 데이터센터 내에서 온도가 높은 곳과 낮은 곳을 찾아주는 역할을 한다.
더운 곳에서도 무리 없이 작동할 수 있는 서버용 칩을 개발하는 것도 해법이 될 수 있다고 인텔 측은 설명한다. 데이터센터 내 온도가 1~2도 올라가도 견디는 칩이라면 그만큼 냉방비를 절감할 수 있다는 데 착안했다.
송형석 기자 click@hankyung.com
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[HVAC KOREA] 데이터센터 냉각 트렌드
2019-06-09
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데이터센터 구축 에너지효율화 논의
‘데이터센터 냉각 트렌드’ 세미나가 진행되고 있다.
▲ ‘데이터센터 냉각 트렌드’ 세미나가 진행되고 있다.
4차 산업혁명이 가시화됨에 따라 사회·경제적으로 많은 변화가 일어나고 있고 데이터를 기반으로 한 산업분야가 큰 폭으로 성장하고 있다. 이러한 데이터를 저장하고 4차 산업혁명의 기반이 되는 시설이 바로 데이터센터다.
향후 데이터센터산업의 폭발적인 성장이 예측되는 동시에 데이터센터가 사용하는 막대한 전력량에 대한 해결책이 요구되고 있는 시점이다.
‘데이터센터 냉각 트렌드’ 세미나에서는 데이터센터의 글로벌 트렌드와 데이터센터 에너지절감 솔루션 및 구축사례 등에 대한 정보를 공유했다.
그린데이터센터 글로벌 트렌드
나연묵 단국대 교수는 ‘그린데이터센터 글로벌 트렌드’ 발표를 진행했다.
데이터센터는 365일 24시간 ICT 서비스를 안전하고 효율적으로 제공하기 위한 전기와 냉각설비가 설치된 빌딩이다. 이는 오늘날 초연결 지능화사회를 가능케 하는 지식발전소로 자리매김하고 있다.
데이터센터는 IT 설비 소유주에 따라 Co-location 데이터센터와 Enterprise 데이터센터로 분류할 수 있다. Co-location 데이터센터는 전력과 냉방인프라 및 고객사의 서버 호스팅을 제공하는 형태로 KT, SKT, LG U+, LG CNS, 삼성SDS, HIT, Hostway, Equinix, Digital Realty, Interxion(EU) 등이 이에 속한다.
Enterprise 데이터센터는 기업이 직접 자신의 서버와 설비를 운영하는 형태로 삼성전자, 삼성SDS, LG CNS, SK C&C 등이 있다.
기술분류에 따라 한국식으로 분류하자면 Internet Data Center(IDC)는 데이터센터와 망이 연결된 형태이며 Cloud DataCenter(CDC)는 클라우드 컴퓨팅서버에 맞춰진 데이터센터다. 예로 구글, 아마존, 페이스북, 네이버 등이 있다.
한국은 총 산업용 전력양의 1%를 데이터센터가 사용하고 있지만 국내 데이터센터의 평균 PUE(Power Utilization Effectiveness, 전체 소비전력/IT에 의해 소비된 전력)는 2.66이다.
나연묵 교수는 “공공부문 데이터센터는 3.13, 민간 데이터센터는 2.03으로 해외 데이터센터의 평균 PUE가 1.7이고 선진국의 PUE가 1.2인 것을 감안하면 에너지효율이 낮다고 볼 수 있다”라며 “서버가 사용하는 전력 외 부분에서 사용에너지를 절감해야 효율적인 데이터센터이기 때문에 서버 외 가장 많은 에너지비중을 차지하는 냉방을 효율화시키는 것이 중요하다”고 강조했다.
데이터센터시장 급성장 기대
송준화 한국데이터센터연합회 팀장
▲ 송준화 한국데이터센터연합회 팀장
송준화 한국데이터센터연합회 팀장은 ‘데이터센터 시장전망 및 고집적 데이터센터 냉각방안’을 주제로 발표를 진행했다.
데이터센터는 4차 산업혁명시대 ICT신산업 육성을 위한 데이터발전소로 IoT, Cloud, Big data, Mobile, AI 서비스 구현을 위한 핵심 인프라다.
특히 각종 재난과 비상상황에서도 안정적인 가동이 중요하기 때문에 ‘Supporting Infra’에 따라 가용성이 분류되며 고가용성일수록 구축비용이 증가한다.
Tier는 데이터센터의 안정성 및 가용성을 평가하기 위한 지표로 기반인프라 설치수준에 따라 1~4레벨로 구분되며 등급이 높을수록 데이터센터의 신뢰도가 높다. Tier3은 Tier2대비 전력공급 및 냉각장비를 설치하기 위한 공간이 훨씬 많이 필요하며 구축비용도 증가하게 된다.
데이터센터는 1989년 1세대를 시작으로 2010년대 5세대의 하이퍼스케일 데이터센터로 진화해왔으며 현재는 소프트웨어 디파인드 데이터센터, 엣지데이터센터 형태로 진화 중이다.
2018년 기준 국내에는 총 155개의 데이터센터가 구축돼 운영 중이며 80%는 서울·경기지역에 위치하고 있다.
특히 Co-location 데이터센터의 시장규모는 향후 3년간 급속히 성장해 2018년 약 7,005억원에서 2021년 약 9,645억원 규모가 예상된다. 한국은 해저 광케이블 연결성 및 클라우드에 대한 폭발적 수요증가로 인해 클라우드 서비스사업자에게 시장확대를 위한 데이터센터 구축의 매력적인 시장으로 급부상하고 있다.
송준화 팀장은 “전력 및 공조부문에서도 데이터센터의 랙당 전력밀도는 지속적으로 증가하고 있으며 이러한 발열량에 대비하기 위해 수냉시스템에 대한 의존도가 높아질 것으로 전망된다”라며 “하지만 전산실 내 물이 들어오는 것을 금기시 하는 정서상 급격한 변화는 없을 것으로 예측된다”고 말했다.
효율적 데이터센터 쿨링시스템
이성만 한국코로나 본부장
▲ 이성만 한국코로나 본부장
이성만 한국코로나 본부장은 ‘대용량 데이터센터의 쿨링시스템’이라는 주제로 데이터센터와 정보통신기술(ICT) 시설을 위한 에너지효율적인 냉각시스템을 소개했다.
독일 WEISS의 룸기반 쿨링시스템인 DeltaClima는 언더플로우 방식의 진보된 기술로 열교환기와 필터면적을 확대하고 기내 압력손실, 소비동력을 감소해 기존 시스템대비 25~50%의 에너지절감이 가능하다.
이를 발전시킨 형태의 CoolWall도 있다. Wall 파티션을 대형 열교환기로 사용한 시스템으로 CoolWall은 벽면형식으로 제작, 설치되며 효율적인 운전에 필요한 열교환기, 필터, 제어모듈로 구성된다.
이성만 본부장은 “ANSYS 및 6Sigma-Room 프로그램을 통해 유속흐름과 열전달을 분석한 결과 낮은 공기속도 및 내부 압력손실 저감으로 인한 에너지절감을 확인했다”라며 “대형 열교환기와 열교환기 표면의 최적 활용, 최적화된 EC팬, 부분부하 운전 등이 효율적으로 가동된다”고 설명했다.
Access Floor로 저온통로를 만들어 효과적인 냉방이 가능하며 Access Floor가 없을 시에도 Cold/Hot Aisle을 설치할 수도 있다. 패키지 항온항습기보다 공간활용성이 좋으며 동일한 조건과 냉방용량에서 낮은 투자비용과 25%의 에너지비용 절감이 가능하다.
토탈 커미셔닝 통한 미래경쟁력 강화
연창근 한일엠이씨 사장
▲ 연창근 한일엠이씨 사장
연창근 한일엠이씨 사장은 ‘토탈 커미셔닝을 통한 데이터센터 구축 검증사례’를 발표했다.
데이터센터는 최첨단 IT장비를 위한 특수목적 건물로 고성능 전원·공조시스템, 이중·삼중 보호설비체계를 구성하며 복잡하고 난이도가 높은 건물이다.
데이터센터는 정전, 설비고장 등 문제가 발생하면 막대한 금전적 손실이 뒤따르고 안정성 강화 및 유지보수 비용증가 등의 추가조치가 요구된다. 하지만 안정성 강화를 위해 과도한 설비가 편중된다면 투자비용과 운영비용이 증가하는 경우가 발생한다.
토탈 커미셔닝은 데이터센터의 안정성과 성능을 사전에 검증해 사고발생 및 불필요한 비용발생을 억제할 수 있다.
또한 일반적인 데이터센터의 연간 운영비용의 75% 이상이 에너지관련 비용이며 이중 60% 이상을 냉각설비 및 수배전설비 등이 차지하고 있어 커미셔닝의 필요성이 부각된다. 커미셔닝을 통해 시스템 성능, 에너지절감, 쾌적성 향상, LEED 인증 등을 지원받을 수 있고 10~20%(일반건축물)의 에너지절약 효과도 기대할 수 있다.
연창근 사장은 “토탈 커미셔닝을 통해 데이터센터에서는 설계단계서부터 시공, 시험, 준공 및 운영단계까지 전 과정을 검증하고 문서화해 시스템의 안정성을 확보하고 공사 효율성, 운영비 절감 및 시스템 내구성을 증대시킬 수 있다”라며 “또한 전체 시공비용의 1~3%로 에너지사용량의 15~30%를 절감할 수 있다”고 강조했다.
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