서버·스토리지는 데이터센터 전기소비를 얼마나 줄일 수 있나

기후위기에 따라 전세계적으로 지속가능성이 중요 이슈인 가운데 IT인프라 차원의 에너지 소비 절감 기술이 각광받고 있다. 주요 컴퓨팅 솔루션 제공업체는 하드웨어 설계와 소프트웨어 기능으로 사용자의 에너지비용을 줄이도록 지원하고 있다.

급격한 디지털 전환이 모든 산업에서 이뤄지면서 데이터센터와 IT인프라는 기업의 핵심 자산으로 떠올랐다. IT인프라는 기업에게 큰 매출을 가져오는 중요 설비면서, 적지 않은 에너지를 소비하는 요소기도 하다.

데이터센터는 현재 전 세계 전기 사용량의 1%를 차지한다. 세계경제포럼은 디지털화가 2020년에만 전 세계 온실가스 배출량의 4%를 발생시켰다고 추정했다. 다만 디지털 기술을 확장한다면 2050년까지 배출량을 20%까지 줄일 수 있을 것으로 나타났다.

마이크로소프트 애저 데이터센터

■ 데이터센터 에너지효율 선두주자의 현재

전통적인 데이터센터의 에너지효율 평가 지표인 PUE는 전세계적으로 낮아지는 추세다. PUE는 데이터센터 연간 실사용 전력량을  필요 전력량으로 나눠 계산한다. PUE가 1에 가까울수록 좋은 에너지효율을 가진 데이터센터다.

글로벌 데이터센터의 평균 PUE는 1.6 수준으로 낮아졌다가 코로나 팬데믹을 거치며 다시 높아지고 있다. 국내 데이터센터 평균 PUE는 2.3이다.

가장 많은 데이터센터를 운영중인 구글의 경우 평균 PUE가 1.10이다. 마이크로소프트 애저의 전세계 데이터센터 평균 실 PUE는 1.18이다. 메타의 데이터센터 평균 PUE는 1.09에 달한다. 한국 네이버의 데이터센터 각이 PUE 1.12를 기록하고 있다.

전력 효율을 평가하는 PUE와 달리 물의 사용 효율을 평가하는 지표로 WUE가 최근 강조되고 있다. 탄소포지티브처럼 워터포지티브 목표 설정에 활용된다. 데이터센터 장비의 냉각과 습도조절에 물을 사용하기 때문이다. 데이터센터 습도조절과 냉각에 사용된 물의 양(리터)을 전체 IT설비의 연간 시간당전력사용량을 나눠 계산한 것이다

마이크로소프트 애저 데이터센터의 WUE는 전세계 평균 0.49다. 메타 데이터센터의 WUE는 0.26이다. AWS의 WUE는 0.25다.

■ 데이터센터 전기소비의 주범 '냉각'

데이터센터의 에너지사용에 영향을 미치는 요소는 다양하다. 기본적으로 서버, 스토리지, 네트워킹 등 컴퓨팅 장비의 전력소비가 크지만, 그에 못지 않게 컴퓨팅 장비 냉각에 많은 전력을 소비한다. 데이터센터 에너지비용의 50%가 냉각 비용이란 분석도 있다. 특정 상황에 따라 습도 조절에도 많은 에너지를 쓴다.

데이터센터 장비의 전력소비를 절감하기 위한 기본적 전제는 CPU의 에너지 효율 개선이다. 인텔, AMD 등이 지속적으로 칩당 전력 소비량을 줄이고 있고, 조금씩 사용량이 늘어나는 ARM 아키텍처 기반의 장비는 x86 아키텍처보다 월등히 높은 에너지 효율성을 보여준다.

서버나 스토리지 하드웨어의 섀시를 냉각하는데 팬이 사용된다. 냉매를 순환시키는 방식도 사용돼왔다. 최근 컴퓨팅 장비 업체가 강조하는 방식은 수냉식 기술이다.

레노버 넵튠 L2A 기술을 적용한 씽크시스템

레노버의 경우 넵튠이란 특허 기술을 내세운다. 넵튠 리퀴드투에어 기술은 컴퓨팅 하드웨어에 실온의 물을 순환하는 파이프를 넣어 냉각한다. 냉매를 별도로 쓰지 않는다.

레노버는 넵튠의 수냉식 기술을 사용할 경우 전체 데이터센터의 에너지 소비를 40% 절감할 수 있다고 한다.

델테크놀로지스는 파워엣지 포트폴리오에서 공냉식 기술의 역량을 극대화한 다중벡터냉각(MVC)를 채택했다. 수냉식 기술인 다이렉트리퀴드쿨링(DLC)를 일반 솔루션에도 제공한다. 시스템을 액체 탱크에 완전히 담근 침수 냉각도 제안한다.

델 스마트 플로우 설계를 적용한 스마트 쿨링 솔루션은 공기 흐름을 향상시켜, 이전 세대 서버 대비 냉각 팬에 소모되는 전력을 최대 52% 절감한다. 새로운 ‘스마트 플로우’ 설계는 더 효율적인 데이터센터를 위해 시스템을 냉각하는 데 필요한 전력을 줄이고, 서버 성능을 향상시킨다.

델테크놀로지스 수냉식 설계 적용 예

델 오픈매니지 엔터프라이즈 파워 매니저 3.0은 전력효율성 및 냉각 목표를 보다 효과적으로 관리하고 탄소 배출량을 모니터링하며 전력 상한을 최대 82% 더 빨리 설정하여 전체 에너지 사용량을 제한할 수 있다. 향상된 지속 가능성 목표 툴을 통해 전반적인 서버 사용, 가상 머신 및 설비 에너지 소비, 액체 냉각 시스템의 누출 감지 등을 확인할 수 있다.

퓨어스토리지는 자사 제품의 전력소비량을 경쟁사 제품 대비 80% 이상 줄일 수 있는 설계 기술을 강조한다. 관리 소프트웨어에서 에너지 소비량을 모니터하고 절감할 방안을 알려준다. 업계 최초로 SLA에 에너지효율성을 보증하는 '에버그린원' 구독을 실행하고 있다.

국내 IT업계 관계자는 "국내 기업의 경우 데이터센터와 IT인프라 장비의 에너지 소비 절감에 크게 관심을 갖지 않는 편이었다"며 "ESG 경영이 중요해지면서, 에너지 절감 이슈가 부각되고 있으므로 IT인프라 솔루션을 고려할 때 에너지 효율성을 대폭 높일 수 있게 준비된 제품을 선별해 택해야 한다"고 말했다.