그린 데이터 센터

그린 데이터 센터, 즉 지속 가능한 데이터 센터는 에너지 효율적인 기술을 활용하는 서비스 시설이다. 이러한 시스템에는 사용되지 않는 시스템(예: 비활성 서버 또는 사용률이 낮은 서버)이 포함되어 있지 않으며, 보다 새롭고 효율적인 기술을 활용한다.

인터넷의 기하급수적인 성장과 사용으로, 데이터 센터의 전력 소비는 크게 증가했다. 이로 인한 환경 영향, 대중의 인식 증가, 에너지 비용 증가, 입법 조치 등으로 인해 기업들이 녹색 정책을 따르도록 압박하고 있다. 이러한 이유로 환경 및 비즈니스 측면에서 지속 가능한 데이터 센터의 창설이 필수적이 되었다.^[1]

에너지 사용

고성능 컴퓨팅 기법의 사용이 증가하여 에너지 소비량을 성능 향상과 거래하게 되었다. 업계 추정에 따르면 데이터센터가 전 세계 에너지의 3~5%를 소비한다고 한다.^[2] 데이터 센터의 AFCOM State 조사에 따르면, 데이터 센터 제공자의 70%가 2013년 이후 랙당 전력 밀도가 크게 증가했다고 밝혔다. 관리자들은 수력,^[3] 태양, 지열, 바람과 같은 재생 가능한 에너지원으로 데이터 센터에 전력을 공급할 새로운 방법을 찾아야 했다. 데이터 센터 전력 소비를 줄이기 위해 보다 효율적인 기술이 개발되었다.^[4]

측정지표

데이터 센터의 전력 효율을 측정하기 위해 몇 가지 측정 지표가 개발되었다. 전력 사용효율성(PUE)과 탄소 사용효율성(CUE)은 데이터센터의 에너지 효율 향상을 전담하는 글로벌 컨소시엄인 그린 그리드(TGG)가 만든 두 가지 자주 사용하는 지표다.

전력 사용 효과

PUE는 2007년에 발명되었고, 데이터 센터의 에너지 사용량을 측정하기 위한 새로운 지침을 제안했다.

${\displaystyle \matrm {PUE} ={\mbox{Total Facility Power}\over {\mbox{IT Equipment Power}}}$

이 비율은 데이터 센터가 장비에 공급되는 와트당 IT 장비를 유지하기 위해 얼마나 많은 추가 에너지가 필요한지를 설명한다. 데이터 센터가 가질 수 있는 최고의 PUE는 1: 추가 에너지 사용 없이 이상적인 상황이다. PUE가 도입되었을 때, 연구들은 업계 평균 PUE가 2.5에서 3 사이라는 것을 발견했다. 보다 최근의 연구에서, 평균 PUE는 이 프레임워크를 사용함으로써 약 1.7로 떨어졌다. PUE는 데이터 센터 산업의 에너지 효율로의 전환을 시작했다.^[5]

푸에	1.2	1.5	2	2.5	3
효율성 수준[6]	매우 효율적	능률	평균	비효율적	매우 비효율적

PUE는 데이터 센터에서 에너지 효율을 측정하기 위해 가장 자주 사용되는 지표임에도 불구하고, PUE의 신뢰성은 여전히 논의되고 있다.^[7][8]

탄소 사용 효과

탄소 사용 효과(CUE)는 데이터 센터의 에너지 사용과 지속가능성을 측정하는 데 사용되는 또 다른 지표다. 다음 공식을 사용하여 계산한다.^[9]

${\displaystyle \mathrm {CUE} ={\frac {Total{\rm {{CO_{2}}:EmissionsCaused}}{{\displaysty}}}{{\fracts}}}}ITEquipmentPower}}$

이 공식을 표현하는 또 다른 방법은 이산화탄소 배출 인자(CEF)와 PUE의 산물로서, 여기서 CEF는 각 킬로와트 시간마다 생성되는$$ $displaystyle{\ce{CO2}}:$

${\displaystyle \mathrm {CUE} ={\frac {\rm {{CO_{2}}emitted(kg{\rm {{CO_{2}}eq)}}}}{unitofenergy(kWh)}}}$ × ${\displaystyle {\frac {TotalFacilityPower}{$$ITEquipmentPower}}$

인증

미국의 데이터 센터는 녹색 데이터 센터 인증을 신청할 수 있다. 가장 널리 사용되는 녹색건축물등급제는 에너지환경디자인리더십(LEED)이다. 미국 그린빌딩 협의회가 개발한 이 건물은 몇 가지 범주로 구분해 사용할 수 있다. 등급에 따라 데이터 센터는 은, 금 또는 백금 인증을 받을 수 있다. 플래티넘 인증은 환경적으로 가장 책임감 있는 시공과 효율적인 자원 활용이 가능한 데이터센터에 부여된다.^[10]

또한 데이터 센터는 미국 환경보호청 및 미국 에너지부의 이니셔티브의 일부인 에너지 스타에 의한 국립 데이터 센터 에너지 효율 정보 프로그램에 따라 인증될 수 있다. 이 프로그램은 에너지 효율을 위해 건물과 소비자 제품을 인증한다. 에너지 성능 상위 25%에 속하는 데이터 센터만이 Energy Star 인증을 받을 수 있다.^[11]

기술

몇몇 기술은 데이터 센터의 효율을 높이고 에너지 소비를 줄인다.

저전력 서버

저전력 서버는 데이터센터의 기존 서버보다 에너지 효율이 높다. 성능과 에너지 소비의 균형을 맞추려는 스마트폰 컴퓨팅 기술을 활용한다. 최초의 저전력 서버는 2012년 델, 휴렛팩커드 등 대형 IT 제공업체가 도입했다. 올바르게 사용되면, 저전력 서버는 기존의 서버보다 훨씬 더 효율적일 수 있다. 이들은 데이터 센터 효율성, 전력 소비 감소 및 냉각 설비 운영 비용에 상당한 영향을 미칠 수 있다.^[12]

모듈식 데이터 센터

모듈형 데이터 센터는 데이터 용량이 필요한 곳에 배치할 수 있는 휴대용 데이터 센터다. 기존 데이터센터와 비교해 신속한 배치, 에너지 효율, 고밀도 등을 위해 설계됐다. 이러한 기성 데이터 센터는 한 박스에 담겨 큰 인기를 끌었다. HP EcoPod 모듈식 데이터 센터는 PUE 정격 1.05 in과 자유 공기 냉각으로 4,000개 이상의 데이터 센터를 지원한다.^[12]

자유공기냉각

무료 냉방 시스템은 기존의 데이터센터 컴퓨터실 에어컨(CRAC) 유닛 대신 실외 공기를 사용한다.^[13] 실외 공기는 여전히 여과되고 촉촉해야 하지만, 데이터 센터를 이 방법으로 냉각시키려면 훨씬 적은 에너지가 필요하다. 여기서 실외 공기온도는 이슈가 되고 있으며, 데이터센터의 위치가 이 기술에 중요한 역할을 한다.^[14]

고온 및 저온 통로 격납

이 방법에서, 랙의 줄들은 서로 마주보고 있는 서버의 뒷면과 정렬된다; 통로는 공기를 잡기 위해 밀폐된다. 뜨거운 통로 격납건물에서, 서버에 의해 생성된 열은 냉각 장치로 펌프된다. 차가운 통로 격납건물에서는 차가운 공기가 밀폐된 통로로 펌핑된다. 두 가지 격납 방법은 모두 기존의 냉각 기술보다 더 효과적이며 에너지 소비량(및 그 영향)을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 비록 구현이 더 어려울 수 있지만, 뜨거운 통로 격납이 차가운 통로 격납보다 더 효과적이다.^[15][16]

폐열 재사용

데이터 센터는 전력을 사용하며, 이 전기의 98퍼센트 이상을 열로 방출한다. 폐열은 적극적으로 재사용할 수 있으며, 데이터 센터는 폐열이 없는 폐루프 난방 시스템이 된다. 예를 들면 다음과 같다.

• 스위스의 IBM Reusing Data Center(데이터 센터 재사용) 열기는 지역 수영장을 따뜻하게 한다.
• 핀란드의 얀덱스와 아카데미카 데이터 센터는 500-1,000가구가 사용하는 열을 데이터 센터 에너지로 대체한다.
• 아마존은 시애틀의 생물권 프로젝트를 위해 근처 데이터 센터의 열을 재사용했다.^[17]

초음파 가습

데이터 센터가 효율적으로 작동하고 기기 및 서버 손상을 방지하려면 어느 정도의 습도가 필요하다. 초음파 가습기는 초음파를 이용해 수분을 만들어 내 저항성 증기 가습기 등 기존 방식보다 90% 적은 에너지를 사용한다.^[18]

증발 냉각

증발 냉각은 물의 증발에 의해 열을 감소시킨다. 증발 패드와 고압 살수계통의 두 가지 주요 방법이 사용된다. 보다 일반적인 방법인 증발 패드를 사용하면 공기가 패드를 통해 흡입되어 물이 증발하고 공기가 냉각된다. 다른 기술인 고압 살수계통은 더 넓은 면적이 필요하며 펌프와 함께 더 많은 에너지를 소비한다. 증발 냉각은 지리적 위치와 계절에 따라 달라지는데, 둘 다 공기의 수분 수준에 영향을 주기 때문이다. 기존의 기계식 냉각 시스템에 비해 증발식 냉각은 일반적으로 전기를 상당히 적게 사용한다.^[19]

참조