싱가포르의 신규 데이터 센터에 대한 3년간의 유예 조치가 최근 종료되었으며, 이제 도시 국가인 싱가포르가 친환경 데이터 센터의 모습을 재구상하는 데 앞장설 수 있는 기회가 생겼습니다.
데이터센터는 최근 에너지 낭비처로 나쁜 평판을 받아왔지만, 이것이 전부는 아닙니다. 2009년에는 1페타플롭의 컴퓨팅을 수행하려면 24MW와 2000평방미터의 공간이 필요했습니다. 2020년에는 200kW와 8개의 랙으로 동일한 작업을 수행할 수 있습니다. 지난 15년 동안 서버 효율성은 17배 향상되었습니다. 동시에 싱가포르에서는 IT를 지원하는 인프라가 평균 PUE 2.1에서 현재 PUE 1.25로 개선되었습니다. 실제로 싱가포르의 하이퍼스케일러 또는 단일 사용자 데이터센터는 1.13~1.17의 PUE를 보고했습니다.
데이터센터는 세계 경제의 핵심 요소이자 우리가 살고 있는 고도로 디지털화된 세상의 중추입니다. 인터넷과 모든 데이터, 이메일, 사진, 동영상을 저장하는 클라우드는 데이터센터에 의존하여 존재하며, 모든 데이터 트래픽을 지원하기 위해 막대한 양의 에너지가 필요합니다. 하지만 업계에서 에너지 효율을 높이기 위한 노력을 기울인 덕분에 데이터 트래픽의 급격한 증가가 반드시 에너지 사용량 증가로 이어질 필요는 없습니다.
실제로 서버, 전원 공급 장치, 냉각 및 네트워킹에 도입된 효율성이 처리 속도, 스토리지 및 트래픽 증가를 상쇄할 수 있었습니다. 2010년부터 2018년까지 데이터센터 용량은 600% 증가했고, 인터넷 트래픽은 수 배로 증가했으며, 스토리지 용량은 25배 증가했습니다. 그러나 데이터센터 에너지 사용량은 같은 기간 동안 6% 증가에 그쳤으며, 이는 더 많은 데이터센터가 지속 가능한 방향으로 나아가는 것이 얼마나 중요한지 보여줍니다.
친환경 DC의 한계를 뛰어넘다
하지만 전 세계가 생성하고 소비하는 데이터의 양이 매년 빠르게 증가함에 따라 데이터센터 제공업체는 탄소 발자국을 최소화하기 위해 지속적으로 노력해야 합니다.
데이터센터가 환경에 미치는 영향에 대한 우려로 인해 당국은 친환경 데이터센터 건설에 더욱 집중하고 있습니다. 최근 모라토리엄을 해제했던 싱가포르는 데이터센터 효율성에 대한 엄격한 기준을 도입했습니다. 마찬가지로 하이퍼스케일러들도 탄소 발자국을 최소화하기 위해 끊임없이 노력하고 있으며, Google은 2030년까지 데이터센터에 전력을 완전히 청정 에너지로 공급하겠다는 목표를 세웠습니다. Microsoft도 2030년까지 탄소 네거티브, 물 포지티브, 폐기물 제로 기업이 되는 것을 목표로 하고 있습니다.
업계는 에너지 및 물 사용량과 IT 부하 측면에서 한계를 뛰어넘기 위해 노력하고 있습니다.
그러나 데이터 센터를 친환경적으로 만드는 데 따르는 어려움은 지역과 리소스에 대한 접근성에 따라 다릅니다. 예를 들어 아시아에서는 열대성 기후의 싱가포르보다 온화한 기후의 한국과 일본에서 데이터센터를 시원하게 유지하는 것이 더 쉽습니다. 도시 국가의 데이터센터에서 소비하는 총 에너지의 약 37%는 IT 장비를 냉각하는 데 사용됩니다. 따라서 냉각 아키텍처/토폴로지는 에너지 효율을 크게 개선할 수 있는 방법을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 싱가포르에서는 물 또는 공기로 열을 제거하는 것이 가능하지만, 물 부족이 중장기적으로 문제가 될 인도네시아, 인도를 비롯한 여러 아시아 국가에서는 이 방법이 적합하지 않을 수 있습니다.
싱가포르는 데이터센터가 지속 가능성을 향해 혁신할 수 있는 방법을 분석할 때 시작하기에 좋은 곳입니다. 저는 항상 공기보다 물을 사용하는 것을 지지해 왔지만, 이제는 다른 수단을 고려해야 할 때입니다. 데이터센터 냉각을 위해 공기 이코노마이저를 사용하거나 직접 공기를 사용하는 것이 그 예가 될 수 있습니다.
2018년에 저는 열대 기후에서 낮은 PUE를 위한 냉각 아키텍처에 대한 프레젠테이션을 진행했습니다(당시 싱가포르의 공기 질은 아래 그림 참조). 싱가포르의 공기 질은 직접 공기 냉각을 사용할 수 있을 정도로 좋았습니다. 지금이 그러한 아키텍처를 다시 살펴볼 때일까요?
공기 냉각을 고려할 때는 온도, 습도, 먼지, 황 함유 가스와 같은 기체 오염 물질을 제어하여 소형 표면 실장 부품의 구리 크리프 또는 은 금속화 부식을 줄이는 능력과 같은 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 아래 차트를 참조하면 싱가포르의 대기 질은 허용 기준 범위 내에 있습니다. 예: (ANSI G1 기체 공기 중 오염 물질)
데이터 출처: 싱가포르 국립환경청(NEA) / 싱가포르 통계청
싱가포르는 까다로운 기후에도 불구하고 데이터센터의 에너지 사용 효율을 높이기 위해 한계를 뛰어넘은 좋은 예입니다. 싱가포르 당국은 새로 건설되는 데이터센터에 대해 1.3 이하의 PUE를 달성하도록 의무화했습니다.
지속 가능성 로드맵
효율성 향상을 위한 많은 노력이 시설 시스템과 데이터센터의 전력 및 냉각 효율 개선에 집중되어 있지만, IT 디바이스 및 소프트웨어의 효율성 또한 개선할 수 있는 여지가 많습니다.
데이터센터의 에너지 성능을 결정하는 IT 시스템과 시설 시스템 간에는 복잡한 상호 작용이 이루어지고 있으며, 이 둘 사이에 사일로 접근 방식을 사용하면 프로비저닝이 과도하게 이루어지는 경우가 많습니다.
IT 구성 요소 측면에서 서버는 데이터센터의 에너지 효율을 결정하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 현재 서버 에너지 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 문제는 프로세서 사용률이 제로일 때 사용되는 전력입니다. 프로세서를 절전 상태로 전환하여 에너지를 절약하는 기술이 있지만, 수요가 많은 시간에 절전 모드에서 깨어날 때 발생하는 지연 시간은 극복해야 할 과제입니다.
또한 혁신을 지속함에 따라 시설, IT 구성 요소 및 소프트웨어의 에너지 효율성과 성능은 꾸준히 개선될 것입니다.
앞서 살펴본 바와 같이 레거시 데이터센터의 에너지 효율을 개선하는 것은 이러한 시설이 원래 설계된 방식 때문에 어려울 수 있습니다. 따라서 데이터센터의 효율성을 지속적으로 업그레이드할 수 있는 새로운 기술을 유연하게 통합할 수 있도록 현재의 설계를 미래에 대비하는 것이 가장 큰 과제입니다.
우리 사회와 지구를 위해 우리 모두가 실천해야 할 과제입니다.
