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한국의 데이터센터, 냉각시스템 필요없다?인텔 “HTA 데이터센터 기술 적용하면 가능” |
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인텔코리아는 최근 데이터센터의 냉각비용은 낮추고 전력효율성은 높일 수 있는 ‘HTA(High Temperature Ambient) 데이터센터’라는 기술을 소개했다.
인텔이 그린그리드, EU, 미국냉동공조협회 등과 공동으로 세부 사항을 구성한 HTA 데이터센터는 고온에서도 작동되도록 설계된 점이 가장 큰 특징이다.
인텔의 설명에 따르면 HTA 데이터센터는 이론적으로는 50도의 초고온 환경에서도 작동 가능, 커피 재배 지역처럼 ‘프리 쿨링(밖의 공기를 이용해 냉각하는 방식)’이 불가능한 곳을 제외하면 냉각 시스템을 쓸 필요가 전혀 없다. 현재 전세계 데이터센터의 77%가 18~21도, 12%가 25~27도에서 운영되고 있다는 점을 고려할 때 획기적인 기술임에 틀림없다.
비록 이론에 불과하지만 이런 주장대로 라면 ‘HTA 데이터센터’ 기술을 적용할 경우 한국에 있는 데이터센터는 냉각시스템을 쓰지 않아도 된다는 얘기가 된다.
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| ▲ 새로운 모듈식 데이터센터의 고온에서 운영 가능한 환경 |
◆“이론적으로는 50도의 초고온 환경에서도 작동” = 인텔은 “현재 데이터센터의 대부분이 18~21도를 유지하고 있는 것은 메인프레임, 테이프 등 이기종 혼합 환경에서 관리 효율성을 높이기 위해서이지만, 궁극적으로는 데이터센터의 10년 앞을 내다보지 못하는 장기적인 안목이 떨어져 빚어진 문제이다”라고 설명한다.
그러면서 인텔은 데이터센터의 한계 가용 온도를 1도만 높이면 쿨링 비용을 4% 감소하는 효과를 거둘 수 있다고 강조한다. 특히 HTA 데이터센터를 사용해 전세계 데이터센터의 한계 온도가 5도 오른다면 연간 21억6천만 달러의 전력비용 절감이 가능하며(데이터센터 전력 소비량의 8%가 감소해 243억킬로와트를 절약할 수 있는 효과를 얻는 것과 마찬가지). 탄소절감 효과는 170만 메트릭톤(4,300만그루의 나무가 10년동안 흡수할 수 있는 양)에 이른다고 한다.
그렇다면 과연 인텔 HTA 데이터센터는 어떻게 고온에서도 데이터센터를 작동할 수 있도록 해주는가?
인텔은 이러한 의문에 “평균적으로 데이터센터의 전력소비의 40%는 온도를 18~21도로 유지하기 위한 건물 및 서버의 냉각 비용이 차지한다”면서 “최신 하드웨어 특히 인텔 플랫폼을 채택하면 좀더 높은 온도에서 데이터센터를 운영할 수 있다”고 주장한다.
그러면서 “인텔은 효율적인 프로세서부터 데이터센터 설계에 이르기까지 모든 단계에서 데이터센터에 관한 전문성을 보유하고 있으며, 이런 전문성을 활용해 인텔 자체 데이터센터를 2006년 150개에서 현재는 91개로 줄여 전력 및 상면비용 절감을 거두고 있다”고 밝혔다.
인텔이 보유하고 있는 데이터센터 전력 효율성 향상 기술은 △그리드/분배 △설비, 랙과 단위 인프라 △서버/스토리지 △팬과 냉각 △마더보드 △다이 △트랜지스터 등 여러 범주에 걸쳐 있다.
그리드/분배 범주의 경우 인텔 스마트 그리드 임베디드 테크놀로지 등이 핵심으로, 이를 통해 발전소에서 설비로 이동하는 전력의 최적 경로를 실현한다.
설비, 랙과 단위 인프라의 기술로는 인텔 인텔리전트 전력 노드 매니저와 인텔 데이터센터 매니저가 대표적이다. 이러한 기능들은 전력과 열 모니터링 기술을 비롯해 랙 밀도를 높여주고 성능에 영향을 끼치지 않으면서도 서버 전력 최적화 등을 구현한다.
서버/스토리지 범주의 인텔 온 디맨드 리던던트 파워 테크놀로지는 대규모 UPS의 설치 요구를 최소화해준다. 팬과 냉각 부문의 맞춤형 팬 컨트롤은 서버 팬 전력 드로와 시스템 레이아웃을 줄여 핫스팟을 없애준다. 트랜지스터는 32나노 실리콘 프로세스 테크놀로지가 핵심으로 이를 통해 성능을 22% 이상 높일 수 있다.
◆HTA 적용 사례 - 페이스북, 인텔, 야후, KT 등 = 인텔이 제안하는 HTA 데이터센터 플랫폼 가이드라인은 설계, 보드/섀시, 요소 기술 등으로 구성돼 있다. 이 가운데 요소 기술은 80~95 와트의 CPU, SSD, 메모리 확장된 DIMM이 핵심이며, 설계 부문은 구리 방열판, 팬 스피드 컨트롤 알로리즘, 전력 관리 기능 등으로 이뤄져 있다.
인텔은 이렇게 구성된 HTA 플랫폼으로 기존 데이터센터는 30~35도, 새로운 데이터센터는 35도 이상에서 운영할 수 있는 환경을 구현할 수 있다고 설명한다.
인텔은 여기에다 데이터센터 효율성을 높일 수 있는 미래 기술로 전력 및 온도 감지 스케쥴링(PTAS)과 인텔 배터리 백업 솔루션도 개발하고 있다.
전력 및 온도 감지 스케쥴링은 전력과 온도, 워크로드를 지능적으로 다이내믹하게 관리할 수 있는 인텔 노드 매니저 및 데이터센터 매니저를 기반으로 구축된다.
인텔 배터리 백업 솔루션은 UPS 관련 투자비용을 최대 5배 감소시켜 데이터센터 초기 투자비용을 절감할 수 있으며, UPS 관련 전력 효율성 손실을 최대 40%까지 복구할 수 있다.
HTA가 적용된 사례로는 페이스북 데이터센터, 미국 뉴멕시코주 인텔 IT PoC, 야후 컴퓨팅 조합 등이 있다.
페이스북은 산타클라라에 있는 데이터센터를 27도에서 운영할 수 있도록 재구축해 연간 에너지 비용을 크게 절감했으며, 인텔은 외부 공기 흡입 방식을 도입해 900대의 서버를 33도에서 운영할 수 있는 환경을 갖춰 전력을 크게 줄였다.
야후 컴퓨팅 조합은 데이터센터 내부의 뜨거운 공기를 위로 배출하고, 차가운 공기를 끌어들이는 구조로 설계된 PUE 1.08 수준의 데이터센터로 특히 냉각시스템을 전혀 도입하지 않은 점이 돋보이는 케이스다.
한국에서는 KT 목천 데이터센터에서 적용해 구축을 진행하고 있다. KT 목천 데이터센터는 전력 용량1000만 킬로와트 규모, PUE 1.25 미만을 목표로 구축된다.
인텔은 이러한 HTA 데이터센터를 앞세워 “냉각에 대한 생각을 바꿔라”면서 “HTA와 인텔 노드 매니저/데이터센터 매니저로 전력 및 탄소 배출량을 93% 절감하고, 냉각 비용 및 UPS 인프라 투자비용 감소로 설비 투자 비용을 최대 5배 줄일 수 있다”고 주장한다.
◆“냉각에 대한 생각을 바꿔라”= 한편 인텔은 PUE 3, PUE 2, PUE 1.2 등 세 가지의 PUE 데이터센터 모델을 대상으로 조사한 구축비용, 서버 갯수, 냉각 비용 등의 비교 분석 결과를 소개했다.
PUE(Power Usage Effectiveness, 전력효율지수)는 데이터센터 전체 전력 중 실제 IT 장비에 사용한 전력의 비율을 지수화한 것이다. PUE가 낮을수록 효율성이 뛰어나다고 볼 수 있다.
인텔의 분석에 따르면 PUE 3은 최적화되지 않은 데이터센터로 중국, 인도 등 이머징 국가에서 두드러지며, PUE 2는 새로운 부품들을 장착하고 온/냉 공기 통로 분리, 블랭킹 패널을 채택한 데이터센터로 대부분의 지역이 여기에 해당한다.
PUE 1.2는 열통로 봉쇄, 고효율성 및 줄어든 UPS, 고온에서 작동, 냉각기 대신 절약장치 사용, 인텔 노드 매니저 등의 환경에서 운영되는 데이터센터로 전력 효율면에서 가장 앞선다.
이 분석 보고서의 내용을 보면 랙당 10킬로와트, 총 1500만 와트의 전력을 사용하는 2,200~2,500평방미터 규모의 데이터센터의 경우 PUE 2의 데이터센터 구축 비용은 PUE 3에 비해 최대 31% 절감할 수 있는 것으로 나타났다.
또 전력효율이 증가되면 더 높은 온도에서 더 많은 서버가 데이터센터에 들어갈 수 있는 것으로 드러났다. 즉 PUE 3은 21,739대, PUE 2(온도 27도의 경우)는 36,487대, PUE 1.2(온도 35도의 경우)은 47,385대의 서버를 운영할 수 있다는 결과가 나왔다.
그리고 PUE별 연간 냉각 비용 면에서 PUE 1.2(온도 35도의 경우)은 PUE 3에 비해 최대 85% 절감하면서, 컴퓨터 성능도 개선하는 효과를 보였다.
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