[디지털투데이 석대건 기자] 이제 데이터센터는 특수한 시설이 아니다. 내년 상반기에는 구글도 한국에 데이터센터를 구축할 예정이다. 

데이터센터는 IT기업이라면, 데이터를 운용하는 엔터프라이즈라면 운영해야만 하는 필수 요소가 된 것이다. 그리고 그 데이터센터 뒤에는 컴퓨팅을 위한 전기 설비가 있다. 

권지웅 슈나이더 일렉트릭 코리아 IT 사업부 본부장은 “데이터센터를 운영하는 데 있어 가장 중요한 부분은 전력 공급과 쿨링”라 꼽았다.

먼저 전력 공급의 경우를 보자. 데이터센터로 유입되는 전기는 세 단계를 거치게 된다. 먼저 한국전력에서 엄청난 양의 전기가 들어오고, 두번째 단계로 데이터센터를 공급할 수 있는 정도로 낮게 변전된다. 이후, 세번째 단계인 UPS(무정전 전원장치)를 거치면 데이터센터에 전력이 공급된다. 각 단계의 변전 과정을 통해 석유 원유와 같은 전기가 사용가능한 전기로 변하는 것이다.

예를 들자면, 판교에 위치한 SK C&C 데이터센터의 약 15만 4천 볼트의 전기가 유입된 후, 6600볼트와 380볼트로 변전된다.

데이터센터에게 전기는 산소와 같아

특히, 마지막 단계인 UPS를 통한 데이터센터 전력 공급은 가장 중요한 부분이라 할 수 있다

UPS는 무정전 전원장치로, 전원공급 중단 시 일정 시간 동안 정상적으로 전원을 공급해 주는 장치를 말한다. 만약 정전이나 과부하 등 갑자기 전력 공급에 차질이 생겼을 때, 발생할 수 있는 데이터의 손실을 막아 준다. 여기서 데이터 백업 시간 즉, 전기가 끊어지고도 데이터센터가 움직이는 시간을 규모에 따라 달라지지만 대개 1시간 내외다. 

권지웅 본부장은 “UPS는 마치 정수기와 같다”며, “서버는 절대 멈춰서는 안되기 때문에 양질의 전기를 안정적으로 끊임없이 제공하는 게 UPS”이라고 설명했다.

이어 “데이터 관리 섹터는 시간이 갈수록 커지고 있다”며, “데이터 센터의 필수요소인 UPS 부문 역시 성장할 것”이라고 덧붙였다. 현재 UPS 시장은 슈나이더 일렉트릭를 비롯해 에머슨 등의 기업이 이끌고 있다.

시원하다고 꼭 좋지만은 않다

전력 공급과 함께 쿨링 시스템은 데이터센터의 핵심 축이다. 

시장조사기관 IDC에 따르면, 2025년에는 전 세계 데이터 총량이 163ZB에 달할 것이라 예상했다. 이는 단순히 저장을 넘어 네트워크로 연결되어 엄청난 컴퓨팅 작업을 요구하고, 그로 인한 열을 발생시킬 수 밖에 없다.

열을 식혀 주지 않으면, 과부하가 발생해 데이터센터는 결국 무용지물이 되고 만다.

권지웅 본부장은 “데이터센터를 운영하는 전력이 100이라 한다면 쿨링 시스템이 50이고, 나머지가 서버 운용 등”이라며, “컴퓨팅의 관건”이라 강조했다.

문제는 쿨링을 하면 할수록 반대로 전력 또한 더 많이 소요된다는 것이다. 전기 요금으로 계산하면, 서버에 공급되는 쿨링의 온도를 1°C는 전체 에너지 비용의 4% 수준이다.

국제 데이터센터협회인 업타임 인스티튜트에 따르면, 전체 데이터센터의 50%가 21.7~23.9도, 약 30%가 18~21도라고 밝혔다. 하지만 이는 미국공기조화냉동공학회(이하 ASHRAE) 에서 권장하는 18°C~27°C의 범위에서 지나치게 낮다. 

적정 온도를 벗어나면 데이터센터 내 설비 운용이 불안정해진다는 불안이 ‘과한 쿨링’을 하게 만드는 것이다. '과한 쿨링'은 자연스럽게 높은 전기 사용으로 이어지기 마련이다.

한국에너지공단에 따르면, 2015년 기준 국내 데이터센터의 연간 총 적산전력 사용량은 약 26.5억kWh라 밝혔다. 데이터센터는 이미 국내 원전 1기 전력생산량의 약 40%를 차지하고 있다. 

데이터센터 내 핫스팟, 98% 제거

그렇다면 어떻게 이 딜레마를 해결할 수 있을까?

권지웅 본부장은 “서버실 전체의 온도를 내리는 건 전통적인 방식”이라며, “쿨링시스템의 목적은 컴퓨팅 서버가 안정적인 활동”이라고 지적했다.

슈나이더 일렉트릭은 데이터센터의 안정적인 운영과 동시에, 열을 줄이기 위해 센터 내 '핫스팟(Hot Spot)'을 중점적으로 찾아 없앤다. 각 서버는 컴퓨팅 소요에 따라 부하가 다르기 때문에 순간적으로 발생하는 열 수준 또한 다르기 때문이다. 

권지웅 본부장은 “핫스팟을 파악할 수 있게끔 서러렉 부분에 센서를 설치하고 열등고선 지도를 만들었다”며, “AI를 활용해 쿨링을 조절할 수 있다”고 말했다. 과도한 전력 낭비를 없애는 핵심이라는 의미였다.

일례로 구글의 경우, 딥마인드의 범용 AI 알고리즘을 활용해 자사 데이터센터의 쿨링 에너지를 40%까지 줄였다고 밝힌 바 있다.

향후 슈나이더 일렉트릭은 바닥에서부터 냉방했을 때, 효과적인 쿨링은 물론, 전기 사용을 줄일 수 있다는 점을 착안해 관련 바닥 공조 서비스를 내놓을 계획이다.