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“비즈니스 중심부 데이터센터, 에너지 소비 절감 해법 찾아야”
2016년 02월 06일 08:00:26 신일섭 한국에머슨 네트워크 파워 이사 alex.shin@emerson.com

디지털 콘텐츠, 소셜 미디어, 모바일 컴퓨팅 및 데이터 분석 활용이 크게 증가하면서 데이터센터는 새로운 기술과 변화하는 고객의 요구에 대응하기 위한 중심부가 됐다. 에머슨네트워크파워의 열관리 엔지니어들이 접한 가장 평범한 에너지 절감 기회들을 살펴보고, 데이터센터 열관리에서의 에너지 소비 절감 방법을 함께 고민해 본다. <편집자>

   
신일섭 데이터센터 담당 선임 컨설턴트
한국에머슨일렉트릭 네트워크 파워 사업본부

현재 데이터센터 업계는 매우 흥미로운 시기를 맞고 있다. 최근 몇 년 동안 데이터센터는 비즈니스에서 가장 역동적이고 핵심적인 운영 사항 중 하나로 부상한 가운데 디지털 콘텐츠, 소셜 미디어, 모바일 컴퓨팅 및 데이터 분석 활용이 크게 증가하면서 데이터센터는 새로운 기술과 변화하는 고객의 요구에 대응하기 위한 중심부가 됐다.

에머슨네트워크파워의 열관리 엔지니어들은 전 세계의 데이터센터를 지속적으로 방문하고 있다. 이들은 단지 몇 가지 일반적인 질문만으로 많게는 50%에 달하는 엄청난 에너지 절감 기회를 쉽게 증명해 보이는 경우가 꽤 있다. 그러한 기회들은 종종 최고의 열관리 사례로 기록되기도 했다. 다음은 에머슨네트워크파워의 열관리 엔지니어들이 접한 가장 평범한 에너지 절감 기회들을 살펴보자.

제어 능력 업그레이드
지능형 열관리 제어 기술을 가변 용량 컴포넌트 전략 및 하위 전략과 결합하면 IT 부하가 500kW인 일반적인 엔터프라이즈 데이터센터에서 냉각에 소비되는 전력을 380kW에서 184kW로 50% 이상 줄일 가능성이 있다. 에너지 비용을 kwh당 0.1달러로 가정하면 연간 17만1690달러를 절감하는 셈이다. 이는 기계적인 전력사용효율(PUE: Power Usage Effectiveness)을 잠재적으로 1.76에서 1.37로 낮출 수 있다.

무선 센서 활용
최신 무선 센서들은 여러 대의 서버 흡입구 온도를 포함한 토출 및 흡기 온도 등의 가시성을 넓히는 작업을 간소화한다. 센서들은 사용자의 보호 및 제어를 최적화하는 데 필요한 정보들을 제공하며, 다른 열관리 기술과 함께 사용할 경우 실질적인 효율 이득을 제공할 수 있다. 예컨대 최근에 밀폐형 공조 제어를 위해 무선 센서, 변속 팬, 지능형 제어 기술을 활용한 코로케이션 설비는 PUE를 1.47에서 1.30으로 줄임으로써 연간 20만달러를 절감할 수 있다.

IT 부하에 맞춰 냉각 능력 일치
가능하다면 열관리 시설은 냉각 용량을 IT 부하에 맞춰 늘리거나 줄일 수 있도록 가변 용량 컴포넌트(팬과 압축기)를 갖춰야 한다. 1대의 10HP 팬 모터는 100% 속도에서 8.1kwh의 전기를 소비하지만 90% 속도에서는 5.9kwh, 70%일 때는 2.8kwh로 전력 소비가 줄어든다. 팬 속도를 데이터센터의 실제 필요량에 일치시킨다면 전력 소비는 기하급수적으로 절감될 것이다.

   
▲ 에머슨네트워크파워 ‘리버트 iCOM-S 시스템 컨트롤’

데이터센터 온도 인상
과거에는 항온항습기 흡기 온도 72°F, 상대 습도 50%가 표준이었다. 현재는 흡기 온도를 95°F까지 올릴 수 있다. 온도를 1°F씩 올릴 때마다 에너지 비용을 1.5-2.0% 절약할 수 있다. 하지만 예상치 못한 습도 문제를 피하고 모든 IT 장비들이 원활하게 동작할 수 있도록 하려면 온도는 조금만 높여야 한다. 이러한 작업이 가장 안전한 방식으로 처리될 수 있게 장비 관리자나 벤더 파트너를 작업에 참여시킬 것을 권고한다.

냉수 온도 증가
과거 냉수를 사용하는 데이터센터의 경우, 냉동기의 냉수 표준 온도는 45°F였다. 오늘날에는 냉동기는 65°F까지 가동해도 되지만 온도를 55°F로 높이면 에너지 소비를 20%까지 줄일 수 있다. 냉수의 온도를 1°F 높일 때마다 냉동기의 에너지 소비는 약 2%씩 절감된다. 냉수 설정 온도를 높이면 데이터센터 냉각 장비의 냉각 용량이 줄어들 수도 있으니 장비 관리자와 함께 작업하는 것이 중요하다.

열기 또는 냉기 밀폐 통로 사용
밀폐 통로는 열기와 냉기가 섞이는 것을 막아 항온항습기 흡입 온도를 높인다. 흡입 온도가 높을수록 공조 장치는 보다 효율적으로 작동한다. 흡입 온도가 10°F 높아지면 단위 용량이 38% 증가하고 효율도 향상된다.

이코노마이저 기술 활용
외부 공기와 물이 필요 없는 펌프식 냉각 이코노마이저 신제품이 최근 소개됐다. 이 장비는 IT 부하와 실외 온도를 바탕으로 수 분 내에 자동으로 전체 및 부분 프리쿨링 모드로 전환되는 첨단 제어 기술과 함께 가변 용량 DX 시스템에 완벽하게 통합된다. 이 시스템은 기존 DX 시스템보다 약 70% 더 효율적인 것으로 증명됐으며, PUE를 1.05 정도로 낮게 통상 약 1.1~1.2 수준을 달성하도록 지원하는 것으로 나타났다.

공조기(에어 핸들러) 사용 재고
증발되는 냉수와 DX 기술을 사용하는 데이터센터를 위해 특별히 설계된 맞춤형 공조기가 점점 늘어나고 있다. 이들 장비는 이러한 독특한 환경에 요구되는 수준 높은 맞춤화와 유연성을 제공하며, 통상 5~30메가와트 이상급 데이터센터에 사용된다. 이러한 공조기는 보다 효율적으로 동작할 수 있게 하는 지능형 제어 기능을 포함할 수 있으며, 데이터센터 관리자가 1.2 이하의 연간 기계적 PUE를 달성할 수 있도록 도와준다.

프리쿨링 냉동기 설치
데이터센터와 미션 크리티컬한 애플리케이션의 수요를 위해 특별히 설계된 공냉식 냉동기 신제품들이 출시돼 있다. 이러한 냉동기들은 다양한 최첨단 부품들을 사용한다. 예컨대 첨단 제어, 디지털 스크롤 컴프레서, EC 팬, 마이크로채널 콘덴서와 전자식 팽창 밸브, 내장형 이코노마이저, 그리고 높은 효율(1.08 이하의 기계적 PUE)과 가용성을 제공하기 위한 시스템 최적화 소프트웨어 같은 것들이다.

지금까지 소개한 데이터센터 열관리에서의 에너지 소비 절감 방법들은 현재 활용 가능한 수많은 혁신 사례들과 새로운 열관리 기술 중 일부일 뿐이다. 향후 수개월에서 수년 내에 효율성과 사용편의성, 설치, 지속가능성, 제어 측면에서 더욱 혁신적인 사례들을 만나보게 될 것이다.

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