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데이터센터의 '전력 폭증'을 잡아라에너지 효율적인 기술만으로는 한계...기술 사용 방법 제고해야
데이터 센터의 전력 소비량은 엄청나다. 이는 미국 환경보호청(EPA; Environmental Protection Agency)이 지난 8월2일 의회에 제출한 보고서에 잘 나타나 있다. 2006년에 데이터 센터에서 소비된 전력은 610억 KW/h로, 미국 전체 에너지 소비의 1.5%를 차지했다. 전력 요금은 45억 달러로, 580만 가구가 평균적으로 사용하는 것과 맞먹는 수치이다.

EPA는 데이터 센터의 에너지 소비를 그대로 놔둘 경우 2011년에 이르면 데이터 센터의 전력 사용량이 두 배로 증가할 것으로 예측했다. EPA측은 에너지 효율적인 기술의 도입과 더불어 전체 운영 방식에 대한 변화를 촉구했다. 정부 차원의 규제보다는 환경을 고려한 '그린 캠페인'을 주창하고 있다.

경영진, 에너지 절감에 대한 IT 부서의 노력 인정해야
데이터 센터의 전력 사용을 분리하는 것은 별도의 전력 미터를 설치하거나 센서를 설치해야 하기 때문에 실현 가능성이 적은 편이다. InformationWeek가 472명의 기업 기술 전문가들을 대상으로 실시한 설문 조사 결과 에너지 절약을 실천할 경우 회사로부터 어떠한 보상도 받지 않는다는 응답이 거의 대부분을 차지했으며 전력 소비 관리에 대한 책임을 맡고 있다는 비율도 22%에 불과했다. 따라서 에너지 효율적인 디자인은 시스템의 TCO를 절감해주지만 IT 관점에서는 금전적인 이점을 제공하지는 않는다.

이에 따라, 가장 시급히 추진해야 할 과제는 경영진이 에너지 절감에 대한 IT 부서의 노력을 인정하고 적절한 보상을 제공해야 하는 것이다. 그런 다음에는 전력 소비가 포함된 TCO가 계산되어야 한다.

'그린 테크놀로지'에 대해 어떻게 접근하고 있는가?

47% 비용을 아낄 수 있다면 에너지 효율적인 시스템을 도입한다
23% 추가 비용이 들지 않는다면 보다 효율적인 시스템을 선택한다
15% 환경상 좋지 않은 장비 투자를 줄인다
13% 예산을 감안해 선택한다
3% 환경상 좋은 제품만을 구매한다

출처: 472명의 기업 기술 전문가들을 대상으로 실시한 InformationWeek Research 그린 데이터 센터 설문 조사






경영진에게 전력을 아끼는 이점을 설명하지 못하더라도 IT 부서가 그린 캠페인을 수용할 이유는 많다. 그렇게 함으로써 다른 IT 문제들을 해결할 수가 있기 때문이다.

최근 HP가 주최한 컨퍼런스에서 두 가지 상충되는 통계치가 제시되었다. 하나는, HP가 기존 데이터 센터의 절반 이상이 몇 년 이내에 공간이 적어 무용지물이 될 것이라는 예상이며 다른 하나는 같은 기간 동안 데이터 센터의 3분의 2가 공간을 충분히 활용하지 못할 것이라는 전망이다.

이 두 가지 상반되는 이 예측은 데이터 센터의 기능을 평가하는데 있어 공간만으로는 측정할 수가 없다는 의미로 해석될 수 있다. 공간에 있는 랙 유닛당 전력 소비로 측정되는 IT 시스템의 밀도가 증가할수록 전력과 냉방 용량은 공간보다 훨씬 빠르게 소진된다.

InformationWeek의 설문 조사 결과 향후 2년 이내에 새로운 데이터 센터를 건립하거나 리모델링할 계획이라고 답한 응답자가 거의 절반에 달했음이 이를 반증하는 셈이다. 또한 리모델링할 경우 데이터 센터 설계에서 전력 소비절감이 가장 큰 이슈인 것으로 나타났다.

서버 통합과 스토리지 관리
서버 통합은 데이터 센터의 잠재력을 극대화하는 첫 걸음이다. 전력과 공간을 줄여줄 뿐만 아니라 최신 운영체제가 최신 하드웨어에 장착되는 것을 유지할 수도 있게 해준다.

많은 메모리를 탑재한 하나의 듀얼 소켓 쿼드 코어 서버는 30대의 서버 용량을 대체할 수 있다. 물론 30대의 서버보다는 한 대의 서버를 관리하는 것이 IT 리소스 차원에서도 효율적이다. IDC는 멀티코어와 가상화 추세에 따라 서버에 대한 투자가 예전만큼 높아지진 않을 것으로 전망하고 있다. 서버 통합은 자산 운용의 효율화와 전력 소비 절감, 데이터 센터 공간의 효율화를 앞당기는 발판이 될 수 있다.

스토리지 관리를 통한 절약

스토리지 시스템에서 상당한 에너지 절약이 이루어질 수 있지만 시스템 사용에 따라 그 방법은 천차만별이다. 온라인 트랜잭션 프로세스인 OLTP 시스템은 전력 소비 절감을 위한 효과적인 방법이 될 수 있다. 시간이 곧 돈인 OLTP에서는 스토리지 시스템이 빠를수록 좋다.

대부분의 시스템에서 데이터베이스 관리자들은 예상 사용량을 계산한 다음 보안 전략 마련에 더욱 신중을 기한다. 활용되지 않는 공간을 최소화하고자 하지만 그 예측이란 거의 불가능에 가깝다.

스토리지 벤더인 3Par는 한 대형 고객의 기존 OLTP 시스템 활용도가 8%에 불과하다는 것을 파악하게 되었다. 이는 극단적인 예이지만 효과적인 스토리지 관리가 얼마나 많은 돈과 공간, 전력을 아낄 수 있는지를 여실히 보여주는 사례라 할 수 있다.

초기에 프로비저닝하기 보다는 블록이 실제로 작성될 경우에 한해 주어진 애플리케이션에 디스크 블록을 할당하는 기술인 씬(thin) 프로비저닝을 스토리지 관리 소프트웨어와 함께 도입할 경우 스토리지의 용량을 정확히 예측할 수가 있다.

범용 파일 스토리지의 경우 문제가 훨씬 심각하다. 씬 프로비저닝이 범용 파일 스토리지에도 효과적이긴 하지만 개별 시스템에 저장된 모든 데이터를 전세계적으로 볼 수 있도록 만드는 데에서 문제가 발생한다. 이 경우 글로벌 스토리지 리소스 관리(SRM) 시스템이 해결책이 될 수 있다.

그렇다면 낭비되는 스토리지 공간은 어느 정도나 될까? 썬 마이크로시스템즈에 따르면, 기존 공간의 약 30%만이 활용되고 있을 뿐이다. 나머지는 리던던시 용도이다.

이에 따라 데이터의 중복 복제 방지(deduplication) 기술이 등장하고 있다. 데이터의 중복 저장을 제거함으로써 실질적으로 데이터를 저장하는 데 필요한 용량을 최소화해 투자 비용과 관리를 효율화할 수 있는 기술로, 데이터 도메인(Data Domain), 딜리전트 테크놀로지스(Diligent Technologies), 퀀텀 등이 이 기술을 제공하고 있다.

데이터 중복 복제 방지 기술은 주요 파일 스토리지에 적용되고 있는 추세이다. 넷앱(NetApp)의 경우 A-SIS(advanced single-instance storage) 소프트웨어를 발표했는데, 이 제품은 모든 벤더의 FAS 필터에 추가될 수 있다.

한 가지 주의할 점은 데이터 중복 복제방지 기술이 가상화에 효과적이라는 것이다. 가상화에 필요한 스토리지 공간을 크게 줄여줄 수 있을 뿐만 아니라 데이터가 필요할 때 필터의 캐시에 보관해 가용성을 높여준다.






데이터 집약적인 업종의 경우 스토리지 시스템에 의해 사용되는 전력과 냉방, 공간 소비는 서버에서 사용되는 것과 맞먹는 규모이다. 더욱이, 스토리지 용량은 갈수록 증가하고 있는 추세이다. 따라서 스토리지 시스템의 전력과 냉방비 절감 역시 시급한 과제라 할 수 있다.

서버와 마찬가지로, 스토리지의 효율성은 관리의 통합의 향상으로 이룰 수 있다. 하지만 대부분의 기업들은 스토리지 관리를 소홀히 하고 있는 형편이다. 썬 마이크로시스템즈는 기업용 스토리지 시스템의 30%만이 효율적으로 사용되고 있는 것으로 추정하고 있다. 스토리지 리소스 관리 시스템을 구현할 경우 사용되지 않는 스토리지의 활용도를 높일 수 있다.

최적 실행 방안의 변화
새로운 데이터 센터를 구축하거나 리모델링에 대한 기업들의 수용 방침은 서버와 스토리지의 효율성을 강화함으로써 전력 비용을 줄일 수 있다는 점에서 긍정적으로 받아들여진다. 하지만 기존의 데이터 센터의 효용성을 높이더라도 장기적으로 볼 때 실행 방안의 변화는 불가피할 것으로 예상된다.


전력 사용량이 높은 곳

데이터 센터의 전력 소비가 가장 많은 장비는 IT 시스템일 것이라 생각하는가? 그렇다면 잘못 생각하고 있는 것이다.
전력 소모량이 가장 많은 기기는 물을 냉각하는 아웃도어 시스템인 냉각장치(chiller)다. 대규모 시스템을 위해, 냉각장치 제조 업체들은 베어링(bearing)의 마찰을 통해 발생하는 에너지의 비효율성을 줄이기 위해 무베어링(bearingless) 디자인을 개발하고 있다. 소형 시스템의 경우 Liebert의 Digital Scroll 압축기가 효과적이다. Digital Scroll은 압축기의 전원을 관리해 효율성을 높여준다.
일반적인 데이터 센터에서의 전력 사용처

33% 냉각장치
30% IT 장비
18% UPS
9% 컴퓨터실 에어컨
5% 전력 공급 장치
3% 항습기
1% 조명기기
1% 메인 스위치/발전기
출처: Advanced Power Conversion






또 다른 접근 방법은 IBM의 Cool Battery로, 화학적인 반응을 사용해 에너지의 효율성을 향상시켜준다.

무정지 전력 공급의 효율성은 지난 수년간 급격히 발전되어왔다. 배터리의 DC 파워를 AC 파워로 전환해주는 변환 회로는 부하에 관계 없이 전력 수준을 끌어올린다. 새로운 디자인은 이러한 전력 수준을 크게 낮추며 효율성을 95%까지 향상시키고 있다.

일부 UPS 시스템은 IT 장비로 전력을 직접 공급할 수 있는 모드(economy mode)를 보유하고 있다. 이러한 시스템은 전력 소비를 모니터링해 사용량을 측정할 수도 있다.






과거의 경우 로드 부하를 분산시키는 것이 해결책으로 제시되었다. 블레이드 서버를 도입하고 전력 소비가 낮은 스토리지와 네트워킹 시스템 등 고성능 장비를 사들이거나 랙을 부분적으로 비워두는 형태였다. 하지만 그러한 방식도 증가하는 장비와 용량을 수용하기엔 턱없이 부족했으며 로드 부하 분산의 경우도 평균 전력 사용량의 감소에는 그다지 큰 영향을 끼치지 못한다. 이를 위한 해결책은 수요가 많은 시스템을 한데 묶고 랙 기반의 냉방 시스템을 사용하는 것이다.

랙 기반의 냉방 시스템은 많은 벤더들이 제공하고 있다. IBM과 HP 역시 독특한 접근 방식으로 랙 기반의 시스템을 제공한다. IBM의 eServer Rear Door Heat eXchanger는 표준형 IBM 랙의 백 도어를 교체한 것으로 가격적인 차원에서 경쟁력이 높고 단순하다는 장점이 있다. 2년 전에 출시된 이 시스템은 열이 데이터 센터에 들어가지 전에 제거한다.

장비 구매시 에너지 효율성을 고려하는 대상은?

75% 데이터 센터 냉방 시스템
67% 데이터 센터 UPS
62% 랙 마운트 서버
59% 블레이드 서버
53% 네트워크 스토리지 시스템
52% 데이터 센터 전원 공급 장치
47% 모니터
38% 데스크톱 시스템
38% 랩톱 시스템
34% 전용 장비(방화벽 등)
34% 라우터
33% 이더넷 스위치
33% 프린터
출처: 472명의 기업 기술 전문가들을 대상으로 실시한 InformationWeek Research 그린 데이터 센터 설문 조사






컴퓨팅 장비 냉방 기술

51% 룸 기반의 에어컨
6% 랙 기반 에어컨
43% 두 가지 결합
출처: 472명의 기업 기술 전문가들을 대상으로 실시한 InformationWeek Research 그린 데이터 센터 설문 조사; 향후 2년 이내에 새로운 데이터 센터를 건립하거나 리모델링 예정인 235개 기업






HP의 솔루션은 보다 포괄적이란 평가를 받고 있다. 지난해 발표된 Modular Cooling System은 열 발생을 차단하고 데이터 센터의 수명을 확장하도록 개발되었다. 또한 데이터 센터의 공기 흐름과 온도를 매핑하는 소프트웨어도 잇달아 선보이고 있다. HP의 Thermal Zone Mapping의 경우 데이터 센터의 상태를 진단 및 예측하는 소프트웨어이며 HP 시스템과 인터페이스가 가능한 컨트롤러 보드도 제공하고 있다.

기업들이 에너지 활용에 대한 시각을 전환하도록 해주는 이러한 다양한 솔루션과 장비들은 데이터 센터 인프라 구축에 있어서 전력 비용을 낮추고 그린 환경으로 진화해나가는 '지원병' 역할을 담당할 것으로 예상된다.

본지는 미CMP와 라이선스 계약을 체결하고 있습니다.

무어의 법칙

새로운 데이터 센터를 건립하건 기존의 데이터 센터의 활용도를 높이건 간에 무어의 법칙을 간과해서는 안 된다.

썬 마이크로시스템즈가 제창하고 있는 하이 엔드 컴퓨팅에서의 '레드 시프트' 이론에 따라, IT 환경은 무어의 법칙을 따라 아니, 무어의 법칙보다 더 빨리 수요가 늘어나고 있다.

파운드리 네트웍스는 이를 따르는 대표적인 업체이다. 파운드리의 최신 데이터 센터 스위치는 예전 기술을 토대로 하고 있는 시스코 시스템즈의 스위치에 비해 약 40%의 공간만을 필요로 한다.

파운드리 측은 자사의 시스템이 에너지 효율성을 목표로 개발되었으며 무어의 법칙에 충실히 따랐기 때문에 데이터 센터의 공간 활용에 최적이라고 밝히고 있다.






그린 환경 구현 방법

74% 서버 통합을 위해 가상화 도입
73% 효율성이 높은 UPS나 전원 공급 장치 구입
67% 효율성이 높은 전원 공급 장치를 탑재한 시스템 구입
54% 서버 기반의 전력 관리 기능 도입
50% 랙 기반의 냉방 솔루션 도입
44% 전력 소비가 낮은 프로세서가 탑재된 시스템 구입
33% 고밀도 시스템을 위한 냉방 기술 도입
32% 냉방을 위해 외부 공기를 유입하는 기술 활용
출처: 472명의 기업 기술 전문가들을 대상으로 실시한 InformationWeek Research 그린 데이터 센터 설문 조사; 향후 2년 이내에 새로운 데이터 센터를 건립하거나 리모델링 예정인 235개 기업






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