대체 전력 자원을 사용하는 데이터센터들

데이터센터의 전력 사용량이 치솟고 있다. ? 미국 환경보호청(U.S. Environmental Protection Agency)은 향후 5년 안에 데이터센터의 에너지 요구량이 두 배에 달할 것으로 추정하고 있다. 에너지 사용량 증대 문제를 해결하기 위해, 몇몇 기업들은 태양 전지 어레이, 천연 가스 터빈, 풍력, 연료 전지, 수력 발전 등의 대체 에너지원으로 전환하고 있다. 그러나 이러한 전원들이 과연 가까운 장래에 투자 수익(률)을 제공해줄 수 있을까 하는 중요한 질문을 해볼 수 있다.

네머츠 리서치 그룹(Nemertes Research Group)의 애널리스트 테드 리터는 많은 기업들이 지금 당장 대체 전원에 대한 투자를 정당화시키는데 상당한 곤란을 겪고 있다고 말한다. 특히 단순히 보충하는 것이 아니라 기존에 건물로 들어오고 있던 안정된 AC 전원을 완전히 대체할 경우 더욱 곤란하다.

그러나 어쨌든 간에 어떤 기업들은 15년 이내에 회수할 수 있을 것이라 내다보며 대체 에너지 프로젝트를 착실히 진행하고 있다.

샌디에고의 NCTD(North County Transit District)에서는 태양열이 대체 전력으로써 가장 확실한 선택이었다. NCTD의 데이터센터 규모는 상대적으로 작지만, 연간 1,200만명에 달하는 대중 교통 이용자들의 매표를 관리하고 환승역에 설치된 보안 카메라의 비디오를 처리하기에는 충분하다.

NCTD의 CIO 안젤라 밀러는 그룹이 좀더 환경 친화적이어야 할 필요성을 느꼈다고 밝힌다. 데이터센터 재설계의 일환으로, 30개의 패널로 구성된 태양광 어레이 구입 및 서버와 스토리지 시스템에 필요한 가상화 기술에 투자, 랙 내부에서 뜨거운 공기를 내보내고 장비를 냉각시키는데 도움이 되는 새로운 포드(pod)들을 구입하는데 60만 달러를 들였다.

NCTD는 태양광으로 생성된 전력을 다시 지역 전력회사에 팔고 AC 전력 사용에 대한 크레딧을 받는다(이는 캘리포니아 주 법에서 허용된다). 즉 태양광 도입 계획이 바로 이윤의 중심에 서게 된 것이다. 태양 전지판은 건물에서 바로 사용될 수 있는 전력을 생성하지는 않는다.

다음과 같이 진행된다: 지역 전력회사가 NCTD에 AC 전력을 팔면, NCTD는 태양 전력을 다시 100% 크레딧으로 전력회사에 판매한다. NCTD는 데이터센터에 사용되는 모든 AC 전력을 5년 이내에 상쇄시키겠다고 계획하고 있다. NCTD는 최대 450KWh까지 전력을 생성하며 5년 이내에 1MWh를 달성할 계획이다.

밀러는 “태양 전력 덕분에 데이터센터 재설계 프로젝트가 심지어 ROI를 갖게 되었다”라고 말한다.

시스템 통합업체인 로지칼리스 그룹(Logicalis group)의 컨설턴트 밥 모바흐는 NCTD의 데이터센터 재설계를 도왔다. 그는 대체 전력으로 ROI를 실현하기 위한 핵심은 가상화를 도입하는데 있다고 설명한다. NCTD의 데이터센터는 약 80% 가까이 가상화가 진행되었으며, 바로 이것이 태양 전지 어레이가 그토록 성공적인 전원이 된 주된 이유이다.

밀러는 “가상화는 아주 많은 이유들로 인해 매우 중요하다”라며 새로운 구성이 “더욱 효율적이다”는 것은 하드웨어를 더욱 잘 활용하고, 데이터센터가 더 적은 공간을 차지하도록 하며, 더 적은 수의 인력으로도 더 쉽게 관리하게 만드는 것이라고 지적한다. 밀러는 “실제로 물리적 공간은 랙에 더 이상 슬롯 여유가 없던 상태에서 겨우 절반 정도 채워진 상태로 줄어들었지만 그럼에도 올해 우리의 애플리케이션 수는 증가했다”고 덧붙인다.

애널리스트들은 NCTD와 같은 노력들을 칭찬하지만, 한편 태양 전력이 모든 데이터센터에 적합하지는 않다고 경고한다. 포레스터 리서치의 애널리스트 더그 워시번은 “태양 에너지에서 얻을 수 있는 효율성 수준은 데이터센터의 위치에 따라 결정된다. 해가 더욱 자주 비치는 지역에 있다면, 태양열 투자를 이용할 수 있다”라고 설명한다.

워시번은 태양열이 최상의 데이터센터 전원이 될 수 없는 한 가지 이유는 데이터센터들이 일반적인 사무실 복합단지보다 평방피트 당 10에서 100배나 더 많은 에너지를 사용하기 때문이라고 지적한다. 게다가, 그는 데이터센터의 운용에는 복원력과 가동 시간이 매우 중요하므로 “태양열에서 데이터센터에 필요한 전력 대부분을 얻을 수 있다는 생각은 매우 위험하며 심지어 무모할 수 있다”라고 덧붙인다.

워시번은 태양열 프로젝트의 성공 열쇠가 가상화에 달려 있음에 동의한다. 머신 당 호스트 수가 증가하고, 스토리지를 통합하고, 가상화된 장비를 해제함으로써 에너지를 전환하기도 전에 더 효율적인 데이터센터를 구축할 수 있다고 귀띔한다.

제트 엔진에서 뽑아낸 전력

시라큐스 대학의 CIO, 크리스토퍼 시도어는 뉴욕 주 북부의 대학원에서 사용되는 전력을 생성하기 위해 탭스톤 터빈(Capstone Turhnine)에서 천연 가스를 발사하는 마이크로너빈을 사용한 데이터센터를 구축하는데 1,200만 달러가 들었다고 밝혔다.

기본적으로 마이크로터빈은 천연가스를 이용한 제트 엔진으로 발전기에 전력을 제공한다. 터빈은 대학 데이터센터에 사용될 0.5MW의 전력과 인접한 건물들에 전력 공급 및 다른 용도로 사용될 200KW를 생산한다.

터빈은 대학으로 하여금 열병합 발전소를 가질 수 있게 함으로써, 데이터센터 및 주변 건물들에 열과 전력을 생성할 수 있게 해준다. 대학원 또한 지역 전력 기업에 터빈이 생성한 여분의 전력을 되팔 수도 있다.

이 터빈은 터빈에서 나오는 배기열을 데이터센터를 식히는 냉각수로 변환시켜 주는 150톤짜리 흡수식 냉각기를 2개 구동한다. 겨울에 대학은 데이터센터를 냉각하는데 차가운 외부 공기를 이용하고, 터빈에서 생성된 뜨거운 물은 인접 건물을 데우는 데 사용된다.

연료 전지 뱅크

데이터센터에 전력을 공급하는 가장 유망한 신기술 중 하나는 수소 연료 전지이다. 수소 연료 전지는 어떠한 해로운 배출물도 만들어내지 않으므로 버라이즌이나 홀 푸즈(Whole Foods), 구글 등의 기업들이 사무실 및 소매점 공간에서 대체 전원으로 연료 전지를 사용하고 있다.

비싼 가격으로 인해 데이터센터에 전력을 공급하기 위해 연료 전지를 사용하는 조직은 거의 없다. 그러나 이 시스템은 특히 안정적이므로 오마하 퍼스트 내셔널 뱅크(First National Bank of Omaha)는 1999년에 연료 전지로 전력이 공급되는 20만 평방피트 크기의 데이터센터를 구축하였다. 데이터센터는 미식 축구 경기장 정도의 크기이다; 이 것은 마른 해자로 둘러싸여 있으며 200KW 연료 전지 발전기 4개로 모든 전력이 공급된다. 그럴 리는 없겠지만 만약 데이터센터로 공급되는 연료 전지 전력이 끊기게 되면 무정전 전원 공급기를 통해 잠시 동안 단기 부하를 감당할 수 있다.

은행 자회사로서 기업의 부동산과 시설 관리 등을 다루는 퍼스트 내셔널 빌딩(First National Buildings)의 사장 브렌다 둘리는 “연료 전지를 사용함으로써, 우리의 신뢰성은 99.99999%에 달하고 이는 다운타임이 연간 약 2~3초 정도에 해당하는 수치이다. 애초에 우리는 백업 배터리를 장착한 시스템을 사용했었다. 전원이 나갈 때면 배터리가 없기도 했다. 우리는 신뢰성을 확보하기 위해 이를 도입했다”라고 말한다.

둘리는 데이터센터에서 수행되는 신용 카드 처리 작업이 매우 높은 신뢰성을 요구한다고 설명한다: 단 한 시간의 다운타임 만으로도 6백만 달러에 달하는 손실을 불러올 수가 있다.

은행 역시 연료 전지 사용이 비쌀 것임을 알고 있었다. 네브래스카(Nebraska)에서는 AC 에너지 가격이 KWh당 겨우 5센트 정도에 불과한 반면, 연료 전지에서 생성된 전기는 KWh당 약 12센트에 달한다. AC 전력을 사용하는 데이터센터를 구축하는 데에는 220만 달러가 들었을 것이지만 연료 전지를 사용함으로써 이 가격은 340만 달러까지 올랐다. 둘리는 연료 전지가 높은 가격만큼 충분히 가치 있으며, 은행이 거래 손실을 겪지 않아도 되므로 ROI 역시 훌륭하다고 말한다.

오마하 퍼스트 내셔널 뱅크(First National Bank of Omaha)는 1999년에 연료 전지로 전력이 공급되는 20만 평방피트 크기의 데이터센터를 구축하였다.

물론 다른 기업들은 높은 신뢰도에 그렇게 높은 가격을 기꺼이 지불하려 들진 않을 것이다. 네머티스의 리터는 “연료 전지 기술은 규모가 큰 데이터센터를 지원할 만큼 대량이나 대규모로 적용할 수는 없다. 그러나 미래에는, 백업 전원으로써 매우 커다란 잠재력을 지니고 있다”라고 지적한다.

데이터센터에 있어서 대체 전력의 앞날은 밝다. 리터는 기존의 에너지 가격이 계속해서 치솟는다면 앞으로는 대체 전력을 사용하는 것 이외의 다른 선택 사항이 없게 될 것이라 주장한다. 그것이 태양 전력이든, 가스 터빈이든, 혹은 연료 전지나 다른 새로운 전원이든 ?파도를 이용하여 전력을 얻는 것처럼 ? 새로운 에너지 자원들이 미래의 데이터센터에 중요한 역할을 하게 될 것임은 분명하다. editor@idg.co.kr