데이터센터 DC 전력 시스템, 50% 절감 효과 있다

Logan G. Harbaugh | InfoWorld 2009.01.15

지난 10월 게재한 “잘못된 에너지 절약 상식 10가지”에 대한 관심과 논쟁이 많았다. 이중 특히 불꽃 튀는 논쟁이 벌어졌던 것은 바로 데이터센터에서 DC 전력을 사용하는 것이었다. 모든 컴퓨터는 내부적으로 DC 전력을 사용하기 때문에 AC-DC 변환이 수를 제한하거나 이런 전환을 가능한 효율적으로 수행한다는 것이 기본 개념이다.

 

전형적인 데이터센터 환경에서 외부 전력 시설에서 서버로 이어지는 경로를 따라 이런 변환이 수시로 일어난다. 그리고 각각의 변환 과정에서 전력 손실이 발생한다. 만약 외부 전력시설에서 1만 6,000VAC(Volts Alternating Current)로 시작해 서버 랙에 전력을 공급하는 UPS에 도달하기 전에 440VAC, 220VAC, 110VAC로 변환된다. 그리고 각 UPS에서는 이들 AC 전력을 DC 전력으로 변환한 다음, 다시 AC로 변환한다. UPS는 이를 서버로 분배하고, 서버에서 다시 DC로 변환된다. 결국 데이터센터로 들어오는 전기의 50~70%가 이런 길고 긴 변환 과정에서 낭비되는 것이다.

 

그렇다면 밸리더스(Validus DC System)가 제시하는 좀 더 효율적인 접근법을 살펴보자. 외부 전력시설에서 1만 3,000VAC의 전기를 받아서 야외용 변환 장비를 이용해 575VDC로 바로 변환한 다음, 이를 1.5인치 케이블을 통해 데이터센터에 공급하는 것이다. 데이터센터의 랙마다 약 95%의 효율을 보이는 575-48VDC 변환기를 갖추면 된다. 밸리더스의 COO 론 크로체는 이를 통해 사용자는 냉방 감소와 변환으로 생기는 전력 손실으 줄여서 50% 이상을 절감할 수 있다고 주장한다.

 

AC-DC 변환기를 데이터센터 밖에 설치하기 때문에 열 발산이 외부에서 이뤄지고, 데이터센터 내에서는 48VDC만 다루면 된다는 점이 매력적이다. 물론 48VDC를 먼 거리로 전송하면 전압이 떨어지기 때문에 전송 거리에는 일정한 제약이 있다. 일반적으로 100피트마다 20%씩 떨어지는 것으로 알려져 있다.

 

또 한 가지 논쟁이 불거진 것은 서버가 DC를 지원하지 않는다는 점이다. 대부분의 서버는 110VAC로 동작하며, 내부에서 이를 5VDC와 12VDC로 변환한다. 하지만 데이터센터 냉의 DC 전력 사용이 관심을 받으면서 HP나 IBM, 썬 등의 서버업체들이 자사 서버 제품군의 일부 또는 전부에 DC 전력 공급장치를 사용할 수 있도록 하고 있다. HP는 차세대 서버 섀시는 모듈형 전원 공급기를 채택해 AC와 DC 모두를 사용할 수 있도록 할 계획이다.

 

게다가 IBM P 시리즈 같은 일부 대형 시스템은 이미 575VDC를 사용할 수 있도록 만들어져 있다. 비록 아직까지는 데이터센터 내 고압 DC 전력에 대한 표준이 없지만, 팬듀이트를 비롯한 케이블링 전문업체들은 400VDC급 커넥터와 케이블 솔루션을 개발하고 있다. 제너럴 일렉트릭은 현재 미국 보험협회연구소와 함께 600VDC 차단기들을 정리하는 작업을 하고 있다. 이들 차단기는 이미 600VDC에서 제대로 작동하지만, 수요가 없어서 등급이 매겨지지 않고 있다.

 

이렇게 고효율을 통한 비용 절감 효과를 제공하는 것 외에도 DC 방식은 데이터센터의 용량을 확장할 수 있는 기회도 제공한다. 많은 데이터센터들이 충분한 전력과 냉방 성능을 확보하지 못해 전체 면적의 일부 만을 사용하고 있다. 더구나 과거 1평방피트당 40와트가 필요했던 것에 비해 새로운 랙 시스템은 100와트를 필요로 한다. 또한 랙 공간 때문에 더 많은 48VDC에 필요한 두꺼운 케이블링을 지원하지 못하는 경우도 있다. 하지만 고압 DC 방식을 적용하면 이런 제약을 쉽게 극복할 수 있다.

 

뉴욕이나 샌프란시스코만, LA 등 많은 지역에서 기업들은 지역 전력회사로부터 추가 전력을 공급받기 어려운 상황이다. 기존 시스템의 효율성을 높이는 것은 빌딩의 사용 연한을 높이고 데이터센터의 용량도 증가시킬 수 있는 방법이 되는 것이다.

 

밸리어스와 같은 업체들이 제공하는 고압 DC 시스템은 기반 설치와 투자가 필요하다. 외부 전력시설에서 데이터센터까지 굵은 케이블링을 해야 하고, 랙마다 575-48VDC 변환기르르 설치해야 하고, 서버도 48VDC로 변환해야 한다. 하지만 매년 50% 이상의 전력을 절감할 수 있다는 것은 적지 않은 효과다. 또한 전력 공급을 늘이는 방법으로 데이터센터의 용량을 증가시킬 수 없는 기업에게는 유일한 해결책이 될 것이다.

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