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전력비용을 낮추며 탄소중립에 기여하는 데이터센터 냉각 기술에 대해 알아보자!


ⓒ픽사베이

 

현재 코로나 19 펜데믹 상황으로 인해 많은 사람들이 내부에서의 활동이 활성화되면서 OTT 서비스 및 유튜브, 클라우드 등의 온라인 서비스가 많아지고 있습니다. 이에 따라 현재 우리는 기존보다 더 많은 정보들이 넘치는 세상에서 살아가고 있으며, 이를 저장하기 위해 데이터센터는 더욱 많은 정보기기를 설치하고 이를 활성화시키고 있습니다.

지속적으로 많아지는 정보량을 저장하기 위해서 데이터센터도 더 많은 일이 할당되면서, 기기에 열이 높이지기 때문에 많은 전력이 필요한 실정입니다. 그래서 데이터센터의 열을 해결하기 위해 도입된 것이 바로 냉각기술입니다.

그렇다면 이러한 냉각 기술이 정확히 무엇인지 저와 함께 살펴볼까요?

 

ⓒunsplash

 

빅데이터 시대에서 바라본 데이터센터

우선 데이터센터란 인터넷 검색과 이메일, 온라인 쇼핑, OTT서비스 등의 작업을 처리하는 공간을 의미하며, 각종 데이터를 저장할 수 있는 서버를 적게는 수백 대, 많게는 수만 대를 운영하고 있습니다. 이는 온라인 사업에 필수적인 설비를 제공하며, 고객과 기업 정보를 보관하는 시설입니다. 전 세계 데이터 센터가 사용하는 전기량은 300억 와트로 원자력발전소 30개에서 생산하는 전기량과 맞먹는 수준이라고 합니다.

 

이렇듯 데이터센터는 빅데이터 시대로 인한 엄청난 전기량 발생으로 인해 초기 서버 안전성에 초점이 맞춰져 있던 서버 안전성을 넘어서서 에너지 절약이 주목을 받고 있습니다.

이는 에너지 비용 절감을 비롯하여 저탄소 패러다임의 시대에 맞춰가는 기업의 책임의식 때문인데요. 그럼 기존 데이터센터와 냉각기술이 적용된 데이터센터의 환경이 어떻게 달라졌는지 살펴볼까요?

 

냉각기술이 적용된 데이터센터 관리 환경 변화

기존 데이터센터들은 내부 온도·습도 조건을 온도 21.5, 습도 45.5% 일정한 수준으로 매우 엄격하게 관리되어져 왔습니다. 하지만 방대한 양의 데이터를 저장하며 일정한 온도를 유지하기 위해서는 엄청난 에너지가 필요한데요. 에너지 비용 및 온실가스에 대한 현대사회의 높아지는 관심과 더불어 데이터 저장 에너지를 절약하기 위해 냉각 기술이 도입되었습니다.

최근 미국냉난방공조기술자학회(ASHRAE)에서는 냉각 기술을 통해 데이터센터의 온·습도를 평균 18로 절감하고, 상대습도도 20~80%까지로 그 기준을 완화했는데요. 이는 실내온도를 1완화시킬 경우 4%의 운영비를 절감할 수 있다는 사실을 보았을 때, 정말 많은 전력을 절약할 수 있음을 알 수가 있습니다. 그래서 앞으로의 데이터센터 관리 환경은 냉각 기술로 인해 에너지 절약과 더불어 높은 효율성을 가지게 되었습니다!

 

ⓒms korea

 

해외에서 발전중인 냉각 기술

1) 마이크로소프트(MS) – 액체 냉각 기술

최근 마이크로소프트는 공기를 냉각시켜 온도를 하락시키는 기존 냉각 기술과는 달리 영하에 달하는 극지방 바다에 데이터센터 기기를 입수시켜 냉각을 시키는 기술을 활용 중입니다.. 이러한 냉각방식은 열을 발생하는 데이터센터 기기와 액체가 접촉하면 증기로 바뀌게 되는데, 이러한 열을 잠재에너지로 발생시켜 응축기를 통해 열을 다시 액체로 전환시키는 시스템이라고 합니다. 액체는 기체보다 열효율이 훨씬 높기 때문에 시간이 지남에 따라 더 효율적인 냉각시스템을 가동할 수 있다고 하며, 서버의 전력소비를 5~15% 줄일 수 있다고 합니다.

 

ⓒ페이스북 코리아

 

2) 페이스북 – 자연 냉각 기술

스웨덴에 위치한 페이스북 데이터센터는 북극권에서 남쪽으로 112km 떨어진 곳에 위치해 있으며, 이는 평균 기온이 30정도의 환경이라고 하는데요. 이는 약 25,000대의 서버의 에너지 열을 천연의 공기만을 활용하여 관리할 수 있는 환경이라고 합니다. 열을 식히는 방식의 100%를 외부 공기만을 활용하기 때문에 냉각 비용이 대폭 감소할 수 있으며,

일반적인 기온에서 진행하는 기존의 데이터센터보다 40% 전력을 절약할 수 있어 보다 효율적으로 에너지를 관리할 수 있다고 합니다.

 

ⓒ한국전력

 

한전에서 바라본 냉각 기술

1) 소듐냉각고속로(SFR)

소듐냉각고속로는 냉각재로 액체 소듐(Na)을(Na) 사용하고 고속(고에너지) 중상자에 의한 핵분열 반응으로 발생한 열에너지를 이용하는 원자로를 말합니다. 소듐은 물에 비해 낮은 압력에서 끓는점이 높기 때문에, 원자로의 압력과 온도를 크게 낮추어 안전성을 크게 향상하고 열효율성을 증가할 수 있는 기술입니다. 기존 연료의 이용률을 60배 수준으로 늘릴 수 있고 영구처분이 필요한 폐기물의 양을 100분의 1로 줄일 수 있다고 하며, 냉각 기술 발전으로 상용화 가능성이 가장 높은 기술로 주목을 받고 있다고 합니다. 저는 한국전력기술이 개발 중인 소듐냉각고속로를 데이터센터 냉각 기술에 활용시킨다면 보다 효과적으로 열에너지를 관리할 수 있다고 생각이 되네요!

 

ⓒ한국전력

 

2) 초전도 전력케이블 냉각시스템

고온에서 사용되는 초전도 전력케이블 냉각시스템은 액체질소를 냉매로 이용하여 냉각기술에 필요한 비용절감과 에너지 절약이 가능하면서도 매우 작은 사이즈로 대용량의 전력을 관리할 수 있는 시스템이라고 합니다. 이는 내부에 존재하는 액체질소는 고온에 의해 온도가 올라가면 설치된 공급 파이프를 통과하면서 다시 냉각되어 초전도 케이블 시스템에 공급되는 방식이라고 합니다. 고온의 케이블을 냉각시키고 리턴 파이프를 통해 액체질소 저장장치로 순환이 되면서 열에너지를 효율적으로 절감할 수 있다고 하는데요. 이러한 기술은 기존의 케이블에 비해 용량 증대가 가능하며, 고온의 상황에서도 낮은 에너지를 바탕으로 전력을 장거리 수송할 수 있다고 합니다. 이 기술도 역시 데이터센터 냉각 기술에 활용한다면 크기에 구애받지 않고 고온의 케이블 온도를 효과적으로 낮출 수 있다고 생각됩니다.

 

ⓒunsplash

 

 


 

지속적으로 발전해오고 있는 냉각기술에 대해서 잘 알게 되셨나요?

이렇듯 빅데이터 시대에 살아가고 있는 우리가 편하게 이용하는 다양한 데이터들을 보다 효율적으로 관리하기 위해 한전뿐만 아니라 전 세계적으로 다양한 냉각 기술을 발전시켜 나가고 있습니다. 저는 냉각 기술이 현재 신재생에너지와 더불어 탄소중립을 위해 함께 나아갈 중요한 산업이 될 수 있을 것이라 생각이 되는데요.

앞으로도 계속해서 발달할 IT산업을 위해 열에너지를 효율적으로 관리할 수 있는 냉각기술이 꾸준히 발전되어서 우리들의 데이터 산업의 미래가 훨씬 더 밝아졌으면 좋겠습니다!

앞으로의 데이터 공급 산업에 큰 도움이 될 “냉각기술”에 대해서 여러분들의 많은 관심 부탁드릴게요.

 

 

 


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