데이터 센터 냉각의 미래: 지속 가능성을 위한 혁신

오늘날 기술, 인터넷 트래픽, 전력 소비가 증가함에 따라 더 많은 컴퓨팅 리소스가 필요해지며, 데이터 센터의 수요 또한 함께 증가하고 있습니다. 이와 관련해 데이터 센터 트렌드 2023 보고서는 여러 흥미로운 인사이트를 제공합니다. 그 중에서도 눈 여겨 봐야 할 트렌드는 데이터 센터 수요가 연간 15%씩 계속해서 증가할 것이라는 예측입니다.

이렇게 꾸준히 증가하는 컴퓨팅 리소스 사용량은 지속 가능성에 대한 우려를 불러 일으킵니다. 이미 데이터 센터는 전 세계 전력 소비의 1.5%를 소비하고 있어, 제로 에너지를 달성하기 위해 중점적으로 다뤄져야 합니다. 데이터 센터 산업은 에너지 효율성을 개선하기 위해 많은 도전 과제들을 해결해야 하지만, 동시에 혁신의 기회도 제공합니다.

이 도전의 핵심은 효율적이고 지속 가능한 냉각 솔루션을 구현하는 것입니다. 대부분의 현대적인 데이터 센터는 전력의 약 40%를 냉각에 사용합니다 안정적이고 고품질의 서비스를 제공하기 위해서는 프로세서 및 기타 하드웨어를 최적의 상태로 유지해야 하기 때문입니다. 미래의 데이터 센터 냉각 기술은 과도한 열을 친환경적인 방식으로 제거할 수 있어야 합니다.

이 블로그에서는 현재 산업에서 사용되는 다양한 냉각 기술을 다룹니다. 각 방법을 자세히 살펴보고, 잠재적인 한계에 대비한 각 방법의 장점을 분석합니다. 그런 다음 혁신의 정점에 있는 제조업체들이 지속 가능성을 견지하면서 고성능 컴퓨팅 요구를 해결하는 방법을 살펴볼 것입니다. 시작해 보겠습니다.

데이터 센터 냉각 방법 및 시스템

현대의 데이터 센터는 금융 거래부터 SNS 커뮤니케이션까지 모든 트래픽을 처리합니다. 이러한 수요로 인해 데이터센터의 규모와 복잡성이 증가함에 따라 효율적인 냉각 솔루션의 중요성이 더욱 커지고 있습니다.

최근에는 다양한 냉각 방법이 사용되며, 파이프라인을 통해 열을 흡수하는 냉각 액체와 같은 유망한 기술이 개발되고 있습니다. 데이터 센터 업체들은 이러한 새로운 시스템이 효율적인지, 신뢰할 수 있는지, 지속 가능한지 확인해야 합니다. 지금부터 주목할 만한 냉각 방법을 몇 가지 자세히 알아보고, 각각의 강점과 약점을 살펴보겠습니다.

공기 냉각 (Air Cooling)

공기 냉각은 에어컨, 팬 및 통풍구를 사용하여 주변 공기를 순환시키고 컴퓨팅 장비에서 생성된 뜨거운 공기를 배출하는 방식입니다. 가장 전통적인 방법이며, 여러 데이터 센터 냉각 전략의 기초가 됩니다.

공기 냉각 방식의 장점:

• 일반적으로 신뢰할 수 있는 성능을 제공하며 다양한 데이터 센터 유형에 적합
• 효과적인 온도 관리의 역사를 가진 검증된 기술
• 소규모 및 대규모 시설에서 모두 쉽게 구현 가능

공기 냉각 방식의 단점:

• 따뜻한 기후 지역의 시설에서는 에너지 소비가 높을 수 있음
• 공기 흐름에 대한 의존도로 인해 에너지 사용량에 변동 발생 가능
• 효과적으로 관리하지 않는 경우 높은 에너지 비용을 초래할 수 있음

액체 냉각 (Liquid Cooling)

액체 냉각 기술은 최근 데이터 센터의 약 40%가 어떤 식으로든 이를 채택하고 있을 정도로 인기 있는 솔루션으로 부상했습니다. 액체 냉각 시스템은 파이프 네트워크를 통해 냉각수를 순환시켜 IT 장비에서 열을 흡수합니다. 특히 고밀도 서버 냉각에 효과적일 수 있습니다.

액체 냉각 방식의 장점:

• 일반적으로 공기 냉각 방식에 비해 열 제거 성능이 우수
• 액체의 전도성 특성을 사용하여 서버에서 열을 빠르게 제거
• 전력 밀도가 높은 시설에 특히 효과적

액체 냉각 방식의 단점:

• 막대한 양의 지역 상수도 이용
• 적절하게 처리하지 않으면 냉각수 누출이 환경 친화적이지 않을 수 있음
• 설정이 복잡하고, 잠재적 장애 지점이 여럿 있을 수 있음

디지털 리얼티 직접 액체 냉각 방식의 특징

올해 초에 개관한 클라우드 및 통신사 중립적인 파리 센터는 에너지 효율성을 강조하는 시설입니다. 라쿠르뉴 허브는 데이터 중력 문제 해결을 위해 직접 액체 냉각 방식을 채택하여 성능 요구 사항에 집중하는 동시에 Scope 1 및 2 배출을 최소화합니다. 이 최첨단 액체 냉각 솔루션은 최적의 에너지 사용을 보장하고, 고객에게 경제적 이점을 제공합니다.

침수 냉각 (Immersion Cooling)

침수 냉각은 IT 설비를 열 흡수 절연 유전체 유체에 직접 담그는 방식입니다. 서버는 효과적인 열 관리를 위해 비전도성, 흡수성 유체에 보관됩니다.

침수 냉각 방식의 장점:

• 직접 냉각을 통해 매우 효율적인 온도 관리가 가능
• 팬 등의 기타 냉각 인프라에 대한 의존도 감소
• 에너지 소비를 크게 줄일 수 있는 가능성이 있음

침수 냉각 방식의 단점:

• 모든 유형의 데이터 센터에 적합하지 않을 수 있음
• 누수와 관련된 잠재적 위험을 초래할 가능성
• 비용이 많이 들고 구현이 어려움

증발 냉각 (Evaporative Cooling)

증발 냉각 방식은 팬을 사용하여 외부 공기를 끌어들여 냉각한 후, 이 공기를 사용해 장비를 냉각합니다. 자연적인 수분 증발 현상을 이용하는 이 방법은 효율적인 방식으로 공기에서 열을 빼냅니다.

증발 냉각 방식의 장점:

• 적절한 기후에서 사용 시 안정적인 냉각 기능 제공
• 특정 조건에서는 기존 공기 냉각보다 우수한 효율성 제공
• 냉각수 액체 대신 물 사용

증발 냉각 방식의 단점:

• 조건이 맞지 않는 환경에서는 성능이 저하됨
• 물 가용성 및 수질에 대한 의존도가 높음
• 기존 데이터 센터 인프라에 대한 점검이 필요

외기 냉각

이 방식은 주로 차가운 외부 공기 또는 물과 같은 외부 조건을 활용합니다. 외부 공기를 이용한 데이터 센터 냉각은 외부 조건을 활용할 수 있을 때 전통적인 냉각 방법보다 효율적일 수 있습니다.

외기 냉각 방식의 장점:

• 외부 온도가 알맞을 때 효과적인 냉각 제공
• 기계적 냉각이 필요 없어 에너지 절약 가능
• 천연 자원 사용, 탄소 발자국 최소화

외기 냉각 방식의 단점:

• 추운 기후 또는 추운 계절이 있는 지역에서만 이용 가능
• 외부 조건의 변화가 성능에 영향을 미칠 수 있음
• 예상치 못한 변화에 대비해 백업 냉각 솔루션 필요

데이터 센터 냉각 설계 및 최적화

데이터 센터 냉각은 단순히 팬이나 다른 냉각 장치를 설치하는 것만으로 끝나지 않습니다. 설계와 최적화의 균형을 맞추고, 효율성과 효능을 모두 구현해야 합니다. 최적화를 위한 전략적 설계가 있어야 IT 장비가 과열 없이 작동하면서 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.

데이터 센터 성능을 최적화하기 위해서는 다음과 같은 몇 가지 요소가 중요합니다.

• 열기/냉기 통로 차단: 서버 랙을 교대로 배치하여 냉기 흡입구과 냉기 배출구가 서로 다른 쪽을 향하도록 구성함으로써 데이터 센터에 냉기와 열기 '통로'를 만들 수 있습니다. 이렇게 하면 가장 필요한 곳에 냉기를 공급하면서 더운 공기와 찬 공기가 섞이는 것을 방지할 수 있어 효율성이 극대화됩니다.
• 공기 흐름 관리: 환기구와 장벽을 활용해 공기 흐름을 최적화하여 공기가 정체되는 영역을 최소화할 수 있습니다. 적절한 공기 흐름 관리는 따뜻한 지점을 보완할 필요성을 줄여 냉각 비용을 낮춥니다. 또한 시설 전체에서 냉각을 일정하게 유지하는 데도 도움이 됩니다.
• 안전 범위 내에서 작업: 현대 IT 장비는 실제로 상당히 탄력적입니다. 미국 난방, 냉동 및 공조 기술자 협회(ASHRAE)는 일반 장비의 안전한 작동 조건을 제시하는 온도 표준을 발표합니다. 경우에 따라, 안전이 보장된다면 온도를 약간 더 따뜻하게 유지하여 상당한 에너지를 절약할 수 있습니다.
• 가동 중단 방지: 데이터 센터 운영자는 사물 인터넷(IoT) 장치, 머신 러닝 및 자동화된 시스템을 통해 문제가 발생하기 전에 미리 파악할 수 있습니다. 시스템을 모니터링하고 패치 및 업그레이드를 적시에 설치함으로써 시설의 가동 중지 시간을 방지하고 효율성을 더욱 향상할 수 있습니다.
• 습도 조절: 마지막으로, 습도 관리가 중요합니다. 습도가 너무 높으면 하드웨어 손상으로 이어질 수 있고, 너무 낮으면 정전기가 발생해 피해를 입힐 수 있습니다.

데이터 센터 냉각기 제공업체 및 솔루션

데이터 센터 냉각 시장은 끊임없이 변화하고 있습니다. 제조업체들은 현재의 솔루션을 개선하는 것뿐만 아니라 미래를 위해 지속 가능한 기술을 개척하는 데에도 투자하고 있습니다. 아래에서는 현재 가장 인기 있고 혁신적인 냉각 제공업체를 알아보겠습니다.

슈나이더 일렉트릭(Schneider Electric): 슈나이더 의 냉일렉트릭각 솔루션은 효율성으로 유명하며 IoT 기능을 갖추고 있습니다. 이를 통해 예측 유지 관리와 최적의 성능을 구현할 수 있습니다.

아이스토프(Iceotope): 아이스토프는 데이터 센터 성능을 혁신할 수 있는 새로운 침수 냉각 기술을 제공합니다. 기존, 하이퍼스케일 및 엣지 컴퓨팅 환경에 적용할 수 있는 Iceotope의 기술은 전력 사용 효율(PUE)을 눈에 띄게 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다

슈틸츠(Stulz): 슈틸츠는 섬세한 온도 및 습도 조절 이니셔티브로 유명합니다. 주로 외기 냉각을 활용하여 데이터 센터가 에너지 소비를 최소화하고 CO2 배출을 줄일 수 있도록 지원합니다.

버티브(Vertiv): 적응형 및 지능형 냉각 솔루션을 개발하는 Vertiv는 머신 러닝을 사용하여 냉각 효율을 향상합니다. Vertiv 시스템은 데이터 센터의 환경을 지속적으로 학습하고 그에 적응함으로써 최적의 냉각을 보장하고 에너지를 절약하며 장비 수명을 개선합니다.

디지털 리얼티의 쿨링 타워 이니셔티브 특징

디지털 리얼티의 데이터 센터 운영팀도 냉각 효율을 개선하기 위해 혁신을 거듭하고 있습니다. 예를 들어, 싱가포르에 있는 SIN10 데이터 센터에서는 수자원 보존을 위해 DCI 전기분해 방식을 사용하여 매월 124만 리터의 물을 절약하고 있습니다. 이 공정에서는 화학 물질을 사용하지 않으므로 물을 폐수로 처리하기 전까지 3배 더 오래 사용할 수 있습니다. 이를 통해 싱가포르의 물 수요가 증가하는 가운데 SIN10은 물과 전력 사용량을 모두 낮출 수 있었습니다.

데이터 센터 냉각 트렌드와 미래

데이터 센터 냉각의 미래를 전망하면서, 업계의 환경 영향을 더욱 줄일 수 있는 몇 가지 흥미로운 동향을 확인할 수 있었습니다. 예를 들면 새로운 기술과 전략적인 데이터 센터 설계를 사용하는 것이 중요하다는 것이 입증되었습니다.

1. 적응형 냉각: 냉각 시스템에 AI를 도입하면 그 어느 때보다 뛰어난 적응성을 기대할 수 있습니다. 이러한 솔루션은 각 데이터 센터의 특정 냉각 요구 사항을 지속적으로 학습하고 실시간으로 조정하여 과냉각 및 에너지 낭비를 줄입니다.
2. 엣지 데이터 센터: 앞으로 더 많은 데이터 센터가 전략적 '엣지' 위치에 배치될 수 있습니다. 이러한 엣지 센터는 저지연 데이터 전송을 보장하고 고유한 설정에서 혁신적인 냉각 가능성을 도입합니다.
3. 지속 가능한 에너지: 에너지 관리 효율성을 높이는 것이 중요하지만, 재생 가능한 에너지원에서 에너지를 사용하는 것도 가능합니다. 예를 들어 태양열 또는 풍력 발전 데이터 센터는 더 이상 꿈이 아닌 현실이 되었습니다. 재생 에너지원과 효율적인 냉각 전략을 결합하면 지속 가능성 발전에 대한 전체적인 접근 방식을 구현할 수 있습니다.
4. 이러한 혁신과 변화가 첨단 냉각 기술과 결합되면 미래의 데이터 센터의 에너지 효율을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다.

데이터 센터 냉각 솔루션의 미래: 핵심 요약

현대의 데이터 센터에서는 다양한 냉각 시스템을 사용할 수 있습니다. 각각 고유한 장점과 잠재적인 단점을 갖고 있습니다. 전통적인 공기 냉각부터 액체 및 침수 기술에 이르기까지, 각 기술은 글로벌 데이터 센터 생태계가 에너지와 물 소비를 줄이는 데 도움이 되는 힘을 가지고 있습니다.

어떤 시스템을 사용하든 모범 사례에 기반한 효율적인 데이터 센터 설계가 냉각 시스템의 효율성을 증폭시킨다는 점은 틀림없는 사실입니다. 제조업체들은 미래의 데이터 센터가 우수한 서비스를 제공할 뿐만 아니라 지속 가능한 방식으로 서비스를 제공할 수 있도록 자연과 기술에서 친환경 혁신을 모색하고 있습니다.

ESG 목표에 대해 자세히 알아보거나 자세한 내용을 알아보려면 디지털 리얼티에 문의하세요 .

데이터 센터의 지속 가능성이 높아짐에 따라 온도 및 습도 제어 시스템도 보편화되고 있습니다.

자주 묻는 질문

데이터 센터 냉각이란?

데이터 센터 냉각은 IT 장비를 최적의 온도로 유지하는 데 사용되는 방법과 기술을 말합니다. 이는 리소스를 손상시키고 성능 수준을 저하시킬 수 있는 과열을 방지하여 효율적인 성능을 보장하는 데 도움이 됩니다. 데이터 센터가 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 있어 냉각 기술이 점점 더 중요해지고 있습니다.

데이터 센터의 냉각은 어떻게 이루어지나요?

데이터 센터의 냉각은 다음과 같은 다양한 방법을 통해 이루어집니다.

• 공기 냉각
• 액체 냉각
• 침수 냉각
• 증발 냉각
• 외기 냉각

센터의 확장, 위치, 특정 인프라 요구 사항에 따라 알맞는 방식을 선택해야 합니다.

데이터 센터에 가장 적합한 냉각 시스템은 무엇인가요?

데이터 센터에 '가장 적합한' 냉각 시스템은 많은 영향에 따라 달라질 수 있습니다. 예를 들어 데이터 센터의 크기, 위치, 워크로드 수요 같은 요소가 모두 영향을 줍니다. 침수 냉각과 같은 지속 가능하고 효율적인 솔루션은 높은 효율성과 낮은 탄소 발자국으로 인해 점점 더 인기를 얻고 있습니다.

데이터 센터의 냉각 구성 요소는 무엇인가요?

데이터 센터의 주요 냉각 구성 요소는 다음과 같습니다.

• 냉각기
• 냉각탑
• 에어컨
• 액체 냉각 파이프
• 팬 및 통풍구

데이터 센터의 지속 가능성이 높아짐에 따라 온도 및 습도 제어를 위한 고급 AI 모니터링 시스템도 보편화되고 있습니다.

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