반도체 전문 온라인 매거진 - 올포칩

버티브(Vertiv)는 2023년 전세계 데이터센터 업계의 주요 동향으로 데이터센터가 환경과 지역 사회에 미치는 영향에 관한 법적 규제와 감독의 강화를 꼽았다. 버티브는 매년 연말 내년도 전세계 데이터센터 업계 동향 보고서를 발표해 왔다. 올해도 2023년 데이터센터 업계 5대 트렌드를 선정하여 발표했는데, 데이터센터에 대한 규제 강화가 여기에 포함됐다.

버티브 최고 운영 책임자(COO)이자 미주 지역 사업을 총괄하는 지오다노 알베르타치(Giordano Albertazzi) 사장은 “컴퓨팅 성능과 스토리지 용량을 필요로 하는 애플리케이션들이 점점 더 늘어나면서 데이터센터 산업이 빠르게 성장하고 있으며, 그에 따라 데이터센터 설비들이 소비하는 에너지와 용수 사용량 또한 증가하고 있다. 데이터센터 업계는 미래의 성공과 생존을 위해 에너지 및 용수 소비 효율을 공격적으로 끌어올릴 필요가 있다. 규제 강화가 불가피해졌으며, 이는 데이터센터 분야에서 중요한 혁신들을 이끌어낼 것이다. 여정이 평탄하지만은 않겠지만, 변화를 예측하고 데이터센터 애플리케이션의 갈수록 높아지는 요구를 충족하는 전문적인 데이터센터 파트너와 혁신적인 솔루션을 사용한다면 이 여정을 잘 헤쳐나갈 수 있을 것”이라고 말했다.

2000년대 초중반까지만 하더라도 반도체 칩 설계와 제조 기술의 향상을 통해 서버 전력 소모를 제한할 수 있었으나 최근 들어서는 이것도 한계에 다다르고 있으며 서버의 에너지 사용량은 폭발적으로 증가하고 있다. 업타임 이스티튜트(Uptime Institute)가 최근 발표한 “실리콘 혹서기:  데이터센터로 일대 변화 예고”라는 제목의 보고서는 SPEC(Standard Performance Evaluation Corporation)의 데이터를 인용해서 2017년 이후로 서버의 전력 소비가 266% 증가했다고 적고 있다. 이 같은 전력 소비의 폭발적 증가는 다양한 기술 및 시장에서 환경과 지속가능성에 대한 관심을 높이는 계기가 되었다. 버티브의 전문가들은 2023년에 데이터센터 업계에서 다음과 같은 다섯 가지 트렌드가 두드러질 것으로 예상한다. 

데이터센터에 대한 규제 강화

에너지와 용수 사용에 대한 소비자들의 압박이 거세짐에 따라서 정부 당국도 다방면에서 데이터센터에 대해서 그리고 데이터센터가 아웃소싱으로 이들 자원을 사용하는 것에 대해서 규제를 강화하려고 노력하고 있다. 데이터센터는 현재 전세계 전기 소비에서 3%를 차지하고 있으며 2030년에는 이 수치가 4%에 육박할 것으로 예상된다. 평균적인 하이퍼스케일 설비는 연간 20 ~ 50MW를 소비하는데, 이는 37,000 가정의 전력 소비와 맞먹는 양이다. 이러한 추세에 따라 2023년에는 데이터센터에 대한 정부의 규제와 감독이 강화될 것으로 예상된다.

이미 그러한 조치들을 시행하고 있는 나라들도 있다. 아일랜드 더블린과 싱가포르는 데이터센터의 에너지 사용을 규제하기 위한 조치들을 취하고 있으며, 가뭄에 취약한 지역들에서는 데이터센터의 막대한 용수 사용에 대해서도 비슷한 규제를 도입할 것이다. 미국 에너지부에 따르면, 증발 냉각 시스템을 사용하는 평균적 데이터센터의 용수 사용 효율(WUE)은 kWh에 1.8L이다. 이러한 유형의 데이터센터는 매일 3백만 ~ 5백만 갤런의 물을 소비한다. 이는 인구 3만 ~ 5만 명 규모의 도시 하나가 소비하는 물 사용량에 해당된다. 데이터센터 업계는 환경 친화적인 열 설계를 도입하는 것과 같은 조치들을 통해서 용수 사용을 줄이기 위한 자체 노력을 이어갈 것이다. 그럼에도 불구하고 2023년에는 당국의 규제와 감독이 좀더 강화될 것으로 예상된다. 

하이퍼스케일 및 기타 설비에서 표준화 가속

옴디아(Omdia)의 최근 조사에 따르면, 엔터프라이즈 데이터센터 사업자의 99%가 자사의 미래 데이터센터 전략으로 사전에 제작된 모듈형 데이터센터 설계를 도입할 것이라고 응답했다. 이는 단지 하나의 유행이 아닌 ‘뉴 노멀’로 자리잡고 있다. 표준화가 가져다주는 속도와 효율을 하이퍼스케일 사업자들이 추구함에 따라, 2023년에는 이 방향으로 변화가 가속화할 것으로 예상된다.

클라우드 사업자들은 코로케이션 사업자들에게로 눈을 돌리고 있으며, 코로케이션 사업자들은 수년 간에 걸쳐서 표준화를 추진해 오고 있다. 특히 클라우드 사업자들은 신규 용량을 코로케이션 사업자들에게 아웃소싱하고 이들의 시장 경험과 검증된 구축 역량을 활용하고자 한다. 비단 엔터프라이즈뿐만 아니라 하이퍼스케일과 네트워크 에지 분야에서도 전원 모듈, 냉각 모듈, 스키드 같은 모듈형 부품에서부터 일체의 프리팹(prefabricated) 설비에 이르기까지 표준화가 대세가 될 것으로 예상된다.

디젤 발전기 교체

디젤 발전기는 오래 전부터 데이터센터 에코시스템에 있어서 불완전하지만 불가피한 요소로 존재했다. 디젤 발전기에 저장된 에너지는 대부분이 사용되지 않은 채로 시간을 보내며 그러면서도 여전히 일정 기간이 경과한 후에는 유지보수와 연료 교체를 필요로 한다. 디젤 발전기는 실제 가동에 들어갔을 때도 사업자들이 그렇게 피하려고 하는 탄소 배출을 일으킨다. 이미 일부 데이터센터들은 배터리를 사용해서 더 긴 시간 동안 지원할 수 있도록 하고 있으며(최대 5분까지), 데이터센터를 건설할 때도 발전기 용량을 최소화하도록 설계하고 있다.

지금은 발전기의 역할을 최소화하고자 하는 과도기에 있으며, 데이터센터 업계는 백업 용량을 증대하기 위해 첨단 배터리 기술 같은 새로운 대안을 찾고 있다. 2023년에는 이러한 완벽한 대안이 등장할 것으로 예상된다. 바로 수소 연료전지이다. 수소 연료전지는 처음에는 발전기의 역할을 대신하면서 순간적인 부하 지원만을 제공하다가 궁극에는 본격적인 연속 가동도 가능해질 것이다.

높아지는 랙 밀도, 열 전략의 변화 요구

지난 몇 년 간은 랙 밀도가 비교적 정체되었으나, 데이터센터 사업자들이 점점 더 높은 밀도의 랙을 요구하고 있다. 업타임 인스티튜트의 2022년 글로벌 데이터센터 조사에 따르면, 데이터센터 사업자 1/3 이상은 지난 3년 동안 자사 랙 밀도가 급격하게 높아졌다고 응답했다. 특히 대규모 엔터프라이즈 및 하이퍼스케일 데이터센터에서 그렇다. 10MW 이상의 설비를 운영하는 사업자들의 거의 절반이 랙당 20kW 이상이라고 응답했고 20%는 랙당 40kW 이상이라고 응답했다.

이러한 추세는 액체 냉각 서버 기술이 성숙하고 도입 속도가 빨라지고 있는 것과도 부합한다. 앞서도 언급했듯이 용량 증설의 필요성이 빠르게 늘어나고 서버 전력 소모가 증가함에 따라 사업자들이 다방면에서 과제에 직면하고 있다. 사업자들은 선택의 여지없이 좁은 공간에 더 많은 컴퓨팅을 탑재하고 랙 밀도를 높이고 열 프로파일로 액체 냉각을 도입하는 것과 같이 기존 설비의 한계를 극복해야 한다. 액체 냉각은 새로운 기술은 아니지만, 초기에 고밀도 환경에 별 무리 없이 성공적으로 도입되고 입증됨으로써 앞으로 이 기술의 도입이 빠르게 증가할 것으로 예상된다. 새로운 OCP 표준과 Open19 표준으로 D2C(direct-to-chip) 냉각이 추가됨으로써 이러한 추세는 더욱 가속화할 것이다.

5G 기술로 에지 상에서 메타버스 가능

옴디아는 2022년 모바일 가입자 및 매출 전망에서 2027년에는 58억 명 이상인 모든 모바일 가입자의 거의 절반이 5G로 전환할 것으로 전망한다. 그럼으로써 점점 더 사용자 가까이에서 컴퓨팅이 가능하게 되었다. 메타버스는 지연 시간이 극히 낮은 초고밀도의 컴퓨팅 네트워크를 필요로 한다. 2023년에는 5G 네트워크를 활용해서 메타버스를 구현함으로써 이 애플리케이션이 요구하는 극히 낮은 지연시간이 가능할 것이다. 궁극적으로, 이를 위해서는 5G 에지에서 더 높은 성능의 컴퓨팅이 필요로 할 것이며, 조만간 이 애플리케이션이 실현되는 것을 보게 될 것이다. 2023년부터 차차 등장하기 시작하다가 이후에는 좀더 폭넓게 도입될 것이다. 네트워크 에지가 갈수록 정교해짐에 따라 지원 인프라도 함께 발전할 것이다. 여기에는 인공 지능과 가상 현실 계획 및 관리 시스템도 포함되며, 에지 상에서 리튬이온 UPS 시스템의 도입이 증가할 것이다. IDC에 따르면 리튬이온 UPS 시스템의 매출 비중이 2021년 8월 2%에서 2022년 8월에 8%로 증가한 것에서도 알 수 있듯이 이러한 추세는 앞으로 더욱 빨라질 것이다.