“데이터센터 에너지 아끼는 최적온도는 41도”

홍콩서 ‘자유 냉각’ 적정 온도 연구
20∼25도일 때보다 비용 절반 감축
고온에 작동하는 서버 개발해야

마이크로소프트 빙 맵스의 데이터센터. 데이터센터는 서버가 작동하는 적정 온도를 유지하기 위한 냉각시스템에 대규모 에너지를 투입해야 한다. 사진 출처 위키미디어

흔히 ‘전기 먹는 하마’로 불리는 데이터센터를 보다 효율적이고 친환경적으로 운영할 수 있는 ‘온도 지침’이 제안됐다. 데이터센터 내 온도를 41도로 유지하면 냉각 비용을 크게 절감할 수 있다는 분석 결과가 나왔다.

데이터센터는 디지털 데이터를 저장하고 통합 관리하기 위해 서버 컴퓨터들을 설치·운영하는 시설이다. 컴퓨터의 정보 처리 과정에서 방출되는 열기로 과열되는 것을 막기 위해 냉각 시스템을 운영한다. 일정한 온도와 습도가 유지돼야 해서다. 데이터센터가 사용하는 전체 에너지의 30% 이상이 냉각 시스템에 쓰인다.

홍콩 폴리테크닉대(홍콩이공대)는 데이터센터의 온도를 41도로 유지하면 전 세계적으로 데이터센터의 냉각 비용을 최대 56% 절감할 수 있다는 연구 결과를 18일 국제학술지 ‘셀 리포츠 물리과학’에 발표했다. 이번 연구를 주도한 왕성웨이 홍콩이공대 석좌교수는 “냉각 시스템은 데이터센터 에너지 소비의 3분의 1 이상을 차지한다”며 “센터 냉각을 위한 방법을 찾기보다 더 높은 온도에서 센터가 정상 작동하도록 서버를 재설계하는 방법이 더 유망할 수 있다”고 했다.

일반적으로 데이터센터의 온도는 20∼25도를 유지한다. 이를 위해 컴퓨터에서 생성된 뜨거운 공기를 물로 차갑게 만든 코일을 지나도록 해 냉각한 뒤 다시 센터로 이동시킨다. 냉각 과정에서 뜨거워진 물은 코일로 다시 전달되기 전에 냉각기나 ‘자유 냉각’ 과정을 통해 온도를 낮춘다. 냉각기는 에어컨과 같은 원리로 작동하는 냉방장치다. 자유 냉각은 주변의 시원한 공기를 이용해 훨씬 적은 에너지와 비용으로 냉각하는 과정을 뜻한다.

에너지와 비용 절감을 위해 일부 데이터센터는 자유 냉각을 이용하기 좋은 추운 지역에 구축된다. 하지만 모든 센터를 북극권과 같은 추운 지방에 설치할 수 없다는 점에서 다른 에너지 절감 방법이 필요한 상황이다.

연구팀은 전자기술이 발달해 고온에서 작동 가능한 서버 환경을 구축할 수 있을 것으로 보고 있다. 이미 30도 이상에서 작동 가능한 서버들이 있다. 연구팀은 고온에서 작동 가능한 서버가 데이터센터 내에서 제대로 작동하는지 시뮬레이션을 진행했다. 그 결과 데이터센터가 41도일 때 거의 모든 곳에서 자유 냉각을 이용할 수 있게 된다는 분석 결과가 나왔다. 센터 온도가 41도가 되면 22도일 때보다 13∼56%의 에너지를 절약할 수 있는 것으로 나타났다.

지역별로 41도까지 온도를 올릴 필요가 없다는 점도 확인됐다. 베이징은 39도, 홍콩은 40도, 쿤밍은 38도일 때도 100% 자유 냉각을 할 수 있다고 설명했다. 연구팀은 “데이터센터의 온도가 높아질수록 주변 환경을 통한 자유 냉각을 활용할 기회가 커져 더욱 친환경적인 데이터센터 환경을 마련할 수 있다”고 설명했다.

연구팀은 고온 환경에서도 무리 없이 작동할 수 있는 서버가 개발될 것으로 보고 있다. 왕 교수는 “차세대 서버는 성능 저하 없이 40도에서 작동할 수 있다고 낙관한다”며 “이번 연구는 냉각 시스템 엔지니어와 서버 설계 엔지니어에게 새로운 목표를 제공했다는 점에서 의미가 있다”고 밝혔다.

문세영 동아사이언스 기자 moon09@donga.com