기고. 네트워크 타임즈. 1회 : 차세대 데이터센터 방향

tech Guide / 차세대 데이터센터

상면·전력·냉각 부족 등 3대 문제점… 고집적 시스템·효율적 솔루션 등 적용해야 차세대 데이터센터에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 차세대데이터센터가 갖춰야할 요건은 무엇인지, 기존 데이터센터들의 문제점은 무엇인지 등 데이터센터의 여러 측면을 통해 향후 등장하게 될 차세대데이터센터의 모습을 엿본다. <편집자> 연재순서 1회 : 차세대 데이터센터 방향(이번호) 2회 : 차세대 데이터센터 구현 ‘기업의 사회적 책임’이라는 화두가 두각되면서 한국의 많은 기업들도 이에 동참하고 있다. 여러 가지 형태의 사회적 책임이 존재하겠지만, 대부분의 기업들이 기업이미지를 제고하기 위한 수단으로 활용할 수 있는 형태 즉, 마케팅적인 의미에서의 ‘사회적인 책임’이 주종을 이루고 있지 않은가 싶다. 다수의 알려진 사회환원책들은 축적한 수익의 일부를 불우한 환경을 가진 이웃이나 기업이 속한 산업군의 혜택을 받지 못하고 있는 곳 등 다양한 형태의 봉사를 하는 것으로 홍보되고 있는 것이다. 이처럼 차세대 IDC가 갖춰야 할 것에 ‘기업의 사회적 책임’이라는 개념이 서서히 도입되고 있다. 그 동안 일반적으로 생각해왔던 데이터센터를 전통적인 방식의 데이터센터라고 하는데, 이런 데이타센터가 갖춰야 하는 핵심요소는 다음과 같다고 할 수 있겠다. “급변하는 비즈니스 환경 하에서 비지니스의 성능과 속도, 영속성에 부응할 수 있도록 물리적, 논리적 ‘신뢰성’을 갖추고, 다변화 되고 있는 비즈니스의 변화에 즉각적으로 대처할 수 있도록 ‘확장’ 가능해야 하며, 이들을 ‘표준화’하는 것”이다. 데이터센터의 표준 2005년 4월에 데이터센터의 표준이라고 할 수 있는 TIA-942(Telecommunication Infrastructure Standard for Data Center)가 발표됐다. 여기서 데이터센터의 등급은 티어(Tier) Ⅰ부터 티어 Ⅳ까지 4등급으로 차등을 두고 있다. 여기서 높은 티어 계층은 데이터센터를 구성하는 아래의 큰 4가지 사항들에 대해 더 높은 신뢰성을 보장한다는 것이며, 그와 비례해서 건설비용이 상승하게 된다. 티어를 나누는 주요 요소는 다음과 같다. - 사이트 스페이스와 레이아웃(Site space and layout) - 케이블링 인스트럭처(Cabling infrastructure) - 티어드 릴라이빌리티(Tiered reliability) - 엔바이러멘털 컨시더레이션(Environmental considerations) TIA-942가 발표되기 이전에는 TIA-568(Commercial Building Telecommunications Wiring Standard) 이 대표적인 상업용 건물을 위한 네트워크 인프라의 표준으로 주로 사용됐으며, 이는 2000년 초에 건설된 대부분의 데이터센터들은 안타깝게도 데이터센터의 표준이 없이 건설됐다는 것을 의미한다. 다행히도, 기간통신사업자 중심의 상용 IDC 기업은 아래의 표 1에서 티어 Ⅲ 레벨의 기준으로 건설돼 2005년을 전후해 신뢰성의 측면에서 별다른 어려움이 없이 운영될 수 있었다. 가장 손쉽게 확인해 볼 수 있는 것이 티어 분류에서 가용성의 측면을 확인해보면 알 수 있다. 그렇다면, 전통적인 방식의 데이터센터가 가지는 문제가 무엇이며, 이를 해결하기 위해서 어떤 방법을 취해야 할 것인가를 살펴보자. IT 환경의 변화 위의 그림은 ‘업타임 인스티튜드(The Uptime Institute)’에서 2000년에 발표한 2000-2010년까지의 장비별 열밀도의 트렌드를 예측한 자료다. 조사에 참여한 15개의 대표적인 서버벤더들이 제시한 시스템 로드맵을 기준으로 작성돼 신뢰성이 높다고 할 수 있다. 여기서 눈여겨 봐야 할 것이 2000년에서 2010년까지 각 장비분류별로 2000년 이전의 발열량증가대비 50%에서 3배 이상까지 급속도로 증가한다는 것이다. 이 그래프가 2005년에 다시한번 아래 <그림 2>와 같이 2.0 버전으로 업데이트된다. 위에서 보여준 두 개의 그래프는 그 기울기의 형태 등에서 거의 대동소이하다고 볼 수 있다. 하지만, 뚜렷하게 구분되는 것은, 2010년경 예상되는 최대발열량이 약 100,000watts/ft²에서 60,000watts/ft² 로 감소한 것을 확인할 수 있다. 이는 그 동안 급성장해온 IT 환경에서 <그림 1>까지 벤더들의 주된 이슈가 데이터 처리를 위한 시스템의 성능을 높이기 위해서 CPU의 경우 무차별적으로 클럭 속도를 증가시키는 형태의 경쟁이었으므로, 이로 인해 무어의 법칙과 같이 증가되는 속도에 비례해 발열량이 늘고, 전력도 많이 사용하게 됐다. 이로 인해 동일한 면적에서 작게는 50%에서 많게는 3배 이상의 발열량과 전력소비량을 고스란히 IDC가 떠안게 된 것이다. 여기에, 전체 인터넷 트래픽의 약 85%이상이 집결되는 기간통신사업자중심의 데이터센터만으로는 현재의 증가된 네트워크 트래픽을 충분히 소화할 수 없을 정도로의 공간부족에 직면해 있기도 하다. 데이터센터의 노력 이러한 상황에서 각 IDC들은 데이터센터의 상면이 부족한 상황에서도 동일한 단위면적당(Rack) 증가된 전력소모로 인해 단위랙당 인스톨되는 장비의 수량을 조절하고 전력사용량에 대해 종량제를 검토할 수밖에 없으며, 증가한 발열량으로 인해 항온항습기(CRAC)를 추가로 증설하고, 아울러 이러한 증설된 장비들이 소모하는 전력량등의 비용부담을 떠 안고 온 것이다. <그림 2>는 향후의 데이터센터를 위한 용량산정에 중요한 자료로 사용이 될 수도 있으며 또한, IT환경의 변화에 따르는 전력사용량, 발열량의 증가를 해결하기 위한 장비벤더의 노력을 증명하고 있기도 하다. 지금까지 나왔던 내용들을 요약하면 차세대 데이터센터로의 전향이 필요한 전통적인 데이터센터의 문제점이 아래와 같이 정리될 수 있겠다. 2000년을 전후해서 ‘데이터센터 건설의 표준’이 없이 일반 상업용 건물의 네트워크 표준으로 건설됐으며, 건설 당시의 요건이나 설비로는 앞으로 5년은 물론 현재의 전산장비의 물리적인 환경 요구사항을 받아들일 수 없는 것이다. 이것이 바로 대부분의 IDC들이 블레이드와 같은 초고집적설비의 IDC반입을 꺼려하는 이유기도 하다. 그것이 반영된 것이 아래 <그림 3>과 같다. 데이터센터의 설비의 문제점에 대해서 ‘데이터센터의 전원과 냉각문제가 추후 6~12 개월 이내에 CIO 들의 가장 큰 Top3 이슈로 부각될 것’이라는 조사결과에서도 보이듯이 데이터센터의 열과 전력량에 대한 이슈가 전체의 절반이상을 차지하고 있다. 그림에서 보듯이, IT환경이 급변하고 있지만, 새로운 서버를 구매하는 데 소요되는 비용은 IT 기술의 발달로 인해 변동이 거의 없음을 보여주고 있다. 즉, 시스템 아키텍처나 제작공정 발달로 갈수록 고성능화 되어가는 시스템을 저렴한 가격으로 구매를 할 수 있어지게 되고, 이는 IDC를 이용하는 고객이 누릴 수 있는 잇점으로 작용되고 있는 것이 현실이다. 여기에 시스템을 위해 제공되는 파워와 쿨링을 위해 투자돼야 하는 비용은 2006년을 기점으로 시스템을 구매하는 비용을 초과하기 시작하고 있다. IDC의 산업특성상 고용량의 전력설비, 항온항습설비를 다수의 고객이 공유하는 형태이므로, 서버가 소비하는 전력을 제외한 전력비용에 대해서 고객에게 청구하는 것이 현실상 어렵다. 이러한 문제 때문에 IDC 사업자는 지속적으로 증가하고 있는 서버전력과 이를 위해 쿨링에 들어가는 시설에 대한 투자 및 운영비용을 모두 부담하고 있는 상황이다. 지금까지 이야기한 내용을 정리한다면 2007년까지 전통적인 데이터센터들이 가지고 있던 문제점은 다음과 같다. 2007년 데이터센터의 주요 이슈 2007년 데이터센터들이 당면한 주요 이슈는 다음과 같다. - 상면부족 - 전력부족 - 냉각부족 그리고, 이런 문제점들을 해결하는 것이 차세대 데이터센터의 물리적인 역할에서의 향후 발전 방향이 될 것이다. 단순히 상면이 부족하면, 데이터센터를 확장하고, 전력과 냉각용량이 부족하다면 전력용량을 늘리고, 항온항습기를 추가하면 나열된 문제들이 해결될 수 있다. 하지만, 물리적으로 증설된 장비들은 그에 비례해서 에너지를 소모하게 되고, 이것만으로는 IT를 유지하는데 과도한 비용이 소요돼 TCO의 문제를 그대로 떠안게 된다. 즉, “얼마나 많은 전력량(고집적화된 시스템들을 위한)을 잘(적절한 온도와 습도를 유지) 공급해줄 수 있는지”에서 “얼마나 많은 전력량을 효과적으로 잘 공급해줄 수 있을지”까지 고려돼야 할 것이다. 여기서 파워와 에너지의 관계가 드러나게 된다. 단순하게 보면 비슷한 의미로 보일 수도 있겠지만 이 두가지는 상당한 의미의 차이를 가지고 있다. 업타운 인스티듀드서 발표된 자료에 파워와 에너지의 관계를 그림으로 쉽게 설명하고 있다. 파워는 순간 측정된 전력으로 kW로 나타내며, 이는 최대수요전력을 파악하여 데이터센터의 용량산정에 기여한다. 에너지는 일정 기간 동안의 전력사용량, kWh로 표현한다. 파워의 측정 및 관리뿐만 아니라 지속적인 에너지 관리를 통해 비용을 절감해 기업의 새로운 비즈니스를 위한 기회비용으로 삼을 수도 있으며, 데이터센터는 이와 같은 에너지 절감을 통해 이산화탄소배출량을 줄이는데 공헌할 수 있을 것이다.