그린데이터센터 관리기준_에너지

[국립전파연구원]
데이터 센터의 에너지 사용량을 줄이기 위해서는 지속적으로 관리하는 것이 중요하다.
데이터 센터는 정보 시스템의 반입과 출입이 잦을 뿐만 아니라 정보 시스템의 사용률에 따라 에너지 사용량의 변화가 많으므로 관리기준을 수립하여 상시 관리하여야 한다.
데이터 센터의 전체 에너지 사용량은 크게 정보 시스템, 일정한 온도와 습도를 유지하기 위한 공조 시스템과 발전기, 무정전 전원 장치와 같은 전력 시스템과 조명, 보안 및 전산설비 감시 시스템과 같은 건물과 관리 시스템으로 나눌 수 있다


o 전원 사용 효과(PUE)와 데이터 센터 인프라 효율성(DCiE)
전원 사용 효과(PUE)는 데이터 센터가 사용하는 전체 전력량과 정보 시스템이 사용하는 전력량의 비율로 일정한 규모의 정보 시스템을 기준으로 전기와 공조를 포함한 기반설비들의 에너지 효율 정도를 의미한다.
기반 설비들은 아래와 같은 설비 및 장비들을 포함하여 운영실이 아닌 일반 사무실에서 사용하는 전력량은 포함되지 않는다.

- 전기 설비 : 변압기, 무정전 전원 장치, 배터리, 스위치, 발전기, 배전반, 분전반
- 공조 설비 : 냉동기, 냉각탑, 항온항습기, 공기 조화기, 펌프
- 기타 데이터 센터 내부 전열등, 소화 및 보안 장비들

(출처: The Green Grid Technical committee white paper)
그림 4.1 데이터 센터 전원 사용 효과(PUE)의 개념

데이터 센터가 사용하는 전체 전력 사용량은 위에서 언급한 전기 설비, 공조 설비 및 기타 장비들이 사용하는 전력량과 정보 시스템이 사용하는 전력의 총합으로 아래와 같은 식으로 계산된다.

- 전원 사용 효과(PUE) = 데이터 센터의 전체 전력량 / 정보 시스템의 전력량
- 데이터 센터 인프라 효율성(DCiE) = 1/전원 사용 효과(PUE) = (정보 시스템의 전력량 /데이터 센터의 전체 전력량) X 100

전원 사용 효과(PUE)는 낮을수록 데이터 센터의 에너지 효율이 높으며 전원 사용 효과(PUE)값을 1에 근접시키는 것이 데이터 센터의 에너지 효율의 궁극적인 목표이다. 전원 사용 효과(PUE) 값에 따라 데이터 센터의 에너지 효율화 등급은 표 4.2와 같다.

o 기업 평균 데이터 센터 효율성(CADE)
기업 평균 데이터 센터 효율성(CADE)은 2008년 4월 Uptime Institute와 McKinsey가 공동으로 개발한 데이터 센터 에너지 효율화 지수로 데이터 센터 기반 설비와 정보 시스템의 사용률과 에너지 효율성을 모두 반영한 값으로 수치가 높을수록 에너지 효율이 높은 데이터 센터를 의미한다. 기업 평균 데이터 센터 효율성(CADE)을 계산하는 방식은 아래와 같다.
- 기업 평균 데이터 센터 효율성(CADE) = 기반 설비의 효율성(Facility Efficiency) X 정보 시스템의 효율성(Asset Efficiency)
- 기반 설비의 효율성 = 기반 설비 에너지 효율성 X 기반 설비 사용률
- 정보 시스템의 효율성 = 정보 시스템의 에너지 효율성 X 정보 시스템 사용률
기업 평균 데이터 센터 효율성(CADE)은 정보 시스템의 사용률과 부하, 기반 설비의 용량과 에너지 사용량을 모두 반영하도록 개발 되었지만 전원 사용 효과(PUE)와 데이터 센터 인프라 효율성(DCiE)과 마찬가지로 정보 시스템의 가상화와 통합을 통한 사용률 변화를 정확하게 반영하지 못하는 단점을 가지고 있고 계산하는 방식의 복잡성으로 인해 널리 사용되고 있지는 않다.

전원 사용 효과(PUE) 측정 방법

전원 사용 효과(PUE)를 측정하기 위해서는 데이터 센터의 전체 전력량과 정보 시스템의 전력량 측정을 위한 지점을 알아야 한다. 그림 4.2는 전력량의 측정 지점을 제시한 예시이다. 건물 인입부의 전력(주전원)은 건물 전체가 사용하는 전력을 포함한다.

그림 4.2 전원 사용 효과(PUE) 산정을 위한 측정 지점

그러므로 인입부의 전력에서 건물이 사용하는 전력(건물용 전원)을 제외하면 순수 데이터 센터 전체 전력이 된다. 그리고 정보 시스템이 사용하는 전력은 무정전 전원 장치를 통해 공급되는 것으로 이 두 측정값으로 전원 사용 효과(PUE) 산정이 가능하다.
데이터 센터 전용 건물이 아니고 일반 사무실을 데이터 센터로 사용하는 경우에는 건물용 전력과 데이터 센터 전력을 구분하기 어렵다. 특히 보안, 관제, 소방 및 공조를 일반사무실과 같이 사용할 경우에는 더 그러하다. 이럴 경우 일정 기간의 자료를 바탕으로 일반 사무실과 데이터 센터 간의 전력 사용량에 대한 비율을 논리적으로 추론하여 산정하여야 한다. 특히 계절에 따라 공조의 사용량이 달라지므로 전문가의 도움을 받아 산정의 기준을 정하는 것이 중요하다.

전원 사용 효과(PUE) 활용 방안

데이터 센터는 정보 시스템의 반입과 반출이 자주 발생하여 전력 사용량의 변화가 심하므로 데이터 센터 전체 전력 사용량만으로 데이터 센터 에너지 효율화를 판단할 수가 없다. 그래서 전체 전력 사용량과 정보 시스템의 사용량의 비율인 전원 사용 효과(PUE)를 통해 변화에 의한 영향을 최소화하면서 데이터 센터의 에너지 효율화 상태를 점검할 수 있다.
전원 사용 효과(PUE)를 활용하기 위해서는 지속적으로 점검할 수 있는 체계를 갖추는 것이 바람직하다. 데이터 센터의 전력은 하루, 일주일, 한 달 그리고 계절에 따라 사용량이 달라질 뿐만 아니라 정보 시스템의 반입․반출과 기반 설비의 작업에 따라서도 달라지기 때문에 지속적으로 측정하여야 한다. 이러한 측정 체계가 이루어진다면 측정된 전원 사용 효과(PUE)는 데이터 센터의 일․월 단위로 에너지 효율화 상태를 점검할 수 있고 기반 설비의 개선 작업에 대해 작업 전후에 에너지 효율화의 개선 여부와 정도를 점검하는데
활용된다.