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데이터 센터의 에너지 소비: 공기 냉각 대 액체 냉각

마지막 업데이트 6월 10일, 2024일 | Jul 28, 2023에 게시

데이터 센터의 에너지 수요 증가

클라우드 컴퓨팅, 인공 지능 및 기타 데이터 집약적 기술을 포함한 디지털 서비스에 대한 수요가 증가함에 따라 전 세계 데이터 센터 에너지 소비가 증가하고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 데이터 센터는 2022년에 약 200TWh의 전기를 소비했으며 2030년에는 400TWh로 증가할 것으로 예상됩니다. 데이터 센터 산업이 계속 발전하고 증가하는 에너지 소비 문제를 해결함에 따라 투자자는 지속 가능성을 혁신하고 개선하는 에너지 효율적인 기술의 발전을 지원하고 활용할 수 있는 기회를 갖게 되었습니다.
글로벌 데이터 센터 에너지 수요 데이터 센터 유형 2010-2022

데이터 센터의 냉각 및 에너지 소비

맥킨지 앤 컴퍼니(McKinsey and Company)는 냉각이 데이터 센터가 소비하는 총 에너지의 거의 40%를 차지하는 것으로 추정하며, 에너지 소비를 줄이고 전반적인 에너지 효율성을 개선하기 위해 효율적인 냉각 관행을 구현하는 것이 중요하다고 강조합니다.

데이터 센터 에너지 소비의 40%는 냉각용입니다.

데이터 센터는 PUE(Power Usage Effectiveness)라는 공통 메트릭을 사용하여 데이터 센터에서 소비하는 총 에너지를 IT 장비에서만 소비하는 에너지와 비교하는 비율인 에너지 효율성을 측정합니다.

PUE = 전체 설비에서 소비되는 에너지 / IT 장비가 소비하는 에너지

PUE가 1.0이면 데이터 센터가 완벽하게 효율적이라는 것을 의미하고, PUE가 2.0이면 시설 인프라가 IT 장비보다 두 배 더 많은 전력을 소비한다는 것을 의미합니다. 데이터 센터 운영자는 PUE를 측정하여 효율성 이니셔티브를 충족하고 개선이 필요한 영역을 식별합니다. 2022년에 보고된 평균 연간 전력 사용 효율성(PUE)은 1.55으로 2021년 평균인 1.57보다 약간 개선되었지만 한계 PUE 증가 추세와 일치합니다.매년 2014 시부 터 관찰됩니다.

데이터 센터는 PUE를 1으로 줄여 소비된 에너지에 대한 컴퓨팅 성능을 극대화하는 것을 목표로 하지만 현재 평균 1.55입니다
가동 시간 연구소 - PUE - 진행

그러나 가장 효율적인 대형 하이퍼스케일 시설은 PUE 값이 1.6보다 큰 다른 시설에 비해 1.2의 PUE 값을 달성했으며, 이는 IT 작업에 사용되는 모든 kW의 전력에 대해 냉각 및 기타 인프라 장비에 전력을 공급하는 데 600W가 추가로 소비됨을 의미합니다.

PUE-by-data-center-space-type

데이터 센터 공간 유형별 PUE

데이터 센터에서 사용되는 각 kW의 경우 IT 장비를 냉각하는 데 200-600W가 필요합니다

혁신적인 냉각 기술로 에너지 효율 향상

효율적인 냉각 관행은 더 낮은 PUE를 달성하는 데 중요한 역할을 합니다. 데이터 센터는 액체 냉각, 냉복도 열복도 밀폐 또는 최적화된 공기 흐름 관리와 같은 혁신적인 냉각 기술을 구현하여 인프라 냉각에 소비되는 에너지를 줄여 에너지 효율성을 개선합니다. 데이터 센터에서 액체 냉각의 채택은 공랭식, 특히 고밀도 IT 랙보다 더 효율적이고 효과적인 냉각을 제공할 수 있는 능력으로 인해 추진력을 얻고 있습니다.

에너지 효율적인 액체 냉각은 공랭식에 비해 PUE를 낮춥니다.

ASME(American Society of Mechanical Engineers)에서 발표한 고밀도 공기-액체 하이브리드 냉각 데이터 센터의 PUE 분석은 100% 공기 냉각에서 25% 공기 -75% 액체 냉각으로의 점진적인 전환을 연구했습니다. 이 연구는 액체 냉각 비율의 증가와 함께 PUE 값의 감소를 관찰했습니다. 75 % 액체 냉각의 경우 전체 데이터 센터 사이트에서 시설 전력 소비가 27 % 감소하고 사용량이 15.5 % 감소했습니다.

공기 냉각에서 액체 냉각으로 부분적인 75% 전환하더라도 시설 전력 사용량이 27% 감소합니다.

PUE 메트릭은 IT 또는 네트워킹 장비 효율성을 고려하지 않으며 한 시설을 다른 시설과 비교하지 않고 데이터 센터 시설 내에서 시간 경과에 따른 효율성 향상을 평가하기 위한 벤치마크를 제공합니다. 그럼에도 불구하고 데이터 센터 에너지 효율성을 측정하고 비교하는 사실상의 표준으로 남아 있습니다. 단점에도 불구하고 PUE는 시설의 인프라 효율성을 평가하고 개선하는 데 유용한 기준을 제공합니다.

액체 냉각은 IT 장비 성능을 개선하고 냉각에 필요한 에너지를 줄이는 데 매우 효과적이므로 업계의 PUE 메트릭을 사용하지 않습니다

데이터 센터 업계는 에너지 효율성을 보다 정확하게 측정하기 위해 새로운 지표를 계속 연구하고 있습니다. TUE는 IT 장비, 냉각 시스템 및 데이터 센터의 에너지 소비에 영향을 미치는 기타 요인의 효율성을 고려하는 지표 중 하나입니다.

TUE = (전체 설비에서 소비되는 에너지) / (IT 장비에서 소비되는 에너지 + 냉각 장비)

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