[테크리포트] 데이터센터 3대 트렌드 '지속 가능성·로봇 기반 자동화·마이크로 모바일'

해외시장조사업체 GMI 보고서에 따르면 세계 데이터센터 인프라스트럭처 시장은 지난해 500억달러 규모였으며 12% 성장률로 2028년이면 1200억달러 규모에 이를 것으로 예상된다. 인사이트 파트너는 2021년 데이터센터 코로케이션 시장 규모를 505억7910만달러, 성장률 15.3%로 2028년 1366억4790만달러 규모에 이를 것으로 전망했다. 클라우드 컴퓨팅 기술 발전과 확산이 기업과 개인이 이용하는 디지털 서비스 딜리버리 방식을 크게 바꾼 데 기인한다. 이는 데이터센터에 기회와 과제를 동시에 던져준다. 가장 대표적인 것이 탄소 배출 저감을 강제하는 지속가능성 압박이다. 데이터센터 트렌드 키워드를 살펴보면 △지속가능성 △AI와 무인 자동화 관리 △에지·모듈러·마이크로 모바일로 압축된다.

◇저전력·저탄소 기반 지속가능성 고민 커져

우선 지속가능성(Sustainability)은 COP26(제26차 유엔기후변화협약 당사국총회) 등 영향으로 데이터센터 트렌드 관련 전망에서 빠지지 않는 항목이다. 데이터센터는 세계 생산 전력량의 최대 3%, 배출 탄소량의 2%를 차지하는 것으로 알려졌다. 매우 고무적이다. 지난 10년간 데이터센터 워크로드가 6배 증가한 반면에 에너지 소비 수준은 거의 증가하지 않았기 때문이다. CPU와 NVMe(Non-Volatile Memory Express) 등 에너지 효율성을 높인 기술과 클라우드 컴퓨팅 서비스 전환 덕분이다.

그러나 국제에너지기구(IEA)는 데이터센터와 데이터 전송 네트워크 추적 보고서에서 “정보통신기술(ICT) 업계 에너지 효율 개선 노력으로 세계 전력 사용량에서 데이터센터는 1% 내외, 데이터 전송 네트워크는 최대 1.4%를 차지하는 것으로 추정하지만 추정치는 블록체인과 머신러닝(ML) 관련 전력 사용량을 포함하지 않은 것”이라고 밝혔다. IEA는 기업 디지털 트랜스포메이션, 개인 사용자 비디오 스트리밍, 영상회의, 온라인 게임 및 소셜 네트워킹의 증가, 특히 블록체인 기술과 ML 확산이 데이터 전송 네트워크와 데이터센터 에너지 사용을 증가시킬 것으로 보고 있다.

데이터센터 지속가능성은 △재생 가능한 에너지로의 전환 △에너지 절감 △에너지 재생 등 세 가지 측면에서 추진할 수 있는데 데이터센터 운영 관리자 입장에서는 에너지 절감 방안을 모색해야 한다. 전력 사용 중 가장 큰 비중을 차지하는 것은 서버와 냉각 시스템이다. 서버는 가상화와 클라우드로 물리적 장비 숫자를 줄이고 통합 관리함으로써 전력 절감을 구현할 수 있다. S&P 글로벌 산하 451 리서치 조사에 따르면 전통적 사내 데이터센터 워크로드 탄소 발자국을 100이라고 할 때 클라우드 환경에서는 클라우드 서버로 절감되는 전력이 67%, 전력 및 냉각 시스템에서 11%로 탄소발자국을 무려 78% 줄일 수 있다. 나아가 재생 가능한 에너지를 사용하면 추가로 15%를 절감할 수 있어 단 7%의 탄소발자국을 구현할 수 있다.

냉각 시설 부문에서는 액체 냉각, 특히 액침 냉각(Liquid Immersion Cooling)이 떠오르고 있다. 블록체인 비트코인, 빅데이터 분석, ML 등 전력 소모가 많은 애플리케이션이 증가함에 따라 냉각 시스템이 차지하는 공간과 전력 효율성을 높여야 할 필요성이 늘고 있다. 액침 냉각 시스템은 냉각기와 공조 장치가 필요 없어 데이터센터 에너지 효율을 최대 95%까지 향상시킬 수 있다. 한 예로 대형 비트코인 블록체인 인프라 및 거래 업체인 비트퓨리 그룹은 동유럽에 데이터센터를 구축하면서 '얼라이드 컨트롤' 액침 냉각 기술을 채택했다. 기존 공랭식에서 사용하는 전력의 10% 미만을 사용하는 것으로 알려졌다.

슈나이더 일렉트릭 에코스트럭처모듈러 데이터센터는 섀시 수준 액침 냉각 기능을 제공한다. 버티브는 고밀도 데이터센터를 위한 액침 냉각 솔루션 리버트 VIC(Liebert VIC)를 내놓고 있다. 데이터센터용 단상 액침 냉각 분야 선도 기업인 GRC와 협력해 개발한 제품이다.

버티브 리버트 VIC는 냉각 용수로 온수를 사용하여 랙당 최대 100㎾의 고밀도 부하를 지원하는데 전기·화학적으로 모두 불활성이면서 공기보다 열 용량이 1200배 높은 무취, 무독성, 단상 냉매인 일렉트로 세이프 유전체 액상 냉매를 사용한다. 열 용량이 높다는 것은 열 밀도가 높은 서버를 보다 효과적으로 냉각할 수 있어 냉각 에너지 비용을 최대 95%까지 절감할 수 있다는 것을 뜻한다고 버티브코리아는 설명했다.

◇로봇 및 AI 기반 관리 자동화

데이터센터 내 현장 근무 인력 최소화는 코로나19 팬데믹 때문에 시작됐지만 인적 자원 효율적 재배치, 비용과 작업 효율성을 구현해준 로봇 기반 자동화와 AI 힘을 빌어 확산되고 있다. 데이터센터 규모가 커질수록 미로 같은 구조에는 로봇 공학이 이상적이다. 대규모 데이터센터에서 로봇은 물류센터의 로봇과 유사한 방식으로 작동한다.

IBM은 일찌감치 데이터센터 온도와 습도를 측정하는 데 로봇 장비를 이용해 왔고 구글 또한 로봇을 사용해 백업용 테이프 교체, 하드드라이브 폐기를 자동으로 수행하고 있다. RFID를 함께 이용하면 하드디스크 교체 착탈도 자동화할 수 있다. 데이터센터의 로봇 기반 자동화는 온도 및 이미지 센서, 얼굴 인식, AI를 접목해 더 강력해지고 있다.

일본 NTT 글로벌 데이터 사업부는 지난 2월 데이터센터 로봇화 프로젝트를 시작했으며 여기에는 어드밴텍, 시스코, 콤스코프 등 10개사가 파트너로 참가하고 있다. 이 프로젝트는 로봇과 머신러닝 알고리즘을 통합시킨 스마트 핸즈라는 로봇을 테스트, 시운용 중이다. 스마트핸즈는 기존 지식에 정보를 추가하며 데이터센터 하드디스크 핫스왑(전원을 내리지 않은 상태에서 하드디스크 교체) 등 작업을 수행한다. 컴퓨터 비전을 사용해 각 랙 구성 요소를 인식해서 하드 드라이브, 전원공급장치, 기타 유사한 구성 요소에 필요한 작업을 자동 수행한다. 데이터센터 케이블 연결도 로봇이 한다. 파이버 스마트(옛 웨이브2웨이브)는 파이버 채널 연결을 사람 없이 수행해내는 로봇 플랫폼 ROME으로 데이터센터 네트워크 자동화 시장을 공략하고 있다.

데이터센터 업체 스위치는 보안 로봇 '센트리'를 자체 개발했다. 센트리는 스스로 탐색, 기록, 평가하는 완전 자율 보안 시스템으로, 방문객 체온을 스캔하는 360도 카메라와 열 감지기를 갖추고 있다. 특히 커브 이동은 물론 계단도 오를 수 있어 데이터센터 내외부를 모두 모니터링할 수 있다. 자동차 번호판도 인식한다.

가트너는 2025년까지 클라우드 데이터센터 절반이 첨단 로봇을 활용할 것으로 전망했다. 데이터센터 내 로봇 활용은 인력 상주를 최소화해 사람을 위한 조명, 난방, 수도 등 비용도 절감할 수 있다. 데이터센터 건축 및 시설 배치 방식에도 영향을 미칠 수 있다. 데이터센터 내부 통로를 더욱 좁게 만들고 장비를 수직으로 더 높이 적재할 수 있어 데이터센터 부지를 지금처럼 넓게 사용하지 않아도 된다.

NTT 데이터센터가 개발중인 스마트 핸즈

◇모듈러·마이크로 모바일 데이터센터와 에지 컴퓨팅

사물인터넷(IoT) 등 시간과 장소에 구애받지 않고 데이터에 즉시 액세스해야 하는 필요성은 에지 컴퓨팅 수요로 이어지고 있다. 데이터를 원천 가까이에서 처리함으로써 대기 시간을 줄이고 처리 속도를 높여줄 수 있는 에지 데이터센터로서 모듈러 데이터센터 혹은 마이크로 모바일 데이터센터를 구축하는 것이다. 마이크로 모바일 데이터센터는 컴퓨팅 프로세싱, 스토리지, 네트워킹 모듈을 통합 구현한 셀프 컨테이너 설계다. 표준화된 사전 조립식으로 테스트를 거쳐 제공돼 초기 자본투자 비용과 구현 시간을 전통 데이터센터보다 크게 절감할 수 있다.

시장조사업체 마켓앤마켓은 이를 플러그 앤 플레이 데이터센터라고 표현하는데 2020년 이 시장이 30억달러였으며 16.6% 성장률로 2025년 65억달러에 이를 것으로 보고 있다. 마켓앤마켓은 마이크로 모바일 데이터센터 시장 주요 공급업체로 슈나이더 일렉트릭, HPE, 델, 버티브, 이튼, IBM, 리탈, 판두이트 등을 거론한다.

에지 데이터센터로서 마이크로 모바일 데이터센터는 제조 생산시설에서뿐만 아니라 유통 매장, 물류센터, 대형 스포츠 이벤트나 콘서트 등 소비자 엔터테인먼트 분야에서도 활용할 수 있다. 하지만 공급업체 고유의 표준화된 특성과 조립식 모듈 때문에 벤더 종속성의 단점을 갖는다. 커스터마이징 유연성도 떨어질 수 있다. 기존 데이터센터 인프라와 얼마나 잘 연동될 수 있는지도 고려해야 한다.

박현선기자 hspark@etnews.com