【뉴스퀘스트=김민주 지속가능바람 저널리스트】 서울시 단위면적 당 에너지 사용량이 가장 많은 시설 상위 10위를 전부 차지한 건물은 아파트를제외하고 서울 양천구 목동에 소재한 KT의 인터넷데이터센터(이하 IDC)를 비롯한 IT기업의 IDC로 나타났다.(1)

IDC는 서버, 네트워크, 스토리지 등 IT 서비스 제공에 필요한 장비를 한 건물에 모아 통합 관리하는 시설이다. 국내에서만 158개소의 IDC가 돌아가고 있으며 전 세계에서 아마존, 구글, 마이크로소프트, 페이스북 등 글로벌 IT기업들이 이용하는 ‘하이퍼스케일 IDC(연면적 2만 2500M2이상, 서버 최소 10만 대 이상 갖춘 초대형 데이터센터)’는 2021년 약 820개 정도로 예상된다.

모든 IDC는 24시간 365일 가동되기 때문에 전력소비가 극심하다. 국제에너지기구에 따르면 전 세계 연간 전력소비량은 2020년 기준 약 2만3,177TWh이며(EnerData, 2021년 6월) 이 중 세계 데이터센터의 전력소비량은 200~250TWh이며 데이터전송에 사용된 전력소비량은 260~340TWh 수준이다. 즉 전 세계 전력소비량의 약 2.3%에 해당된다. (2)(3)

전세계 IDC의 온실가스 배출량은 전체 전 세계 온실 가스 배출량의 2.5%~3.7%에 이르며 이에 따라 상용 항공편(약 2.4%) 및 세계 경제에 활력을 불어넣는 기타 실존적 활동에서 발생하는 배출량을 초과한다.(4)

IDC 운영을 위해서는 만일의 사태에 대비한 비상전력과 열을 식혀주지 않으면 100℃까지 올라갈 수 있는 IDC의 과열을 막기 위한 냉각용 전력까지 확보해야 한다.

서버실 적정 운영 온도와 습도는 16∼24°C와 40∼55%이다. IDC 서버는 온도와 습도에 민감하기 때문이다. 사용량 증가에 따라 온도가 상승하기 때문에 안정적인 서버 유지에는 일정 기준 이하로 온도를 유지할 수 있는 설비가 필수적이다. IDC 사용 전력의 약 50%가 서버 냉각에만 사용된다. (5)(6)(7)

2021년 기준 1917억 달러 규모의 세계 클라우드 서비스 시장에서 22%의 점유율로 2위를 달리는 마이크로소프트(MS)는 IDC의 에너지 사용과 온실가스 배출을 줄이기 위해 해저 IDC 구축 운영하는 ‘나틱(Natick) 프로젝트’를 추진했다.(8)(9)

프로젝트는 전 세계 클라우드 사용자를 위한 해저 데이터센터를 목표로 2단계에 걸쳐 진행됐다.(10) 수중 IDC 개념은 2014년 MS에서 직원들이 모여 기발한 아이디어를 공유하는 행사인 “ThinkWeek”에서 처음 등장했다.(11)

전 세계 인구의 절반 이상이 바다와 인접한 도시에 사는 만큼 해저 데이터센터는 데이터 전송 경로를 단축할 수 있고 인근 지역에서 조력, 풍력 발전으로 생산된 전기를 이용할 수 있는 장점이 있다.

해저에 위치하기에, 육지 데이터센터에 있는 보안 문제에서 자유롭고 일정하게 낮은 바다 온도를 활용하여 서버 온도 유지의 효율성을 높일 수 있다는 점에서 많은 관심을 받았다.(12)

나틱 프로젝트가 구상한 해저 데이터센터는 서버를 거대한 강철 용기에 넣어 밀봉한 후 담수로 구성된 열교환기가 열을 흡수하고 외부 열교환기가 바닷물로 그 열을 식히는 간단한 원리이다.(13) 

그러나 바다에 무엇인가를 설치하고 유지하는 일은 간단하지 않다. 수리나 부품 교체를 위해 깊은 수중에 밀봉된 포드(강철로 만들어 서버를 탑재한 원통)에 기술자가 접근하는 게 쉽지 않고 따개비나 조류 같은 생물이 달라붙으면서 열전달의 효율성이 떨어지게 된다.(14)

그러나 이러한 걱정에도 불구하고 2단계에 걸친 해저 데이터센터는 매우 안정적으로 운영되었다. 2015년 8월부터 11월까지 진행된 1단계의 데이터센터는 미국 태평양 연안에서 약 1km 떨어진 해저에서 운영되었고 해저 환경에서 대규모 전자 장치 냉각과 생물 오염의 영향을 견딜 수 있음을 보여주었다. 생물학적 오염에 저항이 있는 구리-니켈 합금으로 열 교환기 표면을 만들어 제기된 우려를 해소하고 해저 데이터센터의 성공 가능성을 확인했다.(15)

2018년 6월 돌입한 2단계는 영국 오크니 제도 해저 35.7m(117피트)에 설치한 데이터센터를 2020년 7월 9일 임무를 완료하고 분석을 위해 회수하며 종료되었다. 결과는 고무적이었다. 나틱 프로젝트의 864개의 서버는 지상 데이터센터의 서버에 비해 1/8에 불과한 고장률을 보였다. 성과는 사람의 부재로 서버가 부딪히거나 밀쳐지는 일이 없고 산소보다 부식성이 약하고 안정적인 질소로 내부를 채운 것이 주요 원인으로 분석됐다.(16)

더불어 물리적으로 지리적으로 격리된 해저 데이터센터는 소등 데이터센터(A lights out data center)로서 환경 변동과 사람의 접근이 제한되어 조명이나 문(門)의 사용 등 일상적인 환경 유지에 사용되는 불필요한 에너지를 절약할 수 있다. 회수된 나틱 프로젝트의 데이터센터는 강철 압력 용기부터 열교환기까지 모든 구성 요소를 재활용할 수 있으며 해저 환경도 데이터센터가 놓이기 전의 상태로 복원되고 있다(17)

빅데이터, 클라우드, 5G 등 정보통신기술의 발달에 따라 인터넷 트래픽과 데이터의 부하가 급증해 데이터센터의 에너지사용량이 증가할 것으로 전망되면서 해저 IDC 구축 및 운영은 효율성과 환경적 영향을 고려할 때 좋은 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

[1] 성은숙, (2022.11.22.), IDC 에너지 사용량 만만치 않은데…뉴스펭귄https://www.newspenguin.com/news/articleView.html?idxno=12854

[2] 최인식, (2022.4.10), 다가온 과제 ‘탄소중립’ 데이터센터 돌파구는, KHARN http://www.kharn.kr/mobile/article.html?no=19037

오철, (2020.7.2.), 전력 잡아먹는 데이터센터, ‘에너지 효율’주목, 전기신문. https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=201208

[3] DGIST(대구경북과학기술원) https://www.dgist.ac.kr/kr/html/sub06/060103.html?mode=V&no=642f173e0bbb9cada31d970cb0dfc546

  [4] (Apr.21.2021) , Hessam Labi, Measuring greenhouse gas emissions in data centres: the environmental impact of cloud computing, Clmatoq

https://www.climatiq.io/blog/measure-greenhouse-gas-emissions-carbon-data-centres-cloud-computing

[5] 조진균. (2021). 에너지이용 효율화를 위한 데이터센터 에너지소비 구조 분석 - S 데이터센터 사례분석을 중심으로 -. 대한건축학회논문집, 37(8). 153.

[6] 이건혁 (2021.6.5.). 데이터센터가 온난화 주범? ‘열과의 전쟁’ 나선 IT 기업들.동아일보. https://www.donga.com/news/Economy/article/all/20210605/107279708/1

[7] 최양수,(2021.7.9) [탄소중립 기획특집⑩ - LG유플러스] 탄소 배출 감소 위한 확실한 한방이 필요할 때…신재생에너지 시스템 통한 에너지 절감 노력,뉴스워치http://www.newswatch.kr/news/articleView.html?idxno=55612

[8] canalys. (2022.02.03). Global cloud services spend exceeds US$50 billion in Q4 2021. canalys. https://www.canalys.com/newsroom/global-cloud-services-Q4-2021.

[9] 김광민. (2022). 탄소중립 시대 데이터센터의 열관리. Weekly KDB Report 이슈브리프. 3.

[10] Microsoft. (2020). Project Natick. Microsoft. https://natick.azurewebsites.net/.

[111 Microsoft. (Sep.14. 2020), Microsoft finds underwater datacenters are reliable, practical and use energy sustainably. Microsoft.

https://news.microsoft.com/source/features/sustainability/project-natick-underwater-datacenter/

[12] 오원진. (2019). DATA CENTER REPORT. 이지스자산운용(IGIS) 보고서. 19.

[13] John Roach. (2018). Under the sea, Microsoft tests a datacenter that's quick to deploy, could provide internet connectivity for years. Microsoft. https://news.microsoft.com/features/under-the-sea-microsoft-tests-a-datacenter-thats-quick-to-deploy-could-provide-internet-connectivity-for-years/.

[14] David Hume. (2017.10.24). UNDERWATER DATA CENTERS. the liquid grid. http://theliquidgrid.com/2017/10/24/underwater-data-centers/.

[15] Microsoft. (2020). Project Natick. Microsoft. https://natick.azurewebsites.net/.

[16] David Hume. (2017.10.24). UNDERWATER DATA CENTERS. the liquid grid. http://theliquidgrid.com/2017/10/24/underwater-data-centers/.

[1]7 Microsoft. (2020). Project Natick. Microsoft. https://natick.azurewebsites.net/.