을지대학교?/?최영진 교수
1. 클라우드 데이터센터 수요 증가
사회가 네트워크로 연결되면서 폭발적으로 증가하는 데이터의 공유와 처리를 위해 클라우드 컴퓨팅이 요구되고 있다. 클라우드 컴퓨팅 수요는 데이터 센터의 수적인 증가뿐만 아니라 고집적의 에너지 효율적인 데이터 센터가 중요해지고 있다.
데이터 센터의 핵심은 서버, 스토리지, 네트워크 장비 등의 전산장비이지만, 대용량의 전산장비를 에너지 효율적으로 운영하고 관리하기 위한 기반인 전원 공급 장치, 백업 시스템, 공조시스템, 보안시스템 등으로 구성된 집합체이다. 이러한 데이터 센터는 정보자원의 가용성과 함께 안정성, 보안성이 강조된다.
일반적으로 기업에서는 정보자원을 내부에 보유하고 관리하면서 내부에서 접속하는 온 프레미스 방식의 데이터 센터를 추구해 왔다. 그러나 클라우드 컴퓨팅이 되면서 네트워크에 기반한 가상 인프라로 변화하고 있으며, 사용자가 정보자원이 필요할 때마다 원격에서 접근하여 컴퓨팅 리소스, 네트워킹 서비스 및 스토리지를 사용하는 오프 프레미스 (Off-premise)형태로 변화하고 있다. 이와 같은 클라우드 컴퓨팅을 지원하는 데이터센터는 기존 데이터센터 요건인 가용성, 안정성, 보안성뿐만 아니라 전통적인 데이터센터와 클라우드 데이터센터는 확장성과 효율성에 대한 요구가 추가되며, 두 센터를 자원할당과 자원관리 단위 측면에서 비교하면 <표1>과 같다(TTA, 2014).
[표 1] 2017년-2021년, 전세계 퍼블릭 클라우드 서비스 매출 전망
* 출처: Jason et al., 2012
2. 클라우드 데이터 센터 요건
클라우드 컴퓨팅에 최적화된 클라우드 데이터센터는 고밀도의 IT시스템을 지원하기 위한 효율적이고 유연하며 심플한 메가 데이터센터로 정의할 수 있으며, 클라우드 데이터 센터는 전통적인 데이터 센터에 비해 고밀도, 고효율, 고가변성, 관리최적화 등의 요건을 갖추어야 한다(TTA, 2015).
요건에 부합하는 클라우드 데이터센터를 구축하기 위해서는 공간설계와 에너지 효율화가 중요하다. 먼저 클라우드 데이터 센터는 데이터 센터 건축 및 공간 비용을 줄이면서 전력밀도가 높은 서버들을 집적으로 설치할 수 있는 에너지 효율적인 고밀도의 공간 설계가 필요하다. 두 번째로 클라우드 시스템의 특성상 업무 요구에 따른 단계적 증설이 가능해야 하므로 전산자원뿐만 아니라 전기, 공조 등 기반설비도 필요에 따라 맞춤형 증설이 가능한 가변성이 요구된다. 세 번째로는 클라우드 데이터센터는 비즈니스 경쟁력이 확보되어야 하므로 기존의 데이터 센터보다 에너지 효율이 높아야 하므로 직간접 외기도입시스템 등 냉방 에너지를 절감할 수 있는 기술을 적용하여야 한다. 마지막으로 대규모의 데이터센터를 관리하기 위해서는 데이터센터 설비의 계통이 대용량 구성을 통해 단순화하여야 하고, 랙단위로 사용량을 모니터링해서 사용자에게 과금할 수 있는 체제와 전산 장비를 포함하여 설비에 대한 에너지 사용량을 모니터링해서 지속적으로 에너지 효율을 관리할 수 있는 최적화된 관리시스템이 필요하다.
[그림 1] 고밀도 데이터 센터의 특성
* 출처: TTA, 2015
3. 모듈 개념을 이용한 가변성 확보
클라우드 데이터 센터의 요건에 부합하는 수요 가변적인 클라우드 데이터센터를 구축하기 위한 방법은 모듈화이다. 모듈형 데이터 센터는 종종 외부 환경에 포함하여 규모의 경제와 에너지의 효율적 사용을 지원한다. 이전에도 전산장비는 수요에 따라 증설하여 왔지만 이외의 기반시설은 최대 사용량을 반영하여 초기에 구축하는 방법을 사용했다. 하지만 클라우드 데이터센터는 전산장비뿐만 아니라 공간, 부하밀도, 가용성 및 설비 구성 등 전반에 모듈 개념을 적용하는 것이며 클라우드 구성항목별 적용 가능한 것을 정리하면 <표 2>와 같다.
3.1 공간
공간 계획에 모듈 개념 적용하려면, 전산실과 이를 위한 설비실을 모듈화를 위한 기본 면적으로 고려하는 것이 우선이며, 이를 바탕으로 모듈화를 위한 면적구성과 전체 설비면적을 종합적으로 고려하여 기준 모듈면적을 산정하여야 한다. 또한 상면의 유효면적을 확보할 수 있도록 2가지 이상의 모듈화 패턴을 마련하는 것이 중요하다. 부하밀도는 공간별, 모듈별로 가변의 부하밀도를 적용하여야 하며 센터 전체는 Tier III를 유지하되 모듈별로는 Tier III [ N+1~2(N+1)]의 가변성을 가지는 것이 필요하다.
3.2 설비
설비의 모듈화는 공통 설비와 모듈화 설비로 구분하여 관리하는 것이 중요하다. 즉 데이터센터 초기 구축시 반영되어 향후 데이터센터 확장의 기반이 되는 공통설비와 부하밀도, 가용성 등의 모듈별 특성에 맞게 구성되는 모듈별 설비로 나누어 관리하는 것이 필요하며, 공통 및 모듈설비의 특성을 비교하면 <표 3>과 같다.
공통 설비는 데이터센터 초기 구축 시 반영되며 단계적 증설에 영향을 받지 않는 구성항목으로 단일공간에 통합적으로 구성하는 것이 바람직하며, 일반적으로 고압 수변전, 배전설비, 발전기, 연료 저장탱크 등이 해당된다.
모듈 설비는 부하밀도, 가용성을 반영할 수 있도록 구성되는 항목으로 모듈을 지원할 수 있는 개별화된 공간으로 구성되며, 저압 변전설비, 공조 설비, UPS, 배터리, PDU 2차 간선 등이 해당된다. 또한 이와 같은 모듈로 정의된 설비의 기반은 공통으로 설치하여 수전, 변압기, 발전기, Chiller, CRAC, BMS등의 장비를 모듈별로 증설할 수 있도록 구성될 필요가 있다.
3.3 전력 계통
전력은 장비 증설을 고려하여 충분한 전력량을 초기에 확보하는 것이 필요하므로 모듈 개념 적용에 제약이 있지만 전력 계통에 모듈화 개념 적용시 단계적 증설과 함께 안정성을 고려하여야 한다. 전력 계통의 가변성을 위해서는 가용성과 전력용량, 단계별 확장, 다양한 장비 수용 등이 고려되어야 한다.
3.4 공조
공조는 정보자원에 균일하게 냉각된 공기를 공급하는 것으로 냉각 및 공기순환의 안정성과 유연성을 확보하는 것이 중요하다. 특히 정보자원의 발열량이 증가에 따라 보조냉각 장치를 추가적으로 설치하거나 효과적인 냉각 환경을 제공할 수 있어야 한다.
4. 결론
정보 서비스가 보편화되고 수요가 커짐에 따라 클라우드 컴퓨팅 수요가 증가하고, 이를 지원할 수 있는 데이터 센터에 대한 관심이 높아지고 있다. 경제적으로 클라우드 컴퓨팅 서비스를 제공하면서 가변성을 가진 데이터 센터는 클라우드 컴퓨팅 서비스 제공을 위한 기본 요건이다. 이러한 클라우드 데이터 센터 구현을 위해 모듈화 개념의 적용은 데이터센터의 가변성과 에너지 효율성을 제고할 수 있는 가장 좋은 방법이다. 이에 본 연구에서는 모듈화 개념을 공간, 설비, 전력, 공조 등의 데이터 센터 구성항목에 적용하기 위한 원칙과 고려사항에 대하여 기술하였으며, 향후 데이터센터 구축 시 활용될 것으로 기대한다.
참고 문헌
1. Jason, Tsung-Cheng, HOU, Introduction to Cloud Data Center and Network Issues, 2012.https://www.slideshare.net/jasonhoutw/into-to-cloud-data-center-and-network-issues
2. TTA, 클라우드 데이터센터 구축 참조모델, 2014.12.
3. TTA, 클라우드 데이터센터 구축 실증모델, 2015.11.
4. YoungJin Choi et al., The method to secure scalability and high density in cloud data-center, Information systems, 2014.