전기 잡는 저전력 데이터센터 시대도 '성큼'

[김관용기자] 저전력 프로세서를 탑재한 서버들이 잇따라 선보이면서 저전력 데이터센터 시대가 성큼 다가올 전망이다.

저전력 프로세서 서버는 아직까지는 높은 컴퓨팅 성능을 요하지 않는 일부 업무에서만 사용될 수 있으나 데이터센터들의 전력난을 고려해 보면 빠른 속도로 확산될 것으로 관측되고 있다.전문가들은 높은 컴퓨팅 성능을 요하지 않는 인터넷 포털이나 클라우드 서비스 등의 웹서비스 대부분은 저전력 서버 위에서 구현될 것으로 내다보고 있다.

이와 관련, HP는 인텔의 저전력 프로세서인 아톰을 기반으로 '문샷' 서버를 출시했다. 문샷 서버는 스마트폰과 태블릿PC에 장착되는 모바일 칩을 서버에 적용시킨 최초의 제품으로 서버의 전력 소모량을 최소화시킨게 특징이다.

HP는 휴대폰 프로세서 시장을 이미 장악한 ARM의 초저전력 칩도 향후 문샷 서버에 탑재할 계획이다.

델도 '코퍼'라는 저전력 서버 제품을 개발중이다.ARM 프로세서를 사용하는 코퍼는 텍사스 어드밴스드컴퓨팅 센터(TACC)가 프로세서 개발을 담당하고 있다. 델은 인텔의 아톰 프로세서 기반 저전력 서버도 개발중이며 제품 출시를 눈앞에 두고 있다.

이밖에 AMD와 어플라이드마이크로, 텍사스 인스트루먼트 등의 프로세서 제조사들이 저전력 서버용 칩을 개발하고 있으며 콴터, 화웨이, 인스퍼, 큐냅, 슈퍼마이크로 등의 하드웨어 제조사들도 저전력 서버와 스토리지 제품을 준비하고 있다.

델코리아 관계자는 "현재 개발중인 저전력 서버의 경우 일부 업무밖에 적용할 수 없다는 제약 때문에 전체 서버 시장에서 차지하는 비중은 3년 내 약 10% 정도에 그치겠지만 전력 문제가 심각한 상황이라 작은 규모의 웹서버부터 단계적으로 도입되면서 데이터센터 시장에 상당한 파장을 일으킬 것"이라고 말했다.

◆ 데이터센터 전력난 해법은 저전력 서버

주요 프로세서 제조 기업과 서버 벤더들이 저전력 서버에 공을 들이는 이유는 데이터센터가 직면한 전력난 때문이다.

데이터센터는 '전기먹는 하마'로 불리울 만큼 전력 소비량이 크다.산업통상자원부에 따르면 국내 데이터센터 1곳의 연간 전력사용량은 평균 4만MWh로 1천MW급 원전 1기가 2일 동안 계속 발전해야하는 용량이다. 이 데이터센터를 운용하는데 드는 연간 전기료는 28억원으로 추산된다.

게다가 전 세계적으로 전력 공급 문제가 화두가 되면서 데이터센터는 전기와의 전쟁을 벌이고 있다. 데이터센터에 각종 공조 방식을 적용하는가 하면 랙구조를 변경하거나 장비를 재배치하는 등 에너지 효율화 방안들을 적용하며 전기세를 줄이고자 안간힘을 쓰고 있다.

물론 전체 데이터센터 운영에서 전력 사용량은 IT장비를 운용하는 부분에서 52% 밖에 소요되지 않는 것으로 알려져 있다. 38% 가량이 서버실 온도를 낮추기 위한 냉각전력으로 사용되며 무정전공급장치(UPS) 등에 10%의 전력이 소모된다.

하지만 데이터센터에서 가장 전력이 많이 필요한 곳은 단연 서버 장비다. IT장비의 소비전력 중 메모리가 15%, 하드디스크가 4%를 차지하며 그 나머지가 프로세서, 네트워크 카드 등에서 사용된다. 52%의 전력 소비량 중 서버 자체에서 소비되는 전력이 가장 많다는 것이다.

따라서 서버 프로세서 자체를 초절전형으로 만들게 되면 상당 부분 전력비를 줄일 수 있다.

이에따라 인텔 등 서버 프로세서 제조사들은 고온 환경에서도 견딜수 있는 서버 칩 기술을 구현해 데이터센터 냉각비 절감을 위해 노력하고 있다. 필요에 따라 프로세서의 성능을 조절해 에너지 효율을 증대시키는 기술도 개발했다. 작업량이 많지 않을 경우 프로세서와 메모리, 입출력장치(I/O) 등과 같은 부품의 전력 소모를 최소화시키는 방법이다.

문제는 소셜과 모바일, 클라우드, 빅데이터와 같은 새로운 IT트렌드로 서버 수요가 급증하는 상황에서 현재와 같은 기술로는 필요한 만큼의 전력 공급이 불가능하다는 것.

HP에 따르면 향후 3년 내에 대규모 클라우드와 웹서비스를 위해 약 800만~1천만대의 서버가 가동될 것으로 예상된다. 이 많은 서버를 설치하려면 데이터센터의 면적은 축구장 200개를 합친 크기가 돼야 하며 데이터센터 건립 비용 또한 100억~200억 달러가 소요된다.

이렇게 서버가 밀집한 데이터센터를 운영하려면 발전소 10개를 새롭게 건립해서 필요한 에너지를 충당해야 하는데 이는 미국 200만 가구가 사용하는 전력량과 맞먹는 엄청난 양이다. 서버 자체의 전력 사용량을 줄여야만 하는 것이다.

칩 업체들은 이를 극복하기 위해 프로세서 자체를 저전력형으로 개발해 원천적으로 전기를 적게 소비하는 서버를 만들 수 있도록 하고 있다.주로 모바일 기기에 탑재되던 32비트 프로세서 기술을 64비트까지 끌어올려 기업용 서버에서도 사용할 수 있게 한 것이다.

인텔이 저전력 서버용 프로세서로 출시한 아톰 칩의 경우 소비 전력이 6~8와트(W) 수준으로 기존 x86서버에 탑재되는 제온 프로세서의 소비 전력 17~45와트(W) 보다 훨씬 낮다. 칼세다의 ARM 기반 에너지 코어칩은 칩당 소비 전력이 1.5W에 불과하다.

실제로 인텔 아톰 프로세서로 제작된 HP 문샷 서버의 경우 x86 서버 대비 전력 소비를 최대 89%까지까지 낮췄다. HP는 하루평균 약 300만명 정도가 방문하는 HP의 웹서비스 'hp.com'에 문샷 서버를 적용해 60W 전구 12개에 해당하는 720W의 전력만으로 웹서비스를 운영하고 있다.

한국HP ISS사업부 김영채 상무는 "그동안 서버 고객들의 의견을 종합해 보면 미래의 화두는 전력과 효율성"이라면서 "데이터 폭증에 따라 서버 수요가 늘어나고 있는 상황에서 HP 문샷은 공간과 에너지 부담을 획기적으로 줄여줄 수 있다"고 말했다.