데이터 센터는 어떻게 물 사용량을 줄이고 효율성을 향상시킬 수 있습니까?

리차드 팔라디 | 2023년 7월 27일

대부분의 사람들이 컴퓨팅에 대해 생각할 때 물은 마음에서 멀리 떨어져 있을 수 있습니다. 그러나 이 리소스는 세계의 디지털 인프라가 점점 더 의존하고 있는 대부분의 대규모 데이터 센터의 냉각 시스템에 매우 중요합니다.

물은 다양한 메커니즘을 통해 서버에서 방출되는 열 에너지를 흡수하여 온도를 안정적으로 유지하고 중단 없이 작동할 수 있도록 합니다.

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그러나 디지털 시대를 추진하는 장치를 식히기 위해 물에 의존하는 것은 새로운 문제를 야기하고 있습니다. 특히 물 부족으로 극심한 고통을 받고 있는 건조한 지역에서는 더욱 그렇습니다.

데이터 센터는 다양한 방법을 사용하여 서버를 시원하게 유지하기 위해 엄청난 양의 물을 사용합니다.

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Hitachi Vantara의 데이터 플랫폼 제품 마케팅 이사인 Ian Clatworthy는 “데이터 센터에서 높은 물 사용량은 주로 데이터 서버의 열 축적을 방지하는 냉각 시스템 때문입니다.”라고 말합니다. "냉각기, 냉각탑, 에어컨과 같은 냉각 시스템은 장비의 최적 온도를 유지하기 위해 물에 의존하므로 상당한 물 소비가 발생합니다."

주요 제공업체의 투명성 부족으로 인해 정확한 사용량은 여전히 ​​불분명합니다. 따라서 물은 기계를 냉각하고 기계에 동력을 공급하는 전기를 생성하는 데 모두 사용되기 때문에 정확한 측정값을 확인하기가 어렵습니다.

발전에는 직접 냉각에 사용되는 물의 양보다 4배나 많은 물이 사용될 수 있습니다. 데이터 센터는 미국 전체 전력 사용량의 거의 2%를 차지합니다. 데이터의 약 40%가 소규모 온사이트 서버에 저장되어 있지만, 점점 더 많은 데이터가 대규모 오프사이트 작업으로 아웃소싱됩니다.

Uptime Institute의 연구에 따르면 단일 대규모 데이터 센터에서 연간 최대 675만 갤런의 물을 소비하는 것으로 나타났습니다. 2021년 논문에서는 평균 약 150,000갤런으로 추정합니다. 최대 57%가 식수 공급원에서 공급될 수 있습니다. 이는 산업용으로 사용하기에는 이례적인 일입니다.

데이터 과학자이자 작가인 Kat Campbell은 "안타깝게도 이러한 관행은 특히 가뭄에 취약한 지역의 지역 물 공급에 심각한 부담을 줄 수 있습니다."라고 말합니다. "게다가 냉각 시스템에 사용되는 물은 폐수로 변하는 경우가 많아 추가적인 환경 문제가 될 수 있습니다."

물 사용 문제의 대부분은 비효율적인 냉각 시스템, 특히 냉각탑에 기인합니다. 냉각탑은 서버에서 생성된 뜨거운 공기에 물을 뿌리거나 젖은 매체 위로 공기를 통과시킵니다. 물과의 접촉을 통해 공기에서 열에너지가 제거되고 차가운 공기가 재순환됩니다. 증발을 통해 상당량의 물이 손실됩니다. 이러한 시스템 중 상당수는 공기 온도를 낮추기 위해 냉각 장치(냉각기)도 사용합니다. 물은 병원균을 번식시킬 수 있기 때문에 수증기와 함께 방출될 수 있는 독성 화학물질로 처리해야 합니다.

단열 냉각은 유사한 원리를 사용하지만 주변 온도가 필요할 때만 작동합니다. 이러한 시스템은 물이 덜 필요할 수 있지만 작동하는 데 더 많은 에너지가 필요합니다.

Stream의 제품 혁신 및 지속 가능성 부문 부사장인 Stuart Lawrence는 "소비되는 물은 IT 공급 공기 설정점, 지리적 위치에 따른 주변 온도 및 습도 범위, 배포된 냉각 시스템 유형을 비롯한 다양한 변수에 따라 달라집니다."라고 말합니다. 데이터 센터. “냉각을 위해 물을 사용하는 모든 시스템이 물을 많이 사용하는 것은 아닙니다. 일부는 물 없이 공기만 사용하여 열을 거부하기 위해 더 많은 장비와 결합된 더 높은 비율의 전기 에너지를 사용합니다. 일부는 여름 성수기에만 증발식 냉각을 사용하며 위치에 따라 하루에 두 시간 동안 소량의 물만 필요할 수도 있습니다.”

그럼에도 불구하고 버지니아 공대와 로렌스 버클리 국립 연구소의 2021년 연구에 따르면 미국 데이터 센터 중 최대 5분의 1이 이미 물 부족을 '보통 또는 크게' 겪고 있는 유역에서 가동되고 있습니다.