글로벌 데이터 센터의 환경적 지속 가능성에 대한 전망
전 세계 데이터 센터 부문은 약 416테라와트로 추산되며, 이는 전체 에너지 수요의 약 3%에 해당합니다. 동남아시아는 수요가 많고, 이 지역 국가들이 새로운 데이터 센터 인프라를 추가함에 따라 에너지 수요도 증가하고 있습니다.
데이터 센터의 환경적 영향에 대한 우려로 인해 일부 국가와 도시 국가에서는 새로운 시설 건설에 제한을 가하고 있습니다. 예를 들어, 싱가포르는 2019년에 새로운 데이터 센터 개발을 중단했습니다. 이제 유예 기간은 끝났지만 새로운 데이터 센터는 "최고 수준의 리소스 효율성"을 갖춰야만 건설할 수 있습니다.
데이터 센터의 환경 성과를 개선하라는 압력은 정부와 규제 기관에서만 나오는 것은 아닙니다. Google(Alphabet), Apple, Facebook(Meta), Amazon, Microsoft(GAFAM)와 같은 하이퍼스케일 데이터 센터 운영자는 점점 더 개선을 모색하고 있습니다. 작년에 Google 데이터 센터는 2030년까지 모든 클라우드 데이터 센터에 하루 24시간 탄소 없는 에너지를 공급한다는 목표를 세웠습니다.
하지만 디젤 발전기와 같은 장비에 대해 더 깨끗하고 지속 가능한 시설로의 전환은 무엇을 의미할까요?
데이터 센터의 발전기는 자주 사용되지 않고 짧은 시간 동안만 사용되므로 탄소를 많이 배출하지 않는다는 점에 유의하세요. 그러나 디젤 발전기는 발전기 최적화, 정기적인 현장 테스트 감소, 배기가스 후처리 및 바이오연료 추가를 통해 환경 성능이 개선될 가능성이 여전히 있습니다.
지속 가능한 개발 로드맵을 개발하세요
대체로 동남아시아의 데이터 센터는 세 가지 주요 에너지 그룹으로 구성됩니다. 즉, 현장 발전 또는 유틸리티, 냉각 및 전력 분배와 같은 시설 시스템, IT 시스템입니다. 이들 각 분야에서의 개선은 지속 가능성을 크게 높이는 데 기여할 수 있습니다.
발전기는 첫 번째 그룹에 속하며 주로 디젤을 사용하지만 때로는 천연가스를 사용하여 현장에서 필수적인 전력을 생산합니다. 싱가포르, 한국, 일본 등의 국가에 있는 1등급 데이터 센터 운영자는 운영 효율성을 높이고 비용을 절감하기 위해 더 높은 등급의 발전기를 지정하고 있습니다.
4MW 디젤 발전기 세트는 필요한 백업 전력의 대부분을 제공합니다. 이들은 지역 송전망의 정전에 대해 매우 안정적인 대응을 제공합니다. 더 큰 전력 노드는 작은 크기에도 높은 성능을 담았습니다. 이는 공간이 부족한 경우에 매우 중요합니다. 또한 디젤은 대부분 지역에서 흔하며 현장에 안전하게 보관할 수 있고, 발전기 예비 부품과 수리도 쉽게 준비할 수 있습니다.
이러한 임무 수행에 필수적인 역할 때문에 이들이 거의 사용되지 않아 이산화탄소 배출이 제한됩니다. 그럼에도 불구하고, 제조업체들은 환경 성과를 지속적으로 개선하여 발전기를 크게 최적화할 필요성을 잘 알고 있습니다.
예를 들어, 콜러 발전기는 동남아시아와 유럽, 미국을 포함한 다른 주요 지역의 모든 관련 배출 기준을 충족하도록 설계되었습니다. 이러한 규정 준수는 고도로 최적화된 내부 발전기 설계와 사후 처리를 통해 달성될 수 있습니다.
발전기 유지 보수의 발전
디젤 발전기 운영자 중 상당수는 연소되지 않은 가스가 배기 시스템에서 제거되어 발전기가 성능이 저하되고 수명이 크게 줄어들고 배출 규정 위반으로 이어질 수 있는 "습식 축적" 현상을 자주 경험합니다. 이런 일은 주로 발전기가 부하가 거의 없거나 전혀 없는 상태에서 가동될 때 발생하는데, 이는 데이터 센터 발전기가 필요한 전력에 맞는 크기가 아니거나, 가동 중에 항상 충분한 부하가 공급되지 않기 때문입니다.
월간 운동 중에 스택이 젖는 것을 피하는 가장 효과적인 방법은 권장되는 최소 부하로 발전기를 작동하는 것입니다. 하지만 데이터 센터 운영자는 부하 구축으로 전환하고 싶어하지 않기 때문에 월별 관행에서는 부하 빈을 사용해야 하며, 이를 사용하여 부하 유지 관리 활동을 보완하거나 수행할 수 있습니다. 이것 부하 은행 시험은 누적된 부하를 소모하기 위해 발전기의 부하를 인위적으로 증가시키는 수단으로 사용됩니다.
많은 시설은 수년 전에 만들어진 유지 관리 체계에 따라 부하 예비력을 보유하고 있습니다. 현대 디젤 발전기 설계에서는 이제 다양한 기술을 사용하여 작동 효율을 개선하고 피스톤과 피스톤 링 사이의 간격을 줄여 연소되지 않은 연료가 빠져나갈 수 있도록 합니다. 공통 레일 시스템과 같은 발전된 기술과 결합된 이 발전은 연소 가스를 포함하고 성형된 충전물의 형성을 촉진함으로써 운동 부하를 줄입니다.
월별 부하 테스트에서 연간 부하 테스트로 전환하면 상당한 비용 절감 효과가 있습니다. 예를 들어, 한 달에 30분 동안 3,250kW의 부하 은행 사이클을 가동하면 연간 약 660갤런의 디젤 연료가 소모되고 186파운드의 오염 물질이 배출됩니다. 비교해 보면, 같은 월간 무부하 운동은 연간 300갤런 미만의 물을 소비하며, 파운드당 총 오염 물질 배출량을 연간 약 82% 감소시킵니다.
재생 가능한 바이오연료가 혼합에 들어갑니다
환경 발전의 또 다른 분야는 카놀라유, 해바라기유, 대두유 등 기존 농장 원료에서 생산된 파라핀계 생물 기반 액체 연료를 포함하는 수소처리 식물성 기름(HVO)과 같은 최신 재생 가능 연료를 채택하는 것입니다. 이들은 방향족, 산소, 황이 없는 직쇄 탄화수소로 높은 세탄가를 제공할 수 있습니다.
중요한 점은 HVO가 최대 90% 탄소 중립적인 간단하고 효율적인 재생 에너지 솔루션이라는 것입니다. 바이오디젤보다 보관하기 쉽고, 기존 디젤 발전기에 사용할 수 있는 "플러그인" 솔루션을 제공합니다.
또한 디젤과 섞어서 전환을 용이하게 할 수도 있습니다. 그 결과, Kohler의 디젤 산업용 발전기 중 다수는 이미 HVO 파라핀계 합성 바이오연료와 호환됩니다.
배터리 및 연료 전지
배터리나 연료 전지와 같은 단계별 혁신적 솔루션은 어떨까요?
리튬 이온 기술의 발전과 재생 에너지 공급을 결합한 유틸리티 규모 배터리가 잠재적인 해결책이 될 수 있습니다. 일부 하이퍼스케일러는 메가와트 규모의 배터리 시스템을 개발하고 있습니다.
흥미롭게도, 재생 에너지와 저장 기술은 그리드 서비스 애플리케이션에 사용될 가능성이 있습니다. 데이터 센터와 같은 시설의 현장 배터리를 사용하면 유틸리티가 그리드 변동을 관리하는 데 도움이 될 수 있습니다. 배터리 기반 시스템의 과제로는 신뢰성, 품질, 비용 효율성 등이 있지만, 이러한 문제를 극복하기 위해 연구 개발 활동이 진행되고 있습니다.
수소연료전지는 환경 친화적인 백업 전원 솔루션으로서도 흥미로운 기술입니다. 마찬가지로, 데이터 센터 운영자와 산업 파트너는 수증기와 전기를 생산하는 과정에서 수소와 산소를 결합하는 개념 증명형 양성자 교환막 연료 전지를 구현하고 있습니다. 한 실험에서는 250킬로와트 연료 전지 시스템을 사용하여 데이터 센터 서버에 48시간 동안 지속적으로 전력을 공급했습니다.
수소의 과제는 확장성과 비용에서 비롯됩니다. 30MW의 IT 장비를 48시간 동안 작동시키려면 100톤의 수소가 필요할 것으로 추산됩니다. 배달 트럭은 2톤의 수소를 운반할 수 있으므로, 이틀 동안 정전이 되면 약 50회의 수소 운송이 필요합니다. 하지만 수소는 여전히 흥미로운 가능성으로 남아 있으며, 콜러는 고분자 전해질 막 연료 전지 기술을 사용하여 60kW 수소 발전기 프로토타입을 개발하고 있습니다.
동남아시아에 위치한 차세대 데이터 센터는 그 어느 때보다 더 녹색하고 지속 가능해야 합니다. 이러한 변화는 새로운 유지 관리 전략과 재생 가능 연료의 도입부터 지속 가능한 데이터 센터를 실현하는 데 도움이 되는 고급 연료 전지와 배터리 사용까지 다양한 분야에서의 지속적인 발전을 통해 이루어질 수 있습니다.
