표준 시험인증기술동향 그린데이터센터표준화및인증제동향 정상진 ETRI 표준연구센터미래인프라표준연구팀선임연구원 김문구한국 IT 서비스산업협회산업진흥팀팀장 1. 머리말스마트네트워크의시대가개막됨에따라급속히증가하는콘텐츠의저장, 클라우드컴퓨팅을포함한다양한서비스의제공등의목적을위해활용되는데이터센터의수가증가하고있으며, 이들이사용하는전력량도급증하고있다. 통상데이터센터에는수천대이상의서 버와수백대의네트워크장비가설치되어운영되고있으며, 이로인해전기먹는하마로불리며데이터센터의막대한에너지사용량이사회문제로대두되고있다. 이러한데이터센터의에너지효율을향상시키기위한연구개발및표준화가국내외에서활발히진행되고있다. [ 그림 1] 은데이터센터의구성요소별에너지소모비율을나타낸것으로써, 데이터센터전체소모에너 70 61.4 60 Annual electricity use(billion kwh/year) 50 40 30 20 10 28.2 CAGR= 14% Site infrastructure Network equipment Storage High-end servers Mid-range servers Volume servers A half of Energy Consumption comes from IT equipments. 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 [ 그림 1] 데이터센터구성요소별에너지사용비율 076 01/02 2013
지의절반정도를데이터센터냉각, 공조등의설비가 사용하며나머지절반을 IT 장비가사용하고있음을 고있으므로, 본고에서는 JTC1/SC39 에서의그린데 이터센터표준화동향을다루도록한다. 알수있다 [1]. 그러므로데이터센터에너지효율의향 상을위해서는데이터센터설비자체의에너지효율을향상시키는연구와 IT 장비자체의에너지효율을향상시키는연구가병행되어야하며, 데이터센터가사용하는에너지의그린화를위한노력을추가로경주함으로써보다큰효과를기대할수있다. 본고에서는데이터센터의설비및 IT 장비에대한에너지효율을측정하고평가및향상시키기위한국내외표준화기구의표준개발동향을살펴본다. 2.1 데이터센터에너지효율측정및평가를위한국제표준화동향 ISO/IEC JTC1/SC39 는 2011 년 11 월신설된그룹으로, IT 기술의 기술에의한지속가능한표준 (Sustainability for and by Information Technology) 을개발하는것을목표로하고있다. 이를위해 IT 기술자체와 IT 기반지속가능성촉진을위한응용, 관리및운용측면을지원하는 IT 기술표준화를추진하여환 경보호및에너지효율향상을추구하고있다 [2]. [ 그 2. 그린데이터센터표준화동향데이터센터관련국제표준화는현재 ITU-T SG5 와 JTC1/SC39 에서진행중에있다. ITU-T SG5에서는 2011 년그린데이터센터를위한베스트프랙티스표준을 L.1300 으로제정완료하였으며, 해당표준의개정작업을진행중에있다. L.1300 의개정작업은 JTC1/ SC39 와공동으로작업하는것으로합의되어현재공 림 2] 는 SC39 의조직구성을나타낸것이다. 현재산하에 2개의워킹그룹과 1개의스터디그룹을유지하고있으며, 이중워킹그룹 1에서데이터센터에너지효율관련표준개발을진행하고있다. 현재 WG1 에서가장중점을두고있는것은데이터센터의에너지효율을측정하고평가하기위한측정지표 (KPI: Key Performance Indicator) 를개발하는것으로, 다음의표준이개발중에있다. 동작업방법에대한논의가양표준화기구에서진행되 SC39 ( 의장 : Jay Taylor, 미국간사 : Sally Seitz, 미국 ) WG1 ( 의장 : Henry Wong, 미국 ) Resource Efficient Data Center WG2 ( 의장 : 김용운, 한국 ) Green ICT SG-GA ( 의장 : 김용운, 한국 /Linpeng Gao, 중국 ) Gap Analysis ISO/IEC 30134 (DC 에너지효율성능지표 ) ISO/IEC 30131 (DC 기술분류및성숙도모델 ) ISO/IEC 30133 (DC 자원효율향상지침 ) ISO/IEC 30132 (ICT 제품에너지효율향상기술개발지침 ) 교육분야그린 ICT 효과분석 Green by ICT 적용기술표준화이슈발굴 Task Force 1(Data Center KPI; Key Performance Indicator) Task Force 2(Investigation on Methodology of Inter-relationships of KPIs) [ 그림 2] JTC1/SC39 조직구성 TTA Journal Vol.145 077
ISO/IEC 30134-1(KPI- Part 1: Overview and general requirements): 데이터센터에너지효율측정지표의개요및일반적인요구사항정의. ISO/IEC 30134-2(KPI- Part 2: Power Usage Effectiveness(PUE)): 데이터센터의전력사용효율화정도를측정하는표준정의. PUE는미국그린그리드 (The Green Grid) 컨소시엄이 2008 년초공표한데이터센터의에너지효율을측정하기위한측정지표이다. 국내자체적인데이터센터의에너지효율성을평가할지표가없어우리나라도 PUE를기준으로데이터센터에너지효율정도를측정해왔다. PUE 는다음수식과같이데이터센터전체가사용하는에너지와 IT 장비가사용하는에너지의비율로표시되며, 데이터센터설비의에너지효율을평가하는데주요목적이있다. 예를들면, 데이터센터의 IT 장비와데이터센터냉방등인프라의전력소모량을각각 1 Unit이라가정하면, PUE는 2.0 의값을가지게된다. PUE = Total Facility Energy / IT Equipment Energy 위의수식에서알수있는것처럼, PUE 의값이 1에가까이갈수록데이터센터의에너지효율은높다고할수있다. 현재 PUE 값 2.0 을벤치마크기준으로삼고있다. 하지만이지표는정확한에너지효율을판단하는데한계가있다 [3]. 가장큰문제는 IT 기술을활용한장비의효율향상을지원하지못하는것이다. 예를들면, 가상화기술을활용하여데이터센터내서버장비의이용률을향상시킴으로써전체서버의물리적인수를줄이게되고에너지절감을할수있다. 그러나이러한경우를 PUE 기반에너지효율측정지표에서는반영하지못하는문제가있다. 예를들어, 1대당 500Wh 의전력을소모하는서버 1,000 대와 30kWh 의기타 IT 시설로구성된데이터센터에대해서데이터센터전체의전력사용량이 1,500kWh 라고가정하면 PUEorg 는다음과같이계산된다. 1500 PUEorg = = 2.8 0.5*1000+30 그러나가상화기술등을활용하여서버의이용률을 증가시킴으로써전원이인가된서버의수를 800 대로 줄이는경우의 PUEvirt 는다음과같이계산된다. 즉, 데 이터센터내장비들의이용률을증가시킴에따라에너 지효율이낮아지는문제가있다 [3]. 1500-0.5*200 PUEvirt = = 3.3 0.5*800+30 또다른단점은일정면적의전체에너지소비량을 장비수를기준으로측정한다는점이다. PUE 는데이 터센터의총전력량을 IT 장비전력량으로나눈값인 만큼아직장비가입고되지않아빈면적이넓은신규 데이터센터일수록에너지효율지수가낮게나온다. 실 제로면적당에너지효율과상관없이전체데이터센터 면적대비장비수가적은만큼 PUE 수치가상대적으 로높게나오기때문이다. 사무실 연구실등과공용으 로사용하는혼용데이터센터와전용데이터센터의기 준이불명확하다는점도 PUE 의한계로꼽히고있다 [3]. 이러한단점을해결하기위해 ISO/IEC 30134-2 표준에서는데이터센터의구역을구분하여비사용중 인구역은 PUE 계산에서제외할수있는 partial PUE 를추가로정의하고있으며, 데이터센터와다른용도의 건물이혼합된형태의건물에대한 PUE 계산시고려 할사항들을정의하고있다 [4]. PUE 이외의추가적인데이터센터에너지효율측정 지표의개발을위해 WG1 산하에 2 개의태스크포스 를설치하여작업을진행하고있다. Task Force 1( 컨비너 : Tomoo Misaki, Nomura Res -earch Institute, 일본 ): 데이터센터의에너지효율을 측정할수있는추가적인 KPI 들을발굴하고발굴된 KPI 들에대해서 SC39 차원에서신규표준화제안을추 078 01/02 2013
< 수식 1> IT 장비에너지효율지수 (ITEE) 와 IT 장비운영효율지수 (ITEU) ITEE = total rated capacity of IT equipment [Work] total rated energy consumption of IT equipment [W] = α Σ(server capacity)+β Σ(storage capacity)+γ Σ(NW equipment capacity) Total rated power [W] of IT equipment(servers, storage, NW equipment) 상기수식에서 α, β, γ 는각 IT 장비 ( 서버, 스토리지, 네트워크 ) 의처리용량을정규화하기위한계수로, 단위처리용량당에너지사용량을나타내는지수임. Total energy consumption of IT equipment [Kwh] ITEU = Total rated energy consumption of IT equipment [Kwh] 진할수있도록각 KPI의제목과작업범위를정의함. Task Force 2( 컨비너 : Tomoo Misaki, Nomura Research Institute, 일본 ): 데이터센터의에너지효율을표현할수있는 KPI들간의관계를표현하는방법론에대한분석을수행하고있으며, 이를위해각 KPI들을통합하는다양한방법들에대해서 SWOT(Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats) 분석을하고, 이를통해 KPI들간의통합가능여부, 통합방법, 통합의필요성등에대한분석을진행할예정임. 현재 TF1 에서는 IT 장비의에너지효율을측정하기위한측정지표로일본에서제안한 IT 장비에너지효율지수 (ITEE: IT Equipment Energy Efficiency) 와 IT 장비운영효율지수 (ITEU: IT Equipment Utilization) 및물사용효율화지수 (WUE: Water Usage Effectiveness) 에대한논의가진행되고있다. 이중 ITEE와 ITEU는 2013 년 5월개최예정인 SC39 총회에서 NWIP 를추진하기위해 WG1에서활발한논의를진행하고있다. 현재제안된 ITEE와 ITEU는 < 수식 1> 과같이정의된다. TF2 에서는다수개의 KPI 를통합하는방안에대해서한 KPI에대한상황별통합, 한상황에대한복수개의 KPI의통합, 다양한상황에대한복수개의 KPI 의통합, 복수개의 KPI를하나의지표로통합하는방법등최소 4가지의통합시나리오에대해서분석을수행하기로하였으며, 통합방법은다양한 KPI를수용할수있는유연한방법들을고려하기로하였다. 현재 TF2 에서는일본이제안한기본형스파이더차트기반 KPI 통합방안과우리나라가제안한가중치기반의확장형스파이더차트기반 KPI 통합방안이논의중에있다. [ 그림 3] 은기본형스파이더차트기반의 KPI 통합방안을도시한것이다. 예를들어 4개의 KPI에대해서분석을수행한다면, 4개의축을가지는스파이더차트에각 KPI 별값을표시하여스파이더차트를구성하는방법이다 [1]. 이방법은각 KPI 를동일한중요도를가지고평가한다는단점을가지고있다. 데이터센터의에너지효율을정확하게평가하기위해서는데이터센터의지리적특성, 기후특성등을반영하여 KPI 별중요도를조정할수있어야한다. [ 그림 4] 는이러한단점을보완하기위해서우리나라에서제안하는방법으로, KPI 별상이한가중치를부여하여스파이더차트를구성하는방법이다 [5]. 현재두방안이논의되고있으며, 2013 년 5월총회에서어떤방안을채택할지결정할예정이다. 이외 WG1에서는다음과같이데이터센터의분류체계및성숙도를정의하는표준과에너지효율적인 TTA Journal Vol.145 079
1 ITEU 0.8 0.6 GEC 0.4 0.2 0 ITEE ITEU 0.5 GEC 0.6 ITEU 0.5 Data Center A Data Center B GEC 0.6 0.3 0.4 ITEE PUE 0.3 0.4 ITEE PUE PUE [ 그림 3] 기본형스파이더차트기반의 KPI 통합방안 [ 그림 4] 가중치기반확장형스파이더차트기반의 KPI 통합방안 데이터센터구축지침을추가적으로개발중에있다. ISO/IEC 30131(Taxonomy and maturity model) : 데이터센터성숙도모델정의. ISO/IEC 30133(Guidelines for resource efficient data centres): 에너지효율적인데이터센터구축지침. 2.2 데이터센터에너지효율측정및평가를위한국내표준화동향국내에서는 TTA 산하의 ICT&CC 전문위원회산하에서 2012 년신규표준화대상항목으로데이터센터에너지효율성능지표표준, 데이터센터에너지효율모니터링기술표준을선정하여표준으로제정완료하 였다. 제정된 2 건의표준은 2013 년국가표준으로추진 ISO/IEC 30131 표준의목표는데이터센터의자원 하는것을고려하고있다. 효율을나타낼수있는주요지표를기반으로데이터 센터의적용시나리오를고려한다계층성숙도모델을개발하는것이다. 아직까지표준이다루고자하는범위가명확히정의되지않음에따라, WG1 회의참여국들간에표준의범위에대한많은논의가진행되었으나명확한결론을도출하지못한상황이다 [6]. ISO/IEC 30133 표준은 ITU-T 와공동프로젝트로제안된것으로써데이터센터구축설계, 관리, ICT 장비 / 서비스, 냉방, 전력장치, 기타장치, 빌딩, 모니터링, 네트워크설계등의사항들에대한세부구축 / 운영지침을개발하는것이다. 현재 ITU-T 와 SC39 간어떤형태의협력을통 3. 그린데이터센터인증제동향그린데이터센터는최적의에너지를사용하고, 환경적인영향을최소화하기위해설계되고운영되는데이터센터를지칭한다. 한국IT 서비스산업협회 (ITSA) 에서는범국가적인이슈인에너지사용절감운동에부응하고그린활동을통해데이터센터의에너지사용효율화를지속적으로유도하기위해 2011년 11월그린데이터센터인증위원회를구성하여그린데이터센터인증제를추진하였다. 그린데이터센터인증의목적은다음과같다. 해공동표준을개발할것인가에대한활발한논의가 진행중에있다 [7]. 데이터센터의지속적인에너지절감활동및그린활동 유도. 080 01/02 2013
< 표 1> 인증평가항목 평가항목배점평가항목비고 ( 참고사항 ) DC 인프라효율성 (PUE) ( 정량적지표 ) DC 에너지효율관리설비 ( 정성적지표 ) DC 그린활동 ( 정성적지표 ) IT 장비효율성 ( 개발중 ) 건물의친환경성 ( 개발중 ) DC 생산성 ( 개발중 ) 90 점 3 점 7 점 - - - 데이터센터에서사용한총적산전력량 / 총 IT 적산전력량 - 적산전력량계로모니터링하는비율 - 전력측정횟수 - 적산전력량자료의관리 - 정부및공공기관의인증이나수상이력등에너지절감활동에대한정성적활동반영 - 그린데이터센터구축지침에따른수준진단시행 (KCS.KO-09.0082) - IT 장비의에너지효율등급 - 서버, 네트워크, 스토리지등 - 건물의에너지효율성 - 건물의친환경성 - PUE 점수 - 전력관리기능및 HW/SW 도입여부 - SW 에의한절감효과 - 에너지위너상등 - Energy Star - IDC 효율향상추진위의그린장비인증활용 - LEED 인증평가항목 - 녹색인증제등 - - 산출물 / 투입에너지 - 데이터센터에너지생산성 (DCeP) 데이터센터의에너지사용량및운영경비의최소화. 에너지효율향상을위한정책, 운영체계, 프로세스의정립도모. 데이터센터의경쟁력강화. 위와같은인증목표하에그린데이터센터인증위원회는기술위원회, 평가위원회, 평가단등을구성하여우리나라실정에맞는그린데이터센터인증제도수립을위해많은노력을기울였다. 이를위해데이터센터관련국내외의다양한인증제도와신기술에대해연구및검토하였다. 또한, 인증평가기준확립을위해국내 80 여개이상의데이터센터기본자료를수집하여분석하였고, 16 개주요데이터센터에대해서는심층조사를실시하였다. 그린데이터센터인증을통해데이터센터운영자측면에서는에너지비용을정확하게측정할수있는능력, 보다효율적인에너지사용으로인한비용절감, kwh 당컴퓨팅성능의대응등에너지절감운동에동참하는효과를기대할수있다. 사용자관점에서는정확한에너지효율성정보에기반해에너지효율이높은데이터센터서비스제공자를선택할수있다. 또한, 정부차원에서는그린데이터센터에대한최소기 준및표준안마련하고국가차원의에너지절감과환 경보호의효과를기대할수있다. 그린데이터센터인증제는 < 표 1> 과같은인증평가항 목을적용하고있다. 현재는 PUE 기반의인증을진행 중에있으나점진적으로 PUE 이외의다른인증평가항 목을적용할예정이다. 평가항목 < 표 2> 인증평가항목별기준점수 1 단계 (2012) ( 확정 ) 2 단계 (2013~2015) ( 미확정 ) 3 단계 (2016~) ( 미확정 ) DC 인프라효율성 (PUE) 90 70 50 DC 에너지효율관리설비 3 10 10 DC 그린활동 ( 정성적 ) 7 10 20 IT 장비효율성 - 10 20 건물의친환경성 - +10 +10 DC 생산성 - - +10 합계 100 100(+10) 100(+20) < 표 2> 는인증평가항목별기준점수를나타낸것이 다. 평가항목별점수의배분은인증제가도입됨에따라 단계적으로조정될예정이다. < 표 2> 의기준점수를적 용하여데이터센터의에너지효율을평가하고평가점 수에의해 < 표 3> 과같이인증등급을부여하고있다. TTA Journal Vol.145 081
< 표 3> 인증기준및등급 구분 총점수 A+++ 90점이상 A++ 80점이상 A+ 70점이상 A 60점이상 2013 년 1월 9일 ITSA에서는 2012 년첫시행한그린데이터센터인증제평가결과를발표하였다. 인증대상 110 여개데이터센터중철저한사전준비를거쳐 6개 데이터센터가인증신청을하여첫인증을부여받았다. 인증이확정된데이터센터는 KT 목동 IDC, KT 분당 IDC, LG CNS 상암IT센터, SK C&C 대덕데이터센터, LG 유플러스논현 IDC, LG 유플러스서초 1 IDC이다. 지난 1월에국내최초로그린데이터센터인증을획득한 6개데이터센터는국내뿐만아니라, 국제적으로도경쟁력을갖춘최첨단데이터센터로판명되었다. 인증획득데이터센터들의 PUE 평균은 1.70 수준으로데이터센터관련세계적연구기관인 Uptime Institute에서 2012 년상반기에발표한전세계데이터센터의평균 PUE 수치인 1.80~1.89 보다도높은수준이다. 이결과는그동안대내외적으로어려운여건에도불구하고국내데이터센터의에너지절감및그린화를위한지속적인투자와노력을보여주는결과라할수있다. 4. 맺음말본고에서는데이터센터의에너지효율을측정하고평가하기위한국내외표준개발동향에대해살펴보았다. 데이터센터의에너지효율을향상시키기위해서는데이터센터의운용뿐만아니라설계측면역시고려되어야한다. 운용측면에서는에너지효율이낮은오래된장비들의교체, 시스템의작업량에비례해서에너지를소모하는서버도입, 효율적인냉각시스템도입등을고려할수있다. 계획측면에서는서버들의가상화적용비율향상, 데이터센터의원격모니터링밑관리방법적용, 데이터센터내의서버들의효율적인배치를통한냉각시스템의수량감소등을고려할수있 다. 데이터센터가사용하는에너지의양을줄이면비슷한양의에너지를냉각시스템으로부터줄일수있기때문에, 데이터센터의에너지절감을위한강한동기가될수있다. 전형적인데이터센터네트워크에서는사용하는전력의양은일정하지만, 데이터센터서버들에부과되는작업의양은균등하게배분되지않고변동량이큰것으로알려져있다. 따라서작업의양에따라데이터센터가사용하는에너지의양도비례해서조절할수있는에너지비례처리방법의개발이필요하다. 또한, 그린데이터센터인증제의확대및발전을위해서는데이터센터산업의표준산업분류체계확립과법제화, 그리고정부차원의데이터센터산업활성화를위한적극적인지원이필요할것으로예상된다. 본연구는지식경제부의지원을받는정보통신표준화및인증지원사업의연구결과로수행되었음. [ 참고문헌 ] [1] ISO/IEC JTC 1/SC 39 N 23, Global Harmonization of Datacenter Energy Efficiency Metrics to Date, June 2012. [2] ISO/IEC JTC 1/SC 39 Sustainability for and by Information Technology, http://isotc.iso.org/livelink/livelink?func=ll&o bjid=11955213&objaction=browse&sort=name [3] 정상진, 김용운, 김형준, 네트워크단말및데이터센터의에너지절감을위한그린네트워킹표준기술동향, 한국통신학회지, 29권, 6호, p. 41~46, 2012. [4] ISO/IEC JTC 1/SC 39/WG 1 N 14, Power Usage Effectiveness(PUE) Measurement and Calculations, Oct. 2012. [5] ISO/IEC JTC 1/SC 39/WG 1 N 4, Additional Considerations for Holistic Approach of Data Center Energy Efficiency, Aug. 2012. [6] ISO/IEC JTC 1/SC 39/WG 1 N 26, Resource Efficient Data Centres: Taxonomy and Maturity Model, Jan. 2013. [7] ISO/IEC JTC 1/SC 39/WG 1 N 16, L.1300 Best Practices with DCRE Taxonomy, Jan. 2013. 082 01/02 2013