용량은 급증하는 디지털 수요를 충족하기 위한 경쟁이 데이터 센터 설계를 어떻게 재편하고 있는지 살펴봅니다.
클라우드 컴퓨팅부터 AI 워크로드까지 디지털 서비스에 대한 수요가 급증하면서 데이터 센터 산업에서 건설 붐이 일어났습니다. 기업들은 끝없는 글로벌 수요를 충족하기 위해 용량을 확장하기 위해 경쟁하고 있습니다.
예를 들어, Microsoft는 80년에만 AI 중심 데이터 센터에 2025억 달러를 투자할 계획이며, 그 중 절반은 미국 프로젝트에 할당됩니다. 마찬가지로 일본의 SoftBank는 향후 100년 동안 미국 전역의 AI 인프라에 XNUMX억 달러를 투자할 야망을 가지고 있습니다.
DLA Piper와 TMT Finance의 추산에 따르면, 이러한 폭발적인 성장은 데이터 센터 시장 규모가 483년까지 2029억 달러 규모로 급증할 수 있다는 전망에 반영되어 있습니다.
그러나 이 투자의 규모에는 상당한 어려움이 따릅니다. 데이터 센터는 악명 높게 자원 집약적이며, 엄청난 양의 에너지를 소비하고 상당한 물리적 공간을 차지합니다.
미국의 싱크탱크인 잭 캠프 재단은 단일 ChatGPT 쿼리가 표준 Google 검색보다 약 10배의 에너지를 요구하며, 수요가 급증함에 따라 향후 70년 내에 소비자와 중소기업의 에너지 요금이 최대 XNUMX%까지 상승할 가능성이 있다고 추정했습니다.
용량은 데이터 센터 운영자와 건설 회사가 수요를 충족하기 위해 신속하게 확장하는 동시에 프로젝트를 지속 가능하게 건설하기 위한 두 가지 압력을 어떻게 헤쳐 나가는지 살펴봅니다.
물질 세계에서 살기
점점 더 흔해지는 생각의 흐름은 데이터 센터의 운영이 사이트의 에너지 배출의 주요 원인이라는 것입니다. 그러나 새로운 시설의 건설은 운영만큼이나 더러울 수 있습니다.
데이터 센터에서 사용하는 강철은 대부분 고로-기본산소로, 즉 BF-BOF라는 공정을 통해 만들어진 철광석에서 추출되는데, 이 공정은 전통적으로 석탄 연소로를 사용합니다.
시멘트로 만든 콘크리트도 있는데, 거대한 화석 연료로 가동되는 거대한 가마를 사용합니다. 건축 회사 Gensler의 수치에 따르면 데이터 센터의 경우 콘크리트는 사이트의 구체화된 탄소 배출량의 최대 80%를 차지할 수 있습니다.
스틸 튜브 연구소(Steel Tube Institute)의 전무이사인 데일 크로포드(Dale Crawford)는 Capacity에 데이터센터의 수명이 10~XNUMX년으로 짧을 수 있기 때문에 개발자들은 사이트의 지속 가능성을 정확하게 평가하기 위해 사용하는 재료에 대해 신중해야 한다고 말했습니다.
크로퍼드는 "목재 폐기물의 15%만 재활용되지만, 구조용 강철의 98%는 건물 수명이 다한 후 재사용되거나 재활용되며, 품질이나 합금이 저하되지 않습니다."라고 말합니다. "마찬가지로 강철 도관은 분리하기 쉽고 세계에서 가장 많이 재활용되는 소재로, 매년 60만~80만 톤의 강철 스크랩이 재활용됩니다."
콘크리트 측면에서 Eco Material Technologies와 같은 회사는 포졸란 또는 미세 분말 시멘트 대체물을 사용하여 탄소가 크게 감소된 콘크리트 혼합물을 제공합니다. 이 회사는 석탄 발전소에서 나온 플라이 애시와 같은 폐기물을 ES Efficient Carbon Offloading(ECO) 시스템으로 처리한 다음 이를 사용하여 기존 포틀랜드 시멘트보다 탄소가 훨씬 적은 고강도 내구성 시멘트를 만듭니다.
Eco Material의 제품은 미국에서 건설되는 데이터센터의 약 절반에 사용되고 있으며, 애리조나주에 있는 TSMC의 신규 칩 공장, 텍사스주에 있는 SpaceX 발사대, 텍사스주 테일러에 있는 삼성 배터리 및 반도체 제조 시설 등의 프로젝트 건설에 사용되고 있습니다.
Eco Material Technologies의 CEO인 Grant Quasha는 일부 회사가 이러한 건축 구조물의 배출 강도를 낮추기 위해 세부적인 작업에 "두 발로 뛰어들었다"고 말합니다.
Quasha는 일부 건설 회사가 콘크리트의 내용에 대해 "모호한" 태도를 보인 반면, 데이터 센터 공간의 개발자와 최종 사용자는 공급망을 주의 깊게 살펴보고 있다고 설명합니다.
"Meta와 같은 회사는 데이터 센터를 만드는 데 최적의 혼합 설계를 결정하기 위해 이러한 다양한 조리법에서 이러한 모든 고급 소재를 테스트하는 그룹을 보유하고 있습니다."라고 그는 덧붙였습니다.
환경을 의식한 신규 데이터 센터 건설에서는 Eco Material의 친환경 시멘트인 PozzoSlag와 같은 제품을 적용하여 시멘트와 콘크리트를 50~60% 대체할 수 있으며, 기존 보조 시멘트 재료를 사용할 때보다 배출량을 두 배나 효과적으로 절감할 수 있습니다.
콰샤는 Eco Material의 포조슬래그가 포틀랜드 시멘트와 가격이 거의 비슷하지만 건설 중 탄소 배출이 훨씬 적다고 밝혔습니다.
더욱 스마트한 설계로 Scope 3 배출 문제 해결
자사 자체가 아닌 공급망을 통해 발생하는 범위 3 배출을 적극적으로 의식하고 있는 데이터 센터 운영업체 중 하나가 바로 Compass Datacenters입니다.
컴패스의 최고혁신책임자인 낸시 노박은 회사가 단지 사업장 운영만이 아니라 전체 공급망의 환경적 영향을 살펴보는 것이 중요하다고 말합니다.
"건설 분야와 관련된 모든 것인 건축 환경은 명목상 전 세계 온실 가스 배출량의 45~50%를 차지합니다." 노박이 설명합니다. "그 중 약 12~15%는 프로젝트를 제공하는 데 사용되고 나머지는 시설을 유지 관리, 운영 및 업그레이드하는 데 사용됩니다.
"데이터 센터 산업은 배를 칠하는 것과 같습니다. 3년마다 규모를 재조정하고 업그레이드하고 마지막 데이터 공간을 넘길 때쯤이면 이미 새로운 기술로 리노베이션하고 업그레이드를 시작합니다."
이러한 노력의 일환으로 Novak과 Compass 팀은 시설의 범위 3 부분을 꼼꼼히 측정하려고 노력했으며, 이를 통해 현장 외부 관행을 변경하여 지속 가능성을 18~19% 개선했습니다.
"우리는 모든 공급망 파트너를 깊이 파고들어 그들의 관행을 조사하여 탄소 발자국을 추적하고, 이를 업계 표준과 비교하여 경험적으로 현재 위치와 개선할 수 있는 부분, 그리고 기존 방식보다 훨씬 나은 이유를 파악할 수 있습니다."
Compass의 지속 가능한 노력에 더해, Novak은 현장 외부 제조와 구성 요소 기반 사전 제작 방식의 중요성을 강조합니다.
Compass는 공급망을 활용하여 제조에 맞춰 고도로 사용자 정의 가능한 모듈식 데이터 센터 설계를 만들어 기존의 스틱 빌드에 비해 전반적인 환경 성과를 개선할 수 있습니다.
노박은 이렇게 설명합니다. "저희의 설계를 살펴보면, 저희는 공기벽부터 전체 장비 야드를 갖추고 있습니다. 공기벽은 물과 공기가 모두 포함된 하이브리드 공기벽을 포함합니다. 발전기, 전력 센터, 전체 구조물, 플레넘을 갖추고 있어서 사물을 현장 외부 환경으로 옮길 수 있습니다."
그러나 지속 가능성은 단순히 장비에만 집중하는 것을 넘어, Novak은 디자인에 대한 전체적인 접근 방식을 강조합니다. 다양한 팀을 하나로 모으는 것은 디자인을 더욱 발전시키는 데 도움이 됩니다.
노박은 "이러한 전체론적 접근 방식은 우리에게 더 다양한 인력, 더 안전한 인력, 더 높은 품질의 인력을 제공합니다."라고 말합니다. "그리고 데이터 센터의 주요 기계, 전기 및 배관 공간에서 반복성이 있기 때문에 규모의 경제로 인해 비용이 절감됩니다. 이것이 Compass가 가진 가장 큰 전략이며, 긴밀하게 연결된 공급망에서 매우 성공적이었습니다."
시원하게 유지하기: 공기 시스템의 역할
일부 데이터 센터에서는 끊임없이 작동하는 서버에서 발생하는 엄청난 양의 열을 낮추기 위해 액체 냉각 대신 공기 냉각을 사용합니다.
에 따르면 Vertiv의 데이터 센터 냉각 시스템 가이드이러한 시설의 이상적인 작동 온도는 일반적으로 70~75°F(21~24°C)입니다.
AtmosAir Solutions의 부사장 겸 CTO인 토니 아베이트는 온도를 관리하기 위해 운영자는 효율적이고 지속 가능한 난방, 환기 및 공조(HVAC) 기술을 채택해야 한다고 말합니다.
"데이터 센터는 건물을 식히고 '치명적인 열'을 방지하기 위해 상당한 양의 외부 공기를 유입해야 합니다. 이는 구성 요소를 손상시키고 고장으로 이어질 수 있습니다." Abate가 Capacity에 말했습니다. "이 외부 공기는 먼지, 꽃가루 및 연소 오염 물질을 제거하기 위해 여과되어야 합니다. 이러한 입자는 장비 필터와 방열판에 축적되어 냉각 효율을 떨어뜨리고 작동 온도를 높일 수 있습니다."
Abate가 강조하는 한 가지 솔루션은 양극 이온화(BPI)입니다. 이는 비교적 새로운 공기 청정 기술로, 데이터 센터 장비의 수명을 연장하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Abate는 이렇게 설명합니다. "이 시스템은 민감한 전자 장비에 해를 끼칠 수 있는 정전을 중화하고 필요한 외부 공기의 양을 줄입니다. 이를 통해 에너지 사용량과 온실 가스 배출이 줄어들어 데이터 센터가 더 환경 친화적이 됩니다."
또한 BPI 기술은 시설 내부 공기를 깨끗하게 유지하여 실내 공기 질을 개선합니다. Abate는 "BPI 튜브는 시설이 완벽한 효율로 운영되도록 보장하고 전자 장비를 보호하며 HVAC 에너지 사용을 최소화하여 온실 가스 배출을 증가시킬 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.
행동 속의 지속 가능성: LuxConnect의 교훈
지속 가능성을 시설의 최전선에 두는 유럽 사업자 중 하나는 룩셈부르크에 본사를 둔 데이터 센터 회사인 LuxConnect입니다.
이 운영자는 룩셈부르크 정부에 의해 설립되었다는 점에서 대부분의 다른 데이터센터 운영자와는 색다른 구조를 가지고 있습니다. 하지만 이 회사는 국유이기는 하지만 민간에서 운영하는 회사입니다.
LuxConnect의 CEO인 폴 콘스브룩은 이러한 하이브리드 모델 덕분에 민간 사업자가 겪는 단기적 이익 압박 없이 지속 가능한 프로젝트를 우선시할 수 있게 되었다고 Capacity에 말했습니다.
LuxConnect는 처음부터 시설에 재생 에너지만 독점적으로 사용해 왔으며, 수력 발전과 풍력 발전을 포함해 주로 핀란드와 노르웨이와 같은 북유럽 국가에서 전기를 공급받았습니다. 이는 '저탄소/무탄소' 정책의 일환입니다.
하지만 데이터 센터 사이트를 더 녹색으로 만들기 위한 방법으로 재생 에너지로 전환하는 것에만 집중하는 대신, Konsbruck은 서버실 온도를 1~2도 낮추는 것만으로도 에너지 소비를 "상당히 줄일" 수 있다고 말합니다.
LuxConnect팀은 또한 폐열을 줄이고 부산물을 귀중한 자원으로 전환하기 위해 창의적인 방법을 모색해 왔습니다.
예를 들어, 이 회사는 지역 개발업체와 협력하여 인근 프로젝트(예: 노인 주택 및 아파트 난방)에 폐열을 재활용했습니다. 이 운영자는 또한 인근 열병합 발전소인 Kiowatt를 사용하여 가구의 폐목재를 전기로 전환합니다.
콘스브룩은 이렇게 설명합니다. "이 공장은 폐목재를 연소시키기 때문에 보통 대기 중으로 방출되는 열은 대신 인근 사업 구역의 전력망에 주입되고, 터빈에서 생성된 열의 일부는 목재 펠릿 생산을 위해 신선한 목재를 건조하는 데 사용되고, 나머지 열의 65%는 차가운 물로 바뀌고, 그 후 지하 네트워크를 통해 데이터 센터로 다시 전송됩니다."
복잡한 과정이지만 LuxConnect의 CEO는 이 과정 중 하나가 룩셈부르크의 총 CO2 배출량을 연간 약 27,000톤 줄이는 동시에 운영자의 비용도 절감한다는 점에서 자랑스럽다고 말했습니다.
콘스브룩은 LuxConnect의 노력이 데이터 센터의 지속 가능성과 수익성이 상호 배타적이지 않다는 것을 보여주며, 회사가 모범을 보여 선도하고자 한다고 말했습니다.
"시장의 다른 주체들이 가능한 한 지속 가능하게 되기를 바란다면, 스스로 시작해야 합니다." 그는 말한다. "우리는 다른 사람들에게 한편으로는 수익성이 있고 다른 한편으로는 지속 가능성에 대한 강한 의지를 갖는 것이 실제로 가능하다는 것을 보여주기 위해 계속해서 그렇게 할 것입니다."