전력을 직류로 공급할 것인가, 교류로 공급할 것인가. 대세는 교류이긴 하지만 예전의 직류로 다시 돌아가야 할지 모른다. 그것이 더 친환경적이고 비용 절감에 도움이 되기 때문이다. 이미 직류로 돌아서려고 움직이기 시작한 데이터센터 운영자들도 존재한다. 결국 최종 승자는 에디슨이 되려는가.

[보안뉴스 문정후 기자] 갑자기 직류(DC)와 교류(AC)이야기를 하려니 엉뚱하다는 느낌이 든다. 이 이야기를 제대로 하려면 사실 토마스 에디슨(Thomas Edison)까지 시간을 되돌려야 한다. 에디슨과 웨스팅하우스/테슬라가 벌였던 ‘전류 전쟁’부터 이야기를 시작해 보고자 한다. 그리고 거기서부터 데이터센터의 시대에 살고 있는 우리가 알아야 할 이야기도 계속해서 진행해 보겠다.


에디슨은 직류(DC) 시스템을 개발한 사람이다. 직류 시스템은 전류가 계속해서 한 방향으로 흘러가는 방식을 말한다. 과거 미국에서는 이 방식이 표준이었다. 그런 와중에 조지 웨스팅하우스(George Westinghouse)와 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)라는 인물들이 교류(AC)라는 걸 도입했다. 전류가 계속해서 바뀌는 방식이 바로 이 AC이다. 유럽에서는 이 AC가 표준이었고, 테슬라가 변압기와 AC 모터 등을 발명하면서 가능성이 입증됐다.

두 가지 전류 방식을 가지고 양측은 격렬하게 맞붙었고 결국 교류가 승리해 직류의 위치를 차지하기에 이르렀다. 하지만 승부가 깔끔하게 난 건 아닌 듯하다. 그후 200년 가까이 지났지만 아직도 직류와 교류를 둘러 싼 난제들이 존재하고 있으니까 말이다. 게다가 이 난제라는 것이 데이터센터라는 현대 IT의 중요 요소와 깊은 관련이 있으니 우리는 어쩌면 두 번째 ‘전류 전쟁’을 벌여야 할지도 모르겠다.

데이터센터는 오래 전부터 교류를 기반으로 하고 있었다. 생성부터 데이터 송신을 거쳐 실제 활용 시점에 이르기까지 데이터센터를 지탱하는 힘은 항상 교류(AC)였다. 하지만 이 교류들이 데이터센터에 도착해서는 항상 전압을 낮추고 직류로 전환되어야 내부 서버, 네트워크 스위치, 라우터, 로드 밸런서, 스토리지 애플리케이션 등을 작동시킬 수 있다.

물론 변압기를 사용하면 서로 다른 전압의 전류들을 비교적 쉽게 변환시킬 수 있다. 그렇지만 교류를 직류로, 또 직류를 교류로 전환해서 사용하는 과정 자체의 비효율성은 꽤나 심각한 수준이다. 전환하는 과정에서 5~20%의 에너지가 손실되는데, 이것이 데이터센터 내에 있는 수많은 장비에서 발생하는 것이다.

전압을 데이터센터 내 여러 장비들이 실제로 사용할 수 있을 정도로 낮춰 공급해야만 한다는 사실은 전기에 대해 잘 몰라도 비효율적이라는 인상을 주기에 충분하다. 이미 여러 변압 장치들이 ‘우리는 다른 제품들보다 효율적이다’라는 걸 광고하고 있다는 것만 봐도 에너지 효율성이 변압 과정의 어쩔 수 없는 특성임을 알 수 있다. 게다가 교류에서 직류로, 또 직류에서 교류로 바꾸는 과정에서 불필요한 비용이 들어가는 것도 사실이다. 가장 먼저는 변압기가 필요하고, 열기 발생에 대비한 쿨링 시스템 역시 추가 비용에 해당한다.

왜 그렇다면 데이터센터들은 계속해서 이 비용을 부담하는 걸까? 미국의 경우라면 답이 간단하다. 데이터센터로 들어오는 전기가 교류이기 때문이다. 이건 나라 전체의 방식이라 데이터센터가 직류로 바꾸고 싶어도 못 바꾼다. 말 그대로 난제. 효율성을 위주로 바꾸려니 나라 전체가 움직여줘야 하고, 나라 전체를 움직이지 못하니 알면서도 비효율적인 방식을 고수해야 하는 것이니 말이다. 그렇다고 에디슨 시절로 돌아갈 수도 없고.

결론부터 말하자면 적어도 데이터센터 운영에 있어서 직류는 교류보다 깨끗한 동력원이라고 할 수 있다. 전통적 개념의 교류는 에너지 폐기물을 생성하고, 데이터센터에 불필요한 ‘과정’이 도입되도록 강제하기 때문이다. 그래서 데이터센터 관리자를 채용할 때 우리는 부하를 고루 분산시켜 균형을 유지할 수 있는 사람을 찾는 것이다. 직류를 처음부터 사용했다면 우리는 ┖부하 분산 관리┖와 같은 능력을 필요로 하지 않았을 것이다.

또한, 직류는 지금처럼 친환경적인 요소들이 도입되어야 하는 때에 더 알맞은 유형의 전력원이 될 수 있다. 데이터센터를 ‘그린’으로 만드는 데에 있어 직류가 더 적절하다는 뜻이다. 그 이유는 직렬 방식이 태양광, 연료전지 등 환경친화적인 기술들과 호환성이 좋기 때문이다. 재활용이 가능한 에너지원을 가질 수 있다는 장점 때문에 앞으로 직류의 인기는 더 높아질 것으로 예상된다.

건물 입구에서부터 시작해 각종 IT 로드들까지 이르는 전력의 사슬 안에는 몇 개의 전력 변환 장치와 변압기가 존재한다. 이런 장치를 거칠 때 전류와 전압은 알맞은 형태와 수치로 바뀌는데, 대부분은 증폭이 아니라 감소와 같은 방식으로 전환을 진행한다. 마치 돈을 환전할 때 수수료를 내는 것과 같다. 이런 변환 장치가 많으면 많을수록 잃는 것이 많아진다. 따라서 변압기와 같은 장치를 줄이면 줄일수록 효율이 높아진다. 전기세도 실질적으로 줄어든다.

하지만 그게 말처럼 쉬운 건 아니다. 특히 교류 방식이라는 것이 너무나 오랫동안 우리 곁을 지켜왔기 때문에 갑자기 사라지거나 하지는 않을 것이다. 교류를 전환할 때 발생하는 비효율 역시 한 동안 우리와 함께 살 것이라는 뜻이다. 그래서 우리에게는 과도기의 해결책이 필요하다. 또한 데이터센터를 설계할 때부터 변압기를 최소화 할 수 있는 방법을 찾아야 한다.

사실 이미 대형 데이터센터 운영 주체들은 직류 기반 전력 솔루션들을 도입하고 있다. 그러면서 우리가 아는 데이터센터에도 변화가 조금씩 생겨나고 있다. 물론 아직 직류로 완전 전환하는 것은 꿈만 같은 이야기다. 하지만 이런 과도기적 솔루션들이 대세가 되면 우리는 좀 더 직류에 가까워질지 모르겠다. 어쩌면 환경 보호와 기후 정상화가 인류 전체의 목표가 된 지금, 직류는 우리가 반드시 추구해야 할 것일 수도 있다.

변환이나 전환 장치가 없는 데이터센터를 상상해 보라. 에너지 폐기물도 없고 남는 전력 때문에 발생한 열기를 식힐 필요도 없는 그런 장소 말이다. 보다 빠르고 효율적이며 능률적인 운영이 가능하다는 걸 떠올리는 게 그리 어려운 일은 아니다. 심지어 그런 장치들이 없어지니 데이터센터의 크기도 줄어들 수 있고, 전선을 덜 써도 되며, 전력의 통로가 단순화 되어 전기세도 크게 절감된다. 구조가 덜 복잡하니 고장이 날 확률도 줄어들고 말이다.

글 : 잭 촌시(Zack Chauncy), 상품 관리자, Legrand
[국제부 문정후 기자(globoan@boannews.com)]

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