데이터센터 에너지기준, 설계성능 확보‧운영관리 개선 통합적 고려 필요
ASHRAE 90.4, 설계단계의 데이터센터 에너지성능 정량적 규정 기준
EU Code of Conduct, 운영단계 에너지효율 개선 유도하는 관리체계
데이터센터는 IT 장비, 냉각시스템, 전력인프라가 복합적으로 결합된 구조를 가지며, 각 구성 요소의 효율이 전체 에너지 성능에 직접적인 영향을 미친다. 또 동일한 데이터센터라도 설계 방식, 운전 조건, 기후 환경에 따라 에너지 소비 구조가 크게 달라질 수 있다는 점에서, 단일 지표 중심의 평가만으로는 한계가 존재한다. 이러한 배경에서 국제적으로는 데이터센터 에너지효율을 관리하기 위한 다양한 접근 방식이 제시되고 있다. 대표적으로 ASHRAE Standard 90.4는 설계단계에서 기계설비와 전기설비의 성능을 분리해 평가하는 공학적 기준을 제시하며, EU Code of Conduct는 운영 및 관리 측면에서 에너지효율 개선을 유도하는 자율적 정책프레임 워크를 제공한다. 두 기준은 동일한 목표를 지향하지만 접근 방식에서는 차이를 보인다. 전자는 설계 단계에서의 성능 확보에 초점을 두지만, 후자는 운영 과정에서의 지속적인 개선과 관리체계를 강조한다. 이러한 차이는 데이터센터 에너지효율을 이해하는 데 있어 ‘설계’와 ‘운영’이라는 두 축이 모두 중요함을 시사한다. 이번에는 ASHRAE 90.4와 EU Code of Conduct를 중심으로, 데이터센터 에너지 효율 기준의 구조적 차이를 분석하고, 향후 국내 데이터센터 에너지 기준 수립을 위한 방향성을 제시하고자 한다. /편집자 주
조진균 국립한밭대학교 설비공학과 교수
■ ASHRAE 90.4: 설계 기반 데이터센터 에너지 기준
지난 시간에서는 데이터센터의 에너지 특성과 함께 ASHRAE Standard 90.4의 기본 개념인 MCL(Mechanical Load Component)과 ELC(Electrical Loss Component)에 대해 개괄적으로 살펴본 바 있다. 이번에는 이를 이어서, 해당 표준이 실제 설계 단계에서 어떻게 적용되는지와 그 구조적 특징을 중심으로 더욱 구체적으로 살펴보자!
[그림 1]의 ASHRAE Standard 90.4의 가장 큰 특징은 데이터센터의 에너지 성능을 설계단계에서 정량적으로 평가할 수 있도록 구성돼 있다는 점이다. 기존 건축물 에너지 기준(90.1)이 외피나 설비효율의 최소성능을 규정하는 방식이라면, 90.4는 데이터센터의 실제 운전 조건을 반영한 연간 에너지 성능을 기준으로 평가하도록 설계돼 있다.
이를 위해 연간 8760시간을 기준으로 한 에너지 계산을 수행하며, 기상 조건은 TMY 데이터 기반으로 시간별 또는 구간별로 반영된다. 또 설비의 정격효율이 아닌 부분 부하성능, 제어방식, 운전시퀀스 등을 함께 고려함으로써, 실제 운영에 가까운 설계평가를 가능하게 한다.
특히 주목할 점은 기후 조건에 따른 차등 기준 적용이다.
ASHRAE 90.4는 동일한 데이터센터라도 위치한 기후대에 따라 허용할 수 있는 MCL 기준값을 다르게 설정하고 있으며, 이는 외기활용 가능성과 냉각부하 특성을 반영한 것이다. 즉, 절대적인 효율기준이 아니라 기후조건을 고려한 성능기준을 제시함으로써, 데이터센터 설계에 있어 기후 적응형 설계(Climate-adaptive Design) 개념을 도입하고 있다.
또 전기 부문에서의 ELC기준 역시 단일 값이 아닌 구조적 평가 체계를 가진다.
전력손실은 UPS와 배전시스템으로 구분되며, 각각의 손실특성을 반영해 세분화된 평가가 이루어진다. 특히 IT 부하의 100%, 75%, 50%, 25%와 같은 부분 부하조건에서의 성능을 모두 고려하도록 규정하고 있는데, 이는 실제 데이터센터가 대부분 부분 부하상태에서 운영된다는 점을 반영한 것이다.
이와 같은 구조는 데이터센터 설계에서 과도한 여유설계나 비효율적인 이중화 구성으로 인한 에너지 손실을 사전에 방지하도록 유도한다. 동시에 냉각시스템과 전력시스템을 분리해 평가함으로써, 각각의 설계 최적화를 가능하게 한다는 점에서 기존 단일 지표 기반 접근과 차별화된다.
ASHRAE 90.4는 데이터센터 에너지효율을 단순한 결과값이 아닌, 설계단계에서 결정되는 구조적 성능으로 정의하고 이를 정량적으로 관리할 수 있도록 하는 기준이라 할 수 있다. 이는 향후 고밀도·고발열 환경으로 변화하는 데이터센터 설계에서 중요한 기준으로 작용할 것으로 판단된다.
■ EU Code of Conduct: 운영 중심 데이터센터 에너지 관리 체계
앞서 살펴본 ASHRAE 90.4가 설계 단계에서 데이터센터의 에너지 성능을 정량적으로 규정하는 기준이라면, EU Code of Conduct(EU CoC)는 운영단계에서의 지속적인 에너지 효율 개선을 유도하는 관리 체계라 할 수 있다. EU CoC는 유럽연합 집행위원회 공동연구센터가 주관하는 자율적 참여 프로그램으로, 법적 규제가 아닌 권고 기반의 프레임 워크를 통해 데이터센터 운영자의 에너지효율 향상을 유도하는 것을 목적으로 한다.
이 기준의 가장 큰 특징은 에너지효율을 단일 지표로 평가하지 않고, 데이터센터를 구성하는 다양한 요소와 운영 행위를 통합적으로 관리하도록 요구한다는 점이다. 이를 위해 EU CoC는 에너지 관리 영역을 다음과 같이 구분한다.
①IT 장비 및 서비스, ②냉각 시스템, ③전력 인프라, ④건축 및 입지, ⑤운영 관리 및 유지보수, 그리고 ⑥모니터링 및 보고 체계이다.
이러한 구조는 데이터센터 에너지효율을 특정 설비의 성능 문제가 아닌, 운영 전반의 관리 수준에 의해 결정되는 요소로 인식하도록 한다. [그림 2]
특히 EU CoC는 Best Practice 기반 접근 방식을 채택하고 있으며, 각 영역별로 적용할 수 있는 기술적·운영적 권고사항을 제시한다. 예를 들어, 냉각부문에서는 공기흐름 관리, 적정온·습도 설정, 외기(냉수)냉방 활용 등이 주요 절감 수단으로 제시되며, 전력 부문에서는 UPS 및 변압기 효율 향상과 불필요한 손실 최소화가 강조된다.
또 EU CoC는 에너지 사용의 측정과 가시화를 핵심 요소로 강조한다.
데이터센터 전체 에너지 소비뿐만 아니라 IT 장비, 냉각 설비 등 세부 항목별 에너지 사용량을 계측하고 기록함으로써, 에너지 소비 구조를 명확히 파악하고 지속적인 개선을 가능하게 한다.
이 과정에서 PUE와 같은 지표가 활용되지만, 특정 목표 값을 강제하지 않는다는 점에서 기존 기준과 차이를 보인다.
이와 같은 접근은 데이터센터의 실제 운영 특성을 반영한 것으로, 데이터센터 대부분이 부분 부하상태에서 운전된다는 점과 운영 조건에 따라 에너지효율이 크게 달라진다는 점을 고려한 것이다. 특히 주목할 점은 신뢰성과 에너지효율 간의 균형을 강조한다는 점이다. 데이터센터는 높은 가용성을 확보하기 위해 전력 및 냉각시스템의 이중화를 적용하지만, 과도한 이중화는 불필요한 에너지 손실을 초래할 수 있다. EU CoC는 이러한 구조적 손실을 최소화하면서도 요구되는 신뢰성을 유지할 수 있도록 운영 전략을 최적화할 것을 권고한다.
결과적으로 EU Code of Conduct는 데이터센터 에너지효율을 단순한 설계 성능이 아닌, 운영·관리·모니터링이 결합된 지속적 개선 과정으로 정의하는 기준이라 할 수 있다.
■ 시사점
ASHRAE Standard 90.4와 EU Code of Conduct는 동일하게 데이터센터의 에너지효율 향상을 목표로 하지만, 각각 설계와 운영이라는 서로 다른 단계에 초점을 둔 기준이라는 점에서 본질적인 차이를 가진다. ASHRAE 90.4는 기계설비와 전기설비를 분리해 설계단계에서 에너지 성능을 정량적으로 확보하도록 하는 공학적 기준이며, EU Code of Conduct는 다양한 운영 요소와 관리 체계를 통해 에너지효율을 지속적으로 개선하도록 유도하는 운영 중심의 프레임워크이다.
이 두 기준은 상호 대체가 아닌 보완 관계에 있으며, 데이터센터의 에너지 성능은 설계와 운영이 결합돼 결정된다는 점을 명확히 보여준다. [그림 3]
따라서 향후 데이터센터 에너지 기준은 설계단계의 성능 확보와 운영 단계의 관리 및 개선을 통합적으로 고려하는 구조로 발전할 필요가 있으며, 단일 지표 중심의 평가를 넘어 설계 지표와 운영 관리 기준이 결합된 복합적인 접근이 요구된다. 특히 국내의 경우 데이터센터 특화 기준이 미흡한 상황에서, 이러한 이원적 구조를 반영한 체계적인 기준 수립이 필요하며, 이는 에너지효율 향상뿐 아니라 전력 인프라 안정성과 지속가능성 확보 측면에서도 중요한 의미를 가진다.
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