Sustainable Computing: Filtering the Greenwashing

아티클
08/24/2016

지속 가능한 컴퓨팅그린워싱 가려내기

Dave Ohara

절전, 우수 효율성 등을 내세우며 판매되는 소위 그린(Green) 제품과 솔루션이 크게 늘고 있습니다. 시장에서 이러한 마케팅 활동은 무엇이 진정 환경 친화적인가에 대한 혼란만 가중시키는 형국입니다. 갖가지 제품의 사양에 대한 평가가 이루어졌더라도, 환경 문제가 이렇게 중요한 상황에서

어떤 장비를 사용할 것인지 IT 전문가가 판단하기가 (불가능하지는 않더라도) 쉬운 일이 아닙니다. 어떤 데모에서든 상당한 에너지 절약 효과가 항상 강조되므로, 이러한 ROI(투자 수익률) 덕분에 업그레이드의 타당성을 입증하기가 쉽겠다고 생각하기 마련입니다. 결국 에너지 절약 제품이라면 TCO(총 소유 비용)가 줄어들어야 합니다.

유형을 막론하고 여러 기업들이 거의 모든 제품에 환경 레이블을 부착하고 그린 솔루션에 대한 최근의 관심을 이용하는 행보는 "그린워싱(greenwashing)"이라는 개념까지 탄생시켰습니다. 이는 환경 보호 효과를 과장하여 내세우는 것을 가리킵니다. 그렇다면 에너지 절약의 진실은 무엇입니까? 가정에서 에너지 효율성이 높은 전구를 설치하는 것처럼 명확하지는 않습니다.

지속 가능한 IT에 관한 관심이 높아지고 환경 친화적 IT 장비 시장이 확대되면서 많은 사람들과 기업들은 에너지 효율적인 랩톱, 데스크톱과 서버를 배포하고 가상화를 통해 전력 소비량을 줄인다는 최종적인 성과에 매달리고 있습니다. 그러나 지금까지 구입했던 제품과 솔루션의 진정한 가치를 평가하는 에너지 감사를 실시하는 곳은 드문 편입니다.

프로덕션 환경을 적극적으로 측정하는 것이 이상적인 시나리오이지만, 이 역시 많은 비용이 들 수 있습니다. 프로덕션 환경에서 측정할 준비가 되지 않았다 하더라도 가급적 서둘러, 성능 및 평가 테스트 환경에서 에너지 감사를 실시함으로써 진일보할 수 있습니다. 대부분의 기업들은 구매에 앞서 장비를 테스트하고 평가하는 일을 담당하는 실험실이나 그룹이 있습니다. 여기서 에너지 성능을 테스트 기준 중 하나로 추가한 다음, 구매 결정을 내릴 때 제조업체가 제시하는 수치에 의존하기 보다는 그 테스트 결과를 반영하면 됩니다. 따라서 테스트 과정에서 장치 전력 소비 데이터베이스를 직접 작성합니다. 그렇게 하면 그린워싱을 배제하고, 실제로 효과가 있는 제품과 솔루션을 찾아낼 수 있습니다.

물론 실제 부하 상태에서의 정확한 운영 수치를 얻고 싶다면 프로덕션 환경에서 모니터링을 실시해야 합니다. 더 빨리 프로덕션 환경 모니터링을 시작할수록 기업 및 기업의 수익성에 이익이 될 것입니다. 이 프로세스는 기업의 장기적인 성공에 중요한 역할을 할 것입니다.

수치의 필요성

이상적인 경우라면 실제 사용자 부하에서 하드웨어 장치의 전력(와트) 대비 성능을 평가하는 독립적인 테스트가 실시될 것입니다. 그러나 아직 업계는 그와 같은 테스트를 개발하고 보급한지 얼마 되지 않았습니다. 그리고 SPEC Power 벤치마크와 같이 현재 제공되는 테스트는 아직 초기 단계에 있습니다. 이러한 에너지 테스트가 얼마나 효과적일 것인가도 미지수입니다. 그러나 여느 테스트와 마찬가지로 제조업체들은 최적의 테스트 결과를 얻기 위해 장비를 수정하는 방법을 습득할 것입니다.

경험이 풍부한 IT 전문가들은 테스트 환경에서 실시한 검사에 의문을 제기하기 시작했습니다. 자동차 회사들이 도로 주행 성능 테스트에 가장 좋은 차를 보내는 것처럼, IT 공급업체들도 효율성이 가장 우수한 장비 구성으로 에너지 테스트를 치를 것입니다.

가상화의 이점을 입증할 서버 통합이 전혀 구현되지 않은 상태에서 과도하게 프로비저닝된 일군의 서버들을 비교하는 데 가상화 테스트가 이용되는 것과 마찬가지입니다. 공급업체들은 가상화를 비롯한 에너지 절약 프로젝트에서 발생할 수 있는 반동 효과와 같은 문제를 제대로 언급하지 않습니다. 근본적으로, 에너지 효율성으로 비용이 감소하면 그에 대한 반응으로 수요가 증가하고 결국 에너지 사용을 부추겨 사용량이 증가하게 됩니다. 가상화와 같이 절대적인 에너지 절약 효과를 내세우는 솔루션을 평가할 때 비판적인 시각으로 꼼꼼하게 살펴야 합니다. 모든 구성 요소가 제대로 연동하며 기능을 수행하는지 그리고 시간이 경과하면서 어떠한 연쇄 작용이 발생할 것인지 확인해야 합니다.

그렇다면 귀사의 환경에 적합한 경로를 어떻게 찾습니까? 유료로 평가를 시행해 줄 컨설턴트는 많습니다. 그러나 이 방법의 단점도 몇 가지 있습니다. 효율성과 관련된 전문 지식을 외부인에게 넘기는 것을 정말 원하십니까? 장기적인 계약을 체결하여 자신의 서비스에 대한 의존도를 높이려는 컨설턴트에게 모든 것을 맡기고 싶으십니까?

이를 대규모의 프로젝트로 발전시켜 수십 명의 인원을 참여시킴으로써 귀사 환경의 지속 가능성 전략을 결정할 수도 있습니다. 환경 중 어느 한 영역만 선택하여 측정하는 것은 피해야 합니다. 그 영역이 맞을 것 같다고 해도 임의적인 조치에 불과하므로 이 방법은 의미가 없습니다. 어디서 에너지 소비가 발생하며 어디서 효과를 낼 수 있는지 정확하게 분석해야 합니다.

에너지 사용량 측정

새로운 관점에서 현재의 상황을 살펴봐야 합니다. IT 전문가들은 어떤 하드웨어가 제대로 작동하지 않을 때, 예를 들어, 서비스가 중단될 경우 이를 알아냅니다. 그러나 전력 소비 측면에서 어떤 하드웨어가 제대로 작동하지 않는 경우는 어떻습니까? 대부분의 조직에서는 에너지 효율성의 기준선을 설정할 데이터가 없으므로, 그러한 상황은 감지되지 않을 것입니다.

그렇다면 이러한 수치를 어떻게 얻을 수 있습니까? 에너지 책임자(energy czar)의 필요성을 제기하는 이들도 있습니다. 그러나 이 방법을 위해서는 전력 문제에 관한 기술 전문가가 회사 곳곳을 돌아다니며 조사할 수 있어야 합니다. 더 간단하면서도 실현 가능한 방법 중 하나는 성능 테스트 환경의 기존 기능에 에너지 측정 도구를 추가하는 것입니다.

다양한 에너지 측정 장치가 보급되고 있습니다. 안타깝게도, 현재로서는 IT 성능 테스트 환경에 완벽하게 들어맞는 장치가 없습니다. 가장 기본적인 장치로는 Watts Up Pro가 있습니다. 이 USB 장치는 120V의 인라인 전력을 측정합니다. 또 다른 장치인 Smart-Watt는 네트워크 연결이 가능한 전력 소비 장치로서 100-240V와 15-30암페어 범위를 지원합니다. Smart-Watt 장치를 온도 및 습도 센서와 함께 사용하면서 환경 요인을 측정할 수도 있습니다. 그리고 Extech Appliance Tester 380801 및 Fluke 345 Power Clamp와 같은 산업용 전력 분석 장치도 있습니다. 테스트 환경의 필요 사항을 해결할 때 이와 같은 장치는 어려움 없이 구할 수 있습니다.

역률

전력 측정 초보자라면 역률(power factor)의 개념을 이해하는 것이 중요합니다. AC 전기 시스템의 역률은 유효 전력(real power) 대비 피상 전력(apparent power)의 비율로 정의되며, 0 ~ 1 범위의 수치로 표시합니다. 유효 전력(와트)은 회로가 기능을 수행하기 위한 용량입니다. 피상 전력(VA)은 회로상의 전류와 전압의 곱입니다.

왜 역률이 중요한지 의문이 생길 수 있습니다. 그림 1을 살펴보시기 바랍니다. 이 사진은 랩톱, 전구와 콘덴서의 에너지 효율성을 비교하는 데 사용되는 Smart Works의 에너지 모니터링 장치입니다. 전구는 50와트 부하와 50VA이므로 역률이 1.0입니다. 순수 용량성 부하의 콘덴서는 2와트의 부하와 193VA를 발생시키므로, 역률이 0.01입니다. 랩톱은 22와트의 전력을 소비하지만 48VA로 측정되므로 역률은 .47이 됩니다. 랩톱의 역률이 낮은 것은 아마도 목표 제조 원가를 맞추기 위해 비효율적인 전원 공급 장치 설계를 적용했기 때문입니다.

그림 1 랩톱, 전구와 콘덴서의 전력 소비(크게 보려면 이미지 클릭)

에너지 효율성에 대한 관심이 고조되는 가운데 공급업체들은 예상 조건에서 전원 공급 장치의 성능을 높일 방안을 모색하는 중입니다. 기존 장비의 역률을 새 장비의 역률과 비교할 경우, 더 효율적인 전원 공급 장치를 사용하고 역률이 높은 솔루션을 선택하면 어느 정도의 전기 용량을 추가로 확보할 수 있습니다.

프로덕션 환경에서의 측정

성능 테스트 환경에서 결과를 측정하는 것은 프로덕션 환경에서의 성능을 예측하는 데 목적이 있습니다. 프로덕션 환경에서 에너지 소비를 측정할 경우 모든 장치를 측정하는 데 드는 비용이 문제가 됩니다. 그러나 프로덕션 환경의 전력 측정 비용을 줄이는 전략 중 하나는 전력 분배기(PDU)에서 측정하여 여러 장비의 측정값을 합산하는 것입니다. 그림 2는 PDU의 에너지 측정값을 보여 줍니다. 하나의 PDU에 동일한 여러 장비가 연결된 경우입니다. 서버당 평균 소비 전력을 계산할 수 있으므로, 이 측정 방법으로 프로덕션 환경의 소비 전력 수치를 구하는 것이 가능해집니다.

그림 2 PDU에서의 측정(크게 보려면 이미지 클릭)

각 장비가 측정되므로 이 전력 정보를 구성 관리 데이터베이스로 통합해야 합니다. 이 작업이 너무 어렵다면 직접 데이터베이스를 작성하거나 적어도 Excel® 스프레드시트에서 장치와 그 소비 전력을 목록으로 작성할 수 있습니다. 장치를 추가해 가면서 다른 장치의 추정치를 입력하고 전체 전력-용량 계산식을 작성할 수 있습니다. 에너지 효율적인 신형 서버는 피크 상태가 아닌 유휴 상태에서 전력 부하의 절반 미만을 소비한다는 사실을 명심하십시오. 그리고 쓸모 없는 솔루션을 실행하고 있는 구식 서버가 있다면, 이 구식 서버는 유휴 상태이더라도 상당량의 전력을 소비할 것입니다. 이는 소비 전력을 줄이는 데 가장 손쉬운 대상 중 하나입니다.

개선 노력을 계속 이어가려면 데이터 센터에서 사용하는 랙 단위 소비 전력을 계산하는 것이 다음 단계입니다. 또한 환경을 변경할 때 전력 및 냉방 용량을 반드시 확인해야 합니다. 시간이 흐르면서 장비가 차지하는 공간뿐 아니라 필요 전력의 기준에서 장비를 평가하기 시작할 것입니다. 공간은 정적이고 가시적이므로 쉬운 개념입니다. IT 전문가들은 1U, 2U 및 4U 서버에 대해 어려움 없이 얘기할 수 있지만, 200와트 서버와 450와트 서버를 비교하기 시작하면 동일한 IT 전문가라도 대화하기가 쉽지 않을 것입니다. 이는 IT 장비에 대한 새로운 언어가 되었으며, 이 점은 오늘날 데이터 센터에서 분명하게 드러납니다. 최대 전력 용량에 도달했음에도 불구하고 추가 장비용 공간이 넉넉한 곳이 많습니다.

Microsoft Enterprise Engineering Center

최근 Microsoft Enterprise Engineering Center(EEC)는 시설에 대한 전력 측정 기능을 도입했습니다. 미국 워싱턴주 레드먼드의 Microsoft 본사에 위치한 EEC(microsoft.com/windowsserver/evaluation/eec/default.mspx)는 가장 복잡한 컴퓨팅 환경도 검증할 수 있는 최첨단 시설입니다.

4천만 달러 이상의 하드웨어와 네트워킹 장비를 갖춘(그림 3 참조) EEC에서는 아무리 복잡한 실제 프로덕션 환경도 재현할 수 있습니다. 이 그룹은 대표적인 네트워킹, 스토리지 및 클라이언트/서버 솔루션 공급자와 손 잡고 다양한 최첨단 기술과 레거시 플랫폼을 제공합니다. 각 테스트가 고객의 현재 환경을 정확하게 반영하는 것을 목적으로 합니다. 이 곳에서 가장 최근에 개발 중인 서비스는 솔루션의 소비 전력을 보고하여 전력 대비 성능 벤치마크를 제공하는 것입니다.

그림 3 EEC 실험실에 늘어선 장비의 열 중 하나(크게 보려면 이미지 클릭)

지난 몇 년간 EEC는 많은 데이터 센터 운영자가 장비에 전력과 냉방을 제대로 공급하지 못하는 상황을 목격했습니다. 최첨단 장비는 전력 밀도가 높아 시설에 더 큰 부담으로 작용하곤 합니다. EEC 팀은 전력 및 냉방 인프라를 업그레이드하는 데 드는 비용과 시간을 직접 경험했습니다. 더 효율적이고 경제적인 운영을 위해 EEC는 장치당 전력을 측정하는 기능을 추가했습니다.

EEC에서 사용 중인 일부 도구와 장비는 이 기사가 작성되던 시점에는 출시되지 않았습니다. 새로운 솔루션이기 때문에 EEC는 앞으로도 고객, 공급업체 및 Microsoft 개발 팀과 협력하면서 더 우수한 기술을 개발할 것입니다. EEC는 지금까지의 개발에 적용했던 방식을 고객과 직접 공유하면서 조기에 피드백을 받고 또한 고객이 직접 벤치마크를 마련할 수 있도록 지원합니다.

그리고 명확한 결과를 전제로 하지 않습니다. EEC는 EEC 성능 테스트 환경에서 에너지 모니터링 기능을 활용하면서 얻은 흥미로운 결과 중 일부를 공유했습니다.

장치를 끄더라도 소비 전력이 예상만큼 감소하지는 않습니다(그림 4 참조). 전원을 껐지만 플러그를 계속 꽂아 놓은 서버 하드웨어 장치가 100와트의 전력을 소비한 사례도 있었습니다. 이는 많은 이에게 놀라운 결과였으며, EEC는 이 설정으로 여러 차례 테스트를 반복했습니다. 결국 적외선 온도계를 사용하여 입력/출력 콘센트 온도를 측정했는데, 이 장치가 꺼진 상태에서 100와트를 소비한다는 사실을 확인했습니다.
소프트웨어가 전력 소비에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 동일한 네트워킹 스위치(하드웨어 및 BIOS 구성 동일)에서 서로 다른 네트워킹 소프트웨어를 실행한 결과, 21%의 소비 전력 차이가 나타났습니다. 보안 및 모니터링 도구처럼 더 많은 프로세서와 기능이 활성화되는 고급 솔루션이 더 단순한 일반 솔루션보다 소비 전력이 더 높은 경우가 많았습니다.
가상화 시나리오에서 EEC는 특정 하드웨어에서 전력 대비 성능이 극대화되는 시점을 파악하기 위해 I/O 사용률 및 CPU 사용률 대비 소비 전력을 측정했습니다. CPU 사용률에 한정하여 초점을 맞추면 물리적 시스템에 지나치게 많은 가상 시스템이 로드되어 사실상 전력 대비 성능이 저하된다는 사실을 EEC는 밝혀냈습니다.
예상대로 밀도가 높은 장치는 더 많은 전력 및 냉방 문제를 야기합니다. 고밀도 시스템을 배포할 경우, 가급적 일찍 전력 및 냉방 시설 담당자와 상의해야 합니다. 해당 환경에 전력 공급이 제한적이라는 사실을 알고 있다면, 프로덕션 환경에서 그러한 장치에 자체 전력 모니터링 장치를 설치하는 것을 고려할 만합니다.
이중 전원 공급 장치는 단일 전원 공급 장치보다 훨씬 많은 전력을 소비할 수 있습니다.
구성이 동일하고 외관상 똑같아 보이는 하드웨어가 소비 전력이 크게 다를 수 있습니다. EEC 담당자가 실제로 하드웨어가 동일하게 구성되었는지 재확인할 만큼 큰 차이가 관찰되었습니다.
제품에 표시된 전력 등급은 실제 소비 전력 수치가 아니라 전원 공급 장치의 정격 용량입니다.
지식을 수집하고 자료를 비교하기 위해 장치 및 하위 구성 요소별로 소비 전력 테스트와 그 결과에 대한 데이터베이스를 구축하고 유지 관리하는 것이 중요합니다.
같은 양의 RAM도 다르게 구성하면 에너지 소비량이 달라집니다. 일반적으로 DIMM 수가 적을수록 소비 전력이 줄어듭니다(예: 4 x 2GB DIMM과 8 x 1GB DIMM). 그러나 더 적은 수의 DIMM이 더 많은 전력을 소비한 경우도 있었습니다.

그림 4 전원을 켜고 껐을 때의 소비 전력 비교(크게 보려면 이미지 클릭)

요약

성능 테스트 환경에 소비 전력을 측정하는 기능을 추가함으로써, 장치별 소비 전력 정보를 정확한 실제 부하 수치와 함께 관리하는 데이터베이스를 직접 만들 수 있습니다. 이러한 솔루션을 배포할 때 폐회로 피드백(closed-loop feedback) 방식으로 결과 감사를 실시하여 성능 테스트의 정확성을 검증해야 합니다. EEC에서 자체 측정 테스트를 실시하여 확인한 것처럼, 그린워싱을 걸러내고 진실을 발견하는 데 도움이 될 몇 가지 흥미로운 사실이 있습니다.

성능 테스트 환경에서의 이러한 측정 방법은 시장 전체에 영향을 미쳐 실제로 가장 에너지 효율성이 높은 제품을 찾아내는 노력으로 이어질 것입니다. 그리고 시간이 흐르면서 제조업체들은 자신의 에너지 절약 주장을 뒷받침할 더 정확한 데이터를 제시할 필요성을 깨닫게 될 것입니다. 물론 IT 전문가들이 장치당 전력(와트)을 일반적인 구매 기준으로 삼는 때도 올 것입니다. 이는 특히 서버를 대량 구입하는 기업에서 보편적인 관행으로 정착되어야 합니다. 한편 귀사도 지금부터 전력을 귀중한 IT 리소스 중 하나로 인식함으로써 이러한 흐름에 앞장설 수 있습니다.

데이터 센터의 냉방 관리

데이터 센터 냉방에는 에너지 소비를 줄일 기회가 무궁무진합니다. 데이터 센터에서 얼마나 많은 열이 발생하며 하드웨어의 온도를 낮추기 위해 얼마나 많은 에너지가 사용되고 있는지 알게 되면 놀랄 수 밖에 없습니다. 그러나 효과적으로 냉방을 관리하고 문제를 바로잡으며 더 효율적인 냉방 솔루션을 개발하고 싶다면, 온도 모니터링 솔루션이 필요합니다. Microsoft 데이터 센터에서 사용하는 솔루션을 고려해 보십시오.

Microsoft Research에서는 온도 조절 성능을 높이고 다양한 냉방 개선 조치를 평가할 수 있는, 데이터 센터용 온도 센서 네트워크를 구축했습니다. 예를 들어, 한 Microsoft 데이터 센터에서는 더운 공기와 찬 공기의 분리 효과를 높이기 위해 통로 끝에 에어 커튼을 설치하고 평가를 실시했습니다. 커튼을 설치하자 일부 서버에서 과열 경보를 보내기 시작했습니다. 물론 운영 엔지니어는 찬 공기를 더 많이 공급하기 위해 냉방 시스템의 공기 흐름을 늘렸습니다. 하지만 놀랍게도 더 많은 서버가 과열 경보를 보내기 시작했습니다. 그리고 이 서버들은 모두 랙의 맨 아래에 있었습니다. 아시다시피 이중 바닥형(raised-floor) 냉방 시스템에서는 아래쪽의 온도가 가장 낮습니다.

엔지니어들은 랙의 상단으로 갈수록 온도가 내려가고 랙의 맨 아래가 가장 뜨겁다는 사실을 센서 네트워크를 통해 확인했습니다. 그리고 이들은 랙의 맨 아래와 바닥 사이의 뜨거운 통로에서 더운 공기가 나오고 있음을 깨달았습니다. 베르누이의 법칙이 작용한 것입니다. 랙의 아래쪽을 밀봉하고 공기 흐름의 속도를 낮춤으로써 이 과열 문제를 쉽게 해결했습니다.

이는 Microsoft Enterprise Engineering Center가 성능 테스트를 실시하면서 수집하고 분석한 데이터의 한 예입니다. 따라서 최근 EEC는 배포 테스트 준비가 완료되었음을 Microsoft Research에 알렸습니다. 하루도 채 되지 않아 10개의 랙에 시스템이 배포되었고, 불과 1시간 만에 설치가 완료되었습니다. 이제 EEC는 냉방 문제 그리고 하드웨어 성능과의 관계를 연구하고 더 정확하게 이해할 수 있게 되었습니다.

물론 모니터링만으로는 문제가 해결되지 않습니다. 해결 가능한 문제 영역을 찾아내고, 변경하며, 다양한 솔루션을 평가하여 기대한 결과를 내놓는지 확인할 수 있어야 진정한 가치가 실현됩니다. 결론적으로, 귀사는 새로 도입한 냉방 솔루션 때문에 예기치 않게 랙이 과열될 때 속수무책인 처지에 놓이는 것을 원치 않을 것입니다.

Dave Ohara는 26년간 기술 전문가로 활동해 왔습니다. 현재 그는 그린 프로젝트를 시행하는 여러 기업을 위해 일하고 있습니다.

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