데이터 센터 설계 및 계획에서 발생하기 쉬운 9가지 실수

많은 기업들이 확장의 여지가 거의 없거나 전혀 없는 상태로 안전 용량 임계치를 벗어나 운영되고 있습니다. IDC에 따르면 데이터 센터는 평균적으로 구축된 지 9년이 되었습니다. 그러나 가트너(Gartner)에 따르면 7년이 넘은 사이트는 쓸모가 없습니다. 너무 복잡하거나 구식인 데이터 센터는 성장하는 조직에 방해가 되며 때로는 새로운 데이터 센터를 구축하는 것이 유일한 해결책이 됩니다. 성공을 위해서는 시장 진입 속도가 매우 중요하지만, 비즈니스 요구를 적절하게 평가하지 못하는 기업은 가동 시간 성능 목표를 달성하지 못하거나 미래의 비즈니스 요구 사항을 충족하지 못하는 발전성이 없는 데이터 센터를 만들 것입니다.
데이터 구축 및 확장이라는 세계에 진입할 때 중대한 실수를 피할 수 있는 방법은 무엇일까요?

핵심은 데이터 센터 시설을 설계하고 구축하기 위한 방법론에 있습니다. 평방 피트당 와트, 평방 피트당 구축 비용 그리고 계층 수준을 기초로 계획을 세우는 기업이 대부분인데, 이러한 기준은 전체적인 비즈니스 목표나 위험 프로필에 부합하지 않을 수 있습니다. 서투른 계획으로 인해 귀중한 자본이 부실하게 사용되고 운영 비용이 증가할 수 있습니다.

많은 조직이 "스피드와 피드", 친환경 이니셔티브, 동시 보전성, PUE(Power Usage Effectiveness)과 LEED(Leadership in Energy and Environmental Design) 인증을 중심으로 상당한 압박을 받고 있습니다. 의사결정 과정에서 이 모든 기준이 매우 중요하지만 세부 사항에 너무 집중하면 큰 그림을 볼 수 없습니다. 대부분의 기업이 전체론적 접근 방식에 따른 데이터 센터 확장이라는 비즈니스 기회를 놓칩니다.

현장에서 많은 컨설턴트들이 방향 수립을 돕지만 아이디어와 의견을 평가하는 것은 쉽지 않습니다. 필수 용량 요구사항이 1~3메가와트 범위인 조직은 이 위험 범주에 해당될 수 있습니다. 중간 규모 사용자의 핵심적인 특성은 메가와트 규모의 사용자만큼 중요하지만 적절한 확장 계획을 추진하기 위한 내부 기술 전문성이 제한적일 수 있습니다. 그 결과 여러 소스로부터 정보가 과도하게 유입되어 혼란과 서투른 의사결정을 초래할 수 있습니다.

“데이터 센터 소유주들은 많은 문제를 안고 있습니다. 그들의 자산은 매우 중요하지만 통제 불능입니다. 전력 소비에 엄청난 비용이 들고 있는데 시설을 위한 냉각 기능이 부족하고 대규모 정전 위험도 줄일 수 없습니다. 투자를 해서 데이터 센터를 건설한다 하더라도 완공될 때쯤에는 이미 구식이 됩니다.” - Stanford Group

자본 비용에만 집중하는 것은 흔히 범하기 쉬운 실수입니다. 구축이나 확장에 필요한 자본은 충격적일 수 있습니다. 자본 비용을 모델링하는 것은 매우 중요하지만 비즈니스의 핵심이 되는 시설 인프라의 운영 및 유지보수(OpEx) 비용을 포함시키지 않았다면 효과적인 비즈니스 계획의 전체적 과정에 결함이 있는 것입니다.

데이터 센터 OpEx 비용 모델링을 구축하기 위해 필요한 두 가지 핵심적인 요소가 있습니다. 바로 유지보수 비용과 운영 비용입니다. 유지보수 비용은 핵심 시설 지원 인프라 전체의 적절한 유지보수와 관련된 비용으로 OEM 장비 유지보수 계약, 데이터 센터 청소 비용, 개선 수리 및 업그레이드를 위한 하청업체 비용을 포함합니다. 운영 비용은 일별 운영 및 현장 인력과 관련된 비용으로 직원 수준, 직원 교육 및 안전 프로그램, 현장별 운영 문서 작성, 용량 관리, QA/QC 정책 및 절차를 포함합니다. 3~7년간의 운영 및 유지보수(O&M) 비용 예산을 계산하지 못한 경우 현명한 비즈니스 결정을 지원하는 투자 수익률(ROI) 모델을 구축할 수 없습니다.

비즈니스의 핵심이 되는 데이터 센터를 구축하거나 확장하려는 경우, 최선의 접근 방식은 세 가지 기본 TCO 매개변수에 초점을 맞추는 것입니다. 바로 1) 자본 비용, 2) 운영 및 유지보수 비용, 3) 에너지 비용입니다. 구성요소를 하나라도 빠트리면 조직의 위험 프로필과 비즈니스 비용 프로필에 부합되지 않는 모델을 만들게 될 위험이 생깁니다. "구매"하는 것으로 결정하든(코로케이션/호스팅 사용) 내부에서 구축하는 것으로 결정하든, 이 TCO 접근 방식을 채택하지 않음으로 인한 위험은 매우 커집니다.

또 다른 일반적인 실수는 추정 자체에 있습니다. 데이터 센터의 확장이나 구축을 위해 이사회에 재정지원 금액을 너무 낮게 요청하여 실패로 끝나는 경우가 많습니다. 의사결정 흐름은 다음과 같은 형태를 보입니다.

• 자본 요청이 이뤄지고 잠정적으로 승인됩니다. 조사와 파일화를 통해 실제 예산을 수립하기 위한 재정 리소스가 할당됩니다.
• 위 예산 과정을 추진하는 데 시간이 소요됩니다.
• 조사 결과, 최초 예산 요청이 너무 낮았다는 사실이 밝혀집니다.
• 프로젝트가 지연됩니다. 경력에 영향이 미치고, 내부와 외부의 고객과 잠재적 고객에게 서비스를 제공하는 능력에 영향이 미칩니다.
• 이로써 전체 과정을 다시 반복하게 되며 1번 최대의 실수: TCO 접근 방식 채택과 전체론적 재정 모델 구축에 실패합니다.

구축 비용 문제는 쉽게 피할 수 있지만, 3번 함정에 빠진다면 실패할 수밖에 없습니다.

“필수 용량 요구사항이 1~3메가와트 범위인 조직은 이 위험 범주에 해당될 수 있습니다.” - Mike Manos, 업계 전문가

조직을 비용 낭비라는 악순환에 빠지게 하는 실수에는 두 가지가 있습니다. 첫째, 모두가 Tier 3 설계를 원하지만 모두에게 필요한 것은 아닙니다. 둘째, 평방 피트(pt)당 또는 랙당 킬로와트(Kw)에 대한 대부분의 비전은 실제 비즈니스 요구사항에 의해 뒷받침되지 않습니다. “평방 피트당 300와트는 필수”라는 식의 접근 방식은 타당하지 않은 경우가 대부분이며, 과도한 구축은 피해야 합니다. 이는 자본 낭비입니다. 또한 높은 계층의 시설은 O&M 및 에너지 비용을 상승시키며, 이는 적절한 비즈니스 모델과 바람직하지 않은 ROI 를 위한 전체 기반을 형성합니다. 먼저, 올바른 설계 기준과 성능 특성을 먼저 확립하고, 그와 관련된 자본 비용과 운영 비용을 구축하도록 합니다. 이사회를 만나기 전에 재정 모델과 설계 기준을 올바르게 설정했는지 확인합니다. 설계 매개변수에 대한 자세한 정보는 백서 142, "데이터 센터 프로젝트: 시스템 계획"을 참조하십시오.

설계 기준과 성능 특성을 마련하기도 전에 데이터 센터 구축을 위해 완벽한 공간부터 찾는 경우가 많습니다. 이 필수적인 정보를 확보하지 못한 채 여러 현장을 방문하고 검토하는 데 시간을 쏟는 것은 비합리적입니다. 이처럼 "주객전도"된 전형적인 시나리오는 1~3메가와트 범위의 사용자들에게서 가장 많이 발생합니다. 일반적으로 메가 사용자들이 이 분야의 전문가이며 전력 가용성과 비용, 광섬유 케이블, 지리학적 문제(지진, 회오리 바람, 범람원 등)를 고려하는 반면, 기본 사용자들은 비즈니스의 핵심 영역에서 외관을 개조하거나 구축하기 위한 요구에 따른 비즈니스 모델을 가지고 있는 경우가 많습니다. 현장을 성급하게 선정하거나 좁은 지역을 기반으로 선정할 때의 문제는, 이러한 현장이 설계 요구사항에 부합하지 않는 경우가 많다는 것입니다. 예를 들어, 데이터 센터를 고층 사무실에서 두 층 아래에 둔다거나 두 블록 떨어진 곳에 둔다면 편리할 수 있겠지만 비즈니스의 핵심이 되는 데이터 센터에는 수많은 현장 기준이 요구되며 매우 비싼 구축 비용이나 향후 확장을 위한 공간의 제약을 감수하지 않으면 멀티테넌트 공간에서 이를 충족할 수 없는 경우가 많습니다. 백서 81, "업무상 핵심이 되는 시설을 위한 현장 선정"은 이런 중대한 실수를 피할 수 있도록 추가 정보를 제공합니다. 일부 조직은 핵심 IT 인프라를 수용하기 위해 필요한 이중마루의 규모를 현장 탐색의 기준으로 삼습니다. 이는 그 다음의 커다란 실수로 이어질 수 있습니다.

“데이터 센터의 물리적인 설계가 중요하기 때문에, 현장의 운영 및 유지 방식은 현장의 가용성에 대해 더욱 핵심적인 역할을 합니다.” - The Uptime Institute

데이터 센터 시설 인프라 요소를 수용하기 위한 공간의 규모는 상당히 커질 수 있습니다. 매우 강력한 시스템에서 장비를 지탱하기 위한 상층부 바닥은 1:1 수준으로 높을 수 있습니다. 많은 조직이 IT 장비만을 공간 요구사항의 기준으로 삼습니다. 그러나 기계 장비와 전기 장비에 상당한 규모의 공간이 필요합니다. 또한, 많은 조직이 사무 공간, 장비 야드와 IT 장비 보관을 위한 공간이 필요하다는 사실은 간과합니다. 따라서 공간 계획을 세우기 전에 설계 기준을 결정하는 것이 무엇보다도 중요합니다. 공간 계획이 없으면 전반적인 요구를 충족하기 위한 전체 공간을 개념화할 수가 없습니다.

데이터 센터 산업에서는 모듈형 설계의 중요성이 적절하게 홍보되어 왔습니다. 그러나 모듈형 접근 방식을 이용한다고 해서 성공이 보장되지는 않습니다. 모듈형 접근 방식은 자본금을 보존하기 위해 추가 인프라 장비를 "묶음"으로 "적시(Just In Time) 방식"에 따라 추가하는 것을 기반으로 합니다. 조직은 향후 요구를 추측할 때 잘못된 예측을 활용하여 스스로 "막다른 길"에 이르고 있습니다. 모든 것은 바뀔 수 있고, 바뀝니다. 모듈형의 유연한 설계가 장기적 성공의 열쇠입니다. 최상의 평방 피트당 킬로와트/랙 계획이라 하더라도 통합, 인수를 통한 기하급수적 비즈니스 성장 또는 예기치 못한 고밀도 공간으로의 급격한 전환 등으로 인해 쓸모없게 될 수 있습니다. 전기적인 측면에서는, 정전 없이 UPS 용량을 기존 모듈에 추가할 수 있는 능력이 설계에 포함되는지 확인해야 합니다. 기본 구축 기준의 향후 변화를 수용하기 위해 입력 및 출력 분포 시스템을 합니다. 향후 용량 요구를 위한 과도한 규모의 배포 비용은 전체 TCO 모델링에서 중요하지 않습니다. 기계적인 측면에서는, 대부분의 사용자가 적절한 마루 높이와 열복도(Hot isle)/냉복도(Cold isle) 계획을 통해 기존의 주변 냉각을 이용해서 냉각 요구사항을 충족시킬 수 있습니다. 그러나 하나의 고밀도 롤아웃이 모든 것을 바꿀 수 있기 때문에 핵심 설계에서 맞춤형 인랙(In-rack)/인로우(In-row) 냉각 솔루션의 유연하고 중단없는 구현이 이루어질 수 있어야 합니다.

PUE(Power Usage Effectiveness)는 효율성을 촉진하고 측정하는 효과적인 도구지만 폭넓은 에너지 효율성에 대한 주장은 큰 오해를 유발할 수 있습니다. 새로운 구축과 확장을 위한 거의 모든 상황에서 낮은 PUE 확보와 관련된 자본 비용이 존재합니다. 대부분의 경우 조직은 적절한 의도로 PUE 목표를 설정하지만 계산 시 고려해야 할 모든 요소를 염두에 두지 않습니다. 목표에 도달하기 위해서는 자본 비용의 ROI가 무엇인지 완전히 이해해야 하며, 목표 PUE에 관한 TCO는 무엇인지 자문해야 합니다.

PUE, ROI, TCO 간의 불균형을 설명하고 이해하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 다음 세 가지 예를 참고하여 어떤 부분에 실패나 착오가 있었는지 점검해볼 수 있습니다.

• 계산을 위한 "설계 기준일"은 무엇이었는가? "완벽한 날"에 대해 계산 또는 측정되었는가? 아니면, 연평균을 기반으로 계산되었는가?
• 전체 부하 또는 부분 부하 데이터 센터 운영 조건을 기반으로 계산되었는가? 모든 장비 효율 곡선은 부하 프로필에 따라 달라집니다. 실제 운영 조건에서 PUE는 매일 또는 매시간 바뀝니다.
• 마지막으로, 수냉식 냉동기와 공냉식 냉동기의 효율성에 관한 논쟁이 현재 진행 중입니다. 각 애플리케이션에는 낮은 PUE에 대한 "자연 냉각" 또는 "절약장치" 애플리케이션을 위한 여러 옵션이 있습니다. 이 예의 경우, TCO/ROI 비즈니스 결정을 내릴 때는 다음과 같이 자문해야 합니다. 수냉식 솔루션을 위한 보충수와 물 처리 유지보수 요구사항의 비용은 얼마인가? 수냉식 냉각탑을 사용하는 일반적인 2메가와트 데이터 센터에는 하루에 50~60,000갤런의 보충수가 필요하다는 점을 인식해야 합니다.

전반적인 비즈니스 목표를 충족하기 위해 PUE를 유리하게 사용하되 신중해야 합니다. 전반적인 자본 비용과 운영 비용 예산을 정당화하기 위해 계산 공식을 잘못 사용하는 실수를 하지 않도록 해야 합니다.

USGBC(U.S. Green Building Council)에서는 데이터 센터 LEED 기준에 대해 명확한 기준을 아직 설정하지 않았지만 상업용 인테리어 체크리스트를 통해 인증을 획득할 수 있습니다. 흔히 일어나는 세 가지 실수는 다음과 같습니다.

• 자격 획득 기준에 대한 기본적인 내용을 이해하지 못한 경우. 이 경우 위 참조 문서를 보면 해결할 수 있습니다.
• LEED 인증을 후순위로 추구하는 경우. LEED 인증 획득은 설계 개념 단계에서 시작되며 프로젝트 완료 후 공식 인증서로 종료됩니다. 계획 과정을 시작할 때 적격 LEED 전문가 또는 컨설팅 기업을 참여시킵니다.

인증을 받는 것과 관련하여 비용이 소요됩니다. 이러한 관련 비용을 고려하지 않으면 TCO와 비즈니스 결정 계획 과정에 영향을 줍니다.

앞에서도 말했듯이 단순한 것이 최선입니다. 선택한 목표 계층 순위에 관계 없이 효과적인 시스템을 설계하는 방법은 수십 가지가 있습니다. 중복 목표로 인해 복잡성이 지나치게 증가하는 경우가 매우 많습니다. 모듈형 시스템 구축을 위해 여러 접근 방식을 추가하면 상황이 급속도로 복잡해집니다.

내부 인력이나 특정 컨설턴트를 참여시킬 때 가장 중요한 목표는 단순화의 실현입니다. 그 이유는 무엇이까요?

• 복잡성은 더 많은 장비와 구성요소를 의미하는 경우가 많으며, 부품을 추가하면 고장 지점도 추가됩니다.
• 인적 오류. 통계는 다양하면서도 일관적입니다. 데이터 센터가 약화되는 가장 큰 이유는 인적 오류이며, 복잡한 시스템은 운영 위험을 증가시킵니다.
• 비용. 단순한 시스템은 구축 비용을 줄여줍니다.
• 운영 및 유지관리 비용. 이미 언급한 것처럼, 복잡성은 더 많은 장비와 구성요소를 의미하는 경우가 많으며, 증가하는 O&M 비용은 기하급수적으로 늘어날 수 있습니다.
• 끝을 염두에 둔 설계. 대부분의 설계는 서류상으로는 그럴싸해 보이며, 귀사와 귀사의 컨설턴트가 선택한 구성과 그에 따른 예상 가동 시간을 정당화하는 것은 쉽습니다. 그러나 운영 또는 서비스를 수행할 때 설계 측면에서 "보전성"의 요소를 고려하지 않는다면 시스템 가동 시간과 직원 안전에 부정적인 영향이 가해질 것입니다.

많은 데이터 센터의 구축과 확장이 실패로 끝났지만 귀사의 데이터 센터는 성공할 수 있습니다. 이 백서에서 다룬 '데이터 센터 계획에서 발생하기 쉬운 9가지 실수'를 피하면 성공의 궤도에 오를 수 있습니다. 이를 요약하면 다음과 같습니다.

1. 총소유비용에 접근하는 방식으로 시작합니다.
• 비즈니스 비용 프로필과 위험 프로필을 평가합니다.
• CapEx, OpEx, 에너지 비용을 통합하는 모델을 생성합니다.

2. 설계 기준과 성능 특성을 결정합니다.
• 이 기준을 위험 프로필과 비즈니스 목표의 기반으로 삼습니다.
• 이러한 기준을 계층 수준, 위치, 공간 계획을 포함한 설계를 진정으로 결정하는 데 사용하며, 이를 반대로 사용해서는 안 됩니다.

3. 단순하고 유연하게 설계합니다.
• 가동 시간 요구사항에 부합하는 설계를 사용하되, 구축하는 동안 및 운영 과정 전체에 걸쳐 비용을 낮게 유지해야 합니다. 단순함이 핵심입니다.
• 유연성을 설계에 통합하여 예기치 않은 확장을 수용합니다.

4. PUE와 LEED를 기준에 포함시켰다면 일반적인 오해와 각각에 관련된 비용에 대해 알고 있는 것입니다.

TCO 접근 방식을 이용한 적절한 계획을 통해 현재와 미래의 성능 목표와 비즈니스 요구를 충족시키는 데이터 센터 시설을 구축할 수 있습니다.

Mike M. Hagan이 슈나이더 일렉트릭에 합류한 것은 Lee Technologies 인수 직후인 2011년이며, 그 전에는 1988년부터 Lee Technologies에서 일했습니다.

25년 경력의 업계 전문가인 Hagan은 영업 및 마케팅 부문에 고객 중심적 접근 방식을 도입하여 적절한 전략적 솔루션으로 비즈니스 전략을 개발하는 데 집중해왔습니다. 그는 경쟁 우위 확보, 운영 비용 절감, 자본금 보존, 시장 확대 및 수익 증대와 같은 핵심 비즈니스 원칙을 토대로 한 데이터 센터 계획 수립에 전념하고 있습니다.

Hagan은 수많은 백서와 업계 간행물 기사의 저자이며 Tier1, 7x24 Exchange, Data Center Dynamics, AFCOM's, CoreNet Global을 포함한 업계 행사에서 연사로 활발하게 활동하고 있습니다. Lee Technologies에 합류하기 전에 Hagan은 Liebert, Hitachi, SunGard, Danaher Corporation에서 고위 관리직과 영업직을 역임했으며 오하이오 주 옥스포드의 마이애미 대학에서 제조 공학 학사 학위를 받았습니다.

John Lusky는 Lee Technologies Service Group의 설계/건축 부서의 전기공학 담당 책임자이며 현재 데이터 센터 환경과 관련된 핵심 전력 시스템의 평가와 설계를 책임지고 있습니다.

산업 시설 제어 및 핵심 전력 시스템의 설계, 건설, 통합, 설치 분야에서 14년 이상의 경력을 보유한 John은 엔지니어링 분야의 현재에 끊임없이 도전하고 있습니다. 공정 제어 및 산업 자동화 분야에 대한 광범위한 배경지식을 통해 그는 다양한 제어 시스템을 심층적으로 이해하고 있으며 핵심적인 환경의 다양한 사례에 걸쳐 높은 중복도의 시스템에 존재하는 상호작용에 대한 통찰력을 보유하고 있습니다. John은 부하가 증가함에 따라 모듈 방식으로 시스템을 확장할 수 있는 매우 강력하면서도 비용 효율적인 다수의 솔루션을 개발했습니다.

데이터 센터 환경의 구축과 유지보수 활동에 대한 정교한 이해는 John이 구축 중에 문제를 최소화하고 향후 유지보수 활동이 쉽게 수행할 수 있도록 합니다. 그는 고객의 요구를 기존 설계에 맞추는 것이 아니라 고객과 긴밀하게 협력하여 특정 용구를 파악합니다. 또한, 정기적으로 고객과 협력하여 총소유비용 모델링, 현장 선정, PUE/LEED 이니셔티브에 대한 이해를 돕습니다.

Tuan Hoang(P.E.)은 Lee Technologies의 관리 엔지니어로서 데이터 센터 솔루션을 개발하는 설계 및 엔지니어링 팀을 이끌고 있습니다. Tuan은 컴퓨터급 공기 조화 시스템, 냉각장치, 타워와 가습을 포함한 핵심적인 여러 HVAC 시스템의 평가와 설계를 책임지고 있습니다. 2005년에 Lee Technologies에 합류하기 전에 Tuan은 Northrop Grumman 및 MEP 회사와 함께 미국 해군 항공모함을 위한 핵심 냉각 및 환기 시스템을 설계했습니다.

10년 경력의 핵심 냉각 시스템 전문가인 Tuan은 다양한 접근 방식을 핵심 시스템 설계와 데이터 센터 산업에 도입합니다. 시설 평가, 예상되는 향후 성장 계산 및 솔루션에 걸쳐 다양한 경험을 보유한 그는 개발 단계의 원활한 이행을 지원합니다.

Scott Walsh(P.E., LEED A.P.)는 Lee Technologies Service Group의 설계/건축 부서의 LED 공인 전문 엔지니어입니다. Scott는 현장 조사 및 검증, 장비 선택 및 사양, 부하 계산, 설계 문서의 규정 준수 검증, 초안 작성, 건설 공사 문서 작성, 현장 조율 등의 책임을 맡고 있습니다.

데이터 센터 산업 분야에서 7년 이상의 경력을 가진 Scott의 전문성에는 기계 설계, 요구사항 분석, LED 프로젝트 계획, 전략적인 보호 계획, 엔지니어 개발, 데이터 센터 프로젝트 관리가 포함됩니다. 그는 광범위한 LED 데이터 센터 프로젝트를 위한 설계를 개발하기 위해 PUE를 사용한 전문적 경험을 보유하고 있습니다.