Nedo는 2008 년에 시작된 Green IT 프로젝트의 결과 중 하나이며 에너지 절약 기술을 하나로 묶는 차세대모듈 식 바카라 양방터 센터건설되었습니다 우리는 고전압 DC 전원 공급 장치 기술, 서버 액체 냉각 기술, 녹색 클라우드 운영 기술 및 바카라 양방터 센터 모델링 및 평가 기술을 포함하여 지금까지 개발 된 에너지 절약 기본 기술을 결합하여 새로 개발 된 외부 공기 소개 기술 (특허 보류 기술)을 결합하여 에너지 사용 효율성을 최적화하고 이전의 전체 전력 바카라 양방터 (전력 소비)에 의해 전체 전력 소비가 감소 될 수 있음을 확인합니다 차세대 모델의 경우 비교를 위해 196kW 이하로 만들어졌습니다) 또한 상업용 전력 공급이 제한 될 때 바카라 양방터 센터를 한도 내에서 효율적으로 운영 할 수있는 운영 기술을 개발할 것입니다
전력 절약은 바카라 양방터 센터에서 필수 기술이되었으며, 클라우드 컴퓨팅의 확산으로 지진 이후 수요가 증가하고 있습니다 기술을 지속적으로 개발함으로써 우리는 지속 가능한 사회의 실현에 계속 기여할 것으로 예상됩니다
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차세대 모듈 식 녹색 바카라 양방터 센터의 구조 다이어그램 |
최근 몇 년 동안 정보 배포의 핵심 인 바카라 양방터 센터의 전력 소비와이를 구성하는 IT 장비는 빠르게 증가하여 문제를 일으켰습니다 또한 2011 년에 발생한 대지 일본 지진의 영향으로 인해 전기 사용에 대한 제한이 부과되었으며 전력 저축 요청이 널리 발행되었습니다 반면, 정보 시스템의 클라우드 컴퓨팅, SNS (Social Networking Services) 및 빅 바카라 양방터와 같은 새로운 바카라 양방터를 사용하면 바카라 양방터 확장이 계속됩니다 지속 가능한 사회를 실현하려면 바카라 양방터 센터의 전력 소비를 크게 줄이는 것이 필수적입니다
전통적으로, 바카라 양방터 센터 건설에서 IT 장비, 에어컨 장비, 전원 공급 장치 및 건물은 다른 운영자가 설정 한 다른 대상으로 설계, 제조 및 건설되었습니다 결과적으로 바카라 양방터 센터 전체는 에너지를 효율적으로 사용할 수 없었습니다 예를 들어, IT 장비 디자이너는 작은 공간에서 더 많은 기능을 통합하기 위해 고밀도 장착을 구현했으며, 공기가 충분한 공간에서 흐르는 상황을 덮기 위해 많은 양의 공기를 흡입 할 수있는 강력한 팬을 포함하도록 설계되었습니다 또한 장비 설계자는 열 런 어웨이 서버로 인한 재난 발생에 대해 매우 우려했으며, 종종 여분의 공간이있는 에어컨 시설을 설계했습니다 반면에, 각 운영자가 전력 절약의 필요성이 점점 더 인식되고 있으며, 바카라 양방터 센터 전체로 볼 때 에너지 효율이 높은 제품을 만들기 위해 개별 기술이 구현되고 있지만 전력 소비를 줄일 여지가 많다
에너지 절약 기술을 통합하여 전력 소비를 크게 줄이고 전기를 절약 할 수있는 차세대 모듈 식 바카라 양방터 센터는 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (AIST)의 쓰쿠바 센터 내에 건설되었습니다 개발 된 모듈 식 바카라 양방터 센터에는 다음과 같은 기능이 있습니다
(1) 액체 냉각 사용 팬이없는 서버
바카라 양방터 센터의 서버 축적 밀도가 매년 증가하고 있으며, 몇 년 전 2 ~ 6kVA 인 랙 당 전력 소비는 최근 몇 년 동안 8 ~ 20kVA에 접근하고 있습니다 서버 내부에서 생성 된 열은 일반적으로 서버 내부의 팬에 의해 서버 외부에서 가열됩니다 랙 당 서버 통합이 증가함에 따라 바카라 양방터 센터의 서버 룸으로 방출되는 열은 매우 거대 해지고 바카라 양방터 센터 외부의 공기에 분산 된 열을 방전하려면 강력한 공기 냉각 장치가 필요합니다 따라서 공기보다 열전도율이 높을 수있는 액체를 사용하여 서버 룸에 배출하지 않고도 열을 효율적으로 제거하는 방법을 채택했습니다
이번에는 Sohki Co, Ltd가 개발 한 액체 냉각 재킷이 Nedo Green IT 프로젝트의 일부로 기성품 서버에 설치되었으며 대부분의 열은 냉각수를 사용하여 서버에서 제거됩니다 (그림 1)
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그림 1 기성품 서버 및 액체 냉각 된 팬리스 서버 |
서버가있는 모듈 내부의 바닥에서 랙을 통해 서버로 냉각 액체를 서버로 순환 할 수있는 시스템이 생성되었으며 냉각탑에서 물로 가열 된 물로 가열 이로 인해 모듈 내부의 공기로 소량의 열이 방출됩니다 또한 소량의 공기 흐름으로 서버 내부의 열을 제거 할 수 있으므로 많은 내장 서버 팬이 더 이상 필요하지 않아 전력 소비가 줄어 듭니다
(2) 야외 공기 소개가있는 에어컨리스 바카라 양방터 센터
액체 냉각 시스템이 도입되면 서버에서 모듈로 방출되는 열의 양은 소량으로 감소되었습니다 외부 공기의 사용은이 열을 사용하여 모듈 외부에서 배수하기로 결정했으며 AIST 및 NTT 시설은 녹색 장치 (그림 2)라는 외부 공기 도입 장치를 설계했습니다 공기가 큰 팬으로 모듈로 펌핑되도록 설계되어 공기압의 차이로 인해 공기가 흐르도록합니다 녹색 유닛이 안에 있습니다Vaeration Cooler、열교환 기, 제습기가 설치 되고이 장치를 사용하면 서버가 외부 공기의 환경 조건에 따라 필요한 온도, 습도 및 공기량으로 공기를 보낼 수 있습니다 여름에는 증발 냉각에 의해 온도가 감소하고 서버의 열 함유 공기는 바깥쪽으로 직접 방출됩니다 겨울에는 서버에서 배기 가스가 서버를 공급하기 위해 순환되며 녹색 장치 내부의 외부 공기와 열이 교환됩니다 봄과 가을은 여름과 겨울 운전 방법을 결합한 혼합 모드로 작동합니다 이 장치를 사용하면 일본의 계절 변화를 포함하여 대부분의 외부 공기 조건에서 에어컨 (에어컨)을 사용하지 않고 서버를 냉각시킬 수 있으며 대형 팬으로 작동되므로 냉각에 필요한 전력을 크게 줄일 수 있습니다
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그림 2 녹색 단위 이미지 및 공기 흐름 |
(3) DC 전원 공급 장치 및 전원 적응 제어 기술 (운영 장치 번호 제어)
전통적인 바카라 양방터 센터에서는 무정전 전원 공급 장치 (UPS)를 통해 IT 장비를 공급하는 AC 전원 시스템이 주류가되었지만 UPS는 정전시기에 스토리지 배터리를 백업으로 사용하기 때문에 AC 및 DC를 반복적으로 변환해야합니다 또한 IT 장비는 교대 전류로 구동되지만 IT 장비 내의 CPU 및 기타 장치는 DC에 의해 구동되므로 전원 공급 장치 (PSU)를 사용하여 교대 전류에서 DC로 변환해야합니다 이러한 방식으로 볼 수 있듯이, AC 전력 시스템은 많은 수의 변환 단계를 가지고 있으며, 이는 전력 손실이 높음을 의미합니다 (그림 3의 선원 수가 변환을 수행하는 섹션) 또한 전원 시스템의 전원 공급량은 충분한 공간을 제공하기 위해 IT 장비보다 더 커야하지만 실제 IT 장비는 최대 전력 소비보다 전력이 낮은 전력으로 작동하므로 전원 공급 장치 시스템은 비효율적 인 전원 공급 영역에서 작동합니다
NTT 시설, Mitsubishi Electric 및 Nagasaki University는 이제 전원 공급 장치 시스템을 DC로 변환하여 전체 시스템의 전환 단계의 수를 줄이고, 대략 380 V의 전원 공급 제어를 통해 전력 공급 시스템의 효율성을 개선하여 전원 공급 시스템의 효율성을 향상 시켰습니다 IT 장비의 전력 소비로 항상 높은 작동 효율을 달성합니다 (그림 4) 이 제어 기술은 DC 전원 공급 장치 시스템과 높은 선호도를 가지고있어 IT 장비의 운영 상태에 따라 안정적인 작동을 유지하면서 최대 에너지 절약을 달성 할 수 있습니다
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그림 3 AC 전원 공급 시스템 및 DC 전원 공급 장치 시스템의 변환 단계 수 |
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그림 4 전력 적응 제어 기술 |
(4) 바카라 양방터 센터에 대한 전력 절약 작업 및 전력 절약 조치
기존 바카라 양방터 센터에서 사용자에게 서비스 수준이 낮은 것을 피하기 위해 사용자가 액세스 할 수없는 경우에도 모든 IT 기기가 항상 전원을 켤 수있었습니다 그러나 지진이 발생한 후 전력 소비와 에너지 절약에 대한 수요를 줄이는 최근의 사회적 상황을 충족시키기 위해서는 불필요한 IT 장비의 전원 공급을 줄이고 에너지를 절약해야합니다
이번에 개발 된 바카라 양방터 센터는 많은 수의 서버가있는 분산 스토리지로 구성되며 바카라 양방터는 상호 배타적입니다복제가 있습니다 사용자 액세스에 응답하는 서비스를 제공합니다 사용자 액세스가 많으면 레플리카가있는 모든 서버가 성능을 유지하기 시작하지만 액세스가 적은 경우 필요한 서버가 남아 있고 나머지 서버의 전원이 줄어 듭니다 정지 된 서버의 바카라 양방터 업바카라 양방트는 전원이 다시 켜질 때 바카라 양방터 업바카라 양방트 정보를 동기화하여 수행됩니다
또한 지진 후 전원 공급 장치가 10-15%감소 될 수 있으며 사용자의 액세스 수에 관계없이 전력 소비를 줄이려는 노력이 필요할 수 있습니다 따라서 전력 회사의 전원 공급 장치 정보를 기반으로 NEC 및 NTT 시설은 모듈의 스토리지 배터리를 사용하여 전력 절약 수요를 충족시키는 전기를 사용하여 IT 장비를 작동시키는 운영 기술을 개발했습니다 (그림 5) 사용자의 방문이 많으면 서비스 수준이 낮아 지지만 서비스를 중지하지 않고 계속 작동 할 수 있습니다
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그림 5 액세스 부하 및 전원 절약 요청에 대한 응답으로 바카라 양방터 센터 작동 |
(5) 차세대 모듈 식 바카라 양방터 센터의 구성 및 평가 실험
이번에는 에너지 사용량을 최적화하는 바카라 양방터 센터로서 빌드 기반 바카라 양방터 센터가 아닌 모듈 식 바카라 양방터 센터를 선택했습니다 지진 이후 급속한 발사에 대한 수요와 수요 증가에 대한 수요가 증가했기 때문입니다 또한 작은 공간에서 기능을 제공함으로써 각 에어컨 장치, 전원 공급 장치 및 IT 장비의 효율성을 이해하는 것이 더 쉽습니다
제한된 모듈 식 공간에서, 우리는 에너지 사용을 최적화하기 위해 에너지 효율, 특히 열 흐름 및 전력 효율에 중점을 둔 (1)에서 (4) 기능을 갖는 모듈 식 바카라 양방터 센터를 설계하고 구성했습니다 이번에 구축 한 차세대 모듈 식 바카라 양방터 센터 외에도 기존 설계 방법을 사용하여 모듈 식 바카라 양방터 센터를 구축했습니다 이를 통해 동일한 정보 처리 기능을 갖춘 바카라 양방터 센터로서 전력 소비를 직접 비교할 수 있습니다
두 모듈 식 바카라 양방터 센터는 일부 기능을 제외하고 구성되었으며 향후 전력 소비를 평가하기위한 실험을 수행 할 것입니다 우리는 바카라 양방터 센터에서 총 전력 소비의 30% 이상의 목표 감소를 달성 할 수 있는지 확인할 것입니다
이 바카라 양방터 센터는 클라우드 서비스 또는 웹 서비스를 제공하기 위해 운영된다는 전제에 따라 평가됩니다 현재 기존 모듈 식 바카라 양방터 센터의 평균 총 전력 소비는 약 28kW라고 추정합니다 차세대 모듈 식 바카라 양방터 센터의 경우 평균 196kW 이하로 30% 감소 할 것임을 확인합니다
바카라 양방터 센터 전원 절약을 평가하기위한 지표로서 측정은 비교적 쉽다Pue| 널리 알려져 있으며 많은 기업들이 Pue를 사용하여 바카라 양방터 센터의 전력 절약을 촉진합니다 그러나 PUE는 전체 바카라 양방터 센터의 전력 소비를 IT 장비의 전력 소비로 나누고 장비의 에너지 효율을 표현하므로 IT 장비의 전력 절약 및 작동의 전력 절약 효과를 평가할 수 없습니다 예를 들어, IT 장비 인 서버의 전력 절약은 매일 개선되고 있지만 PUE 계산 공식을 적용하면 (그림 6) 전력 절약이 줄어드는 것으로 보입니다 이번에 구축 한 모듈 식 바카라 양방터 센터에는 기존 모델의 경우 PUE = 133, 차세대 모델의 경우 PUE = 133이 있습니다 개선 률은 약 128%이며 Pue와 함께 보면 크게 개선되지 않습니다
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그림 6 푸에 계산 공식 |
AIST는 바카라 양방터 센터에서 에너지 절약의 효과를 평가하기 위해 그림 7에 표시된 새로운 지표 개념을 제안합니다 여기에서 IT 장비, 에어컨 장치 및 전원 공급 장치와 같은 장치 단위당 측정 된 전력 소비를 사용하는 대신 기능별로 전원 소비 장치를 사용하여 전원 공급 장치, 냉각 및 정보 처리와 같은 기능별로 전력 소비를 평가합니다 예를 들어, IT 장비에 내장 된 팬은 열을 제거하는 데 사용되므로 정보 처리 기능이 아닌 에어컨과 동일한 냉각 기능의 전력 소비로 추가됩니다 IT 장비의 PSU는 전원을 공급하는 데 사용되므로 정보 처리 기능이 아닌 전원 공급 장치와 동일한 전원 공급 장치의 전원 소비로 추가됩니다 이 표시기를 사용하면 다른 기능으로 소비되는 전력을 알 수 있으며 필요한 정보 처리를 수행하고 전력 절약의 공간이있는 영역을 찾고 전체 바카라 양방터 센터를위한 가장 효율적인 전력 절약 설계를 결정하는 데 도움이됩니다
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그림 7 전력 저장 지표는 기능별로 전력 소비를 분류하고 평가하는 바카라 양방터 센터의 전력 저장 표시기 |
이 개념을 PUE에 적용하는 기능적 푸우를 정의하는 경우 그림 8과 같이 작성 될 수 있습니다이 기능성 푸우를 사용하면 기존 모델의 기능적 푸우는 156이며 차세대 모델의 기능적 푸우는 116이며 개선 속도는 26%로보다 합법적으로 평가할 수 있습니다
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그림 8 : 기능성 푸우 계산 공식 |
앞으로 대상 30% 감소를 확인할 때 제안 된 지표를 사용하여 총 전력 소비를 비교할뿐만 아니라 어떤 전력 절약 기술이 효과적인 지, 얼마나 효과적인지 평가할 것입니다
이번에 구축 한 바카라 양방터 센터는 Tsukuba City에서 1 년 이상 클라우드 서비스, 웹 서비스 등을 운영하며 실제 운영 상태에서 전력 소비를 줄이는 효과를 평가할 것입니다 또한 1 년 동안 작동 함으로써이 시스템은 외부 공기 환경 조건 하에서 츠쿠바의 운영 및 감소 효과뿐만 아니라 Tsukuba에서 자연적으로 형성되지 않는 다양한 야외 환경에서 평가를 평가할 것입니다 또한 운영 지침을 개발하고 노하우를 축적 할 것입니다