전력 분석기는 데이터 서버와 데이터 센터의 수요가 급증하는 상황에서 정확한 전력 측정의 중요한 의미:

디지털 프로세스가 빠른 속도로 진행됨에 따라 데이터 양이 기하급수적으로 증가하여 데이터 센터의 수요가 증가하고 데이터 스토리지 인프라에서의 역할을 더욱 확대하고 있습니다.이와 동시에 기후보호법규와 자원절약요구의 부단한 강화는 이중도전을 가져다주었다. 한면으로는 IT기초시설의 성능을 전면적으로 향상시켜야 하고 다른 한면으로는 그 에너지효률을 제고해야 한다.이 과제는 구성 요소 제조업체뿐만 아니라 데이터 센터 운영자에게도 영향을 미치는 서버 및 구성 요소 수준까지 전체 데이터 센터의 전력 공급, 개별 기계실의 전력 분배를 포함합니다.이러한 맥락에서 정확한 전력 측정은 에너지 효율성, 운영 신뢰성 및 경제적 타당성을 보장하는 핵심 요소로 점점 더 중요해지고 있습니다.이러한 요구에 대응하기 위해 업계 요구에 맞게 설계된 측정 장비와 솔루션을 제공합니다.

저자: ZES ZIMMER Electronic Systems GmbH 비즈니스 개발 책임자 Patrick Fuchs

최근 보고서에 따르면 2025년에는 데이터 센터에 대한 수요가 지속적으로 증가할 것으로 보인다.JLL Research에 따르면 전 세계적으로 총 10GW 연결 부하의 데이터 센터 건설이 시작되며 이 중 7GW는 연내 완공될 예정이다.이로부터 에너지 공급에 대한 거대한 수요가 생겼으며, 동시에 여전히 전 세계 기후 보호 목표와 자원 절약 약속을 지켜야 한다.에너지 공급원 논의는 여전히 논란이 되고 있지만 업계에서는 데이터 센터의 에너지 효율 향상 필요성에 공감하고 있다.이 문서에서는 이 핵심 주제를 심도 있게 다루고 정확한 전력 및 에너지 측정이 규정, 경제 및 환경 측면에서 현대 데이터 센터의 에너지 소비 문제에 효과적으로 대처할 수 있는 핵심 응용 분야를 분석합니다.

데이터 서버 전원 및 무정전 전원 시스템: 에너지 효율에 집중

저전력에서 고전력에 이르는 서버 전원은 데이터 센터의 전력 소비량, 냉각 및 운영 비용을 결정하는 데 핵심적인 역할을 합니다.컴팩트해진 설계는 시스템 집적도를 높이고 예비 전원 공급 장치를 통해 안정성을 향상시킵니다.이에 따라 데이터 센터 사업자들은 에너지 효율이 높은 표준을 충족하는 전원 공급 장치를 도입하는 경향이 커지고 있습니다.

미국에서 EnergyStar ENERGY STAR 친환경 인증은 서버 전원이 최소 80 PLUS 실버 인증 기준을 충족해야 한다고 규정하고 있습니다.기술 진보를 유지하기 위해 전원 제조업체는 전력 전자 기술을 지속적으로 혁신하여 50% 부하에서 최고 효율이 96% 에 달하는 80 PLUS 티타늄 골드 P와 같은 더 높은 수준의 인증을 달성하거나 능가하기 위해 노력하고 있습니다.

개발 및 테스트 단계의 효율 측정 요구 사항을 충족하기 위해 전력 제품의 에너지 효율을 평가, 최적화 및 검증하는 데 널리 사용되는 LMG600 시리즈 고정밀 분석기를 제공합니다.테스트에서 서로 다른 부하 조건에서 입력과 출력의 관계를 중점적으로 평가한다.다음 그림과 같이 LMG641 전력 분석기를 사용하여 서버 전원의 효율을 측정하기 위한 다이어그램입니다.

정밀도, 대역폭, 샘플링, 좁은 대역폭 및 광대역폭 동기화 측정에 대한 다양한 측정 객체의 요구에 따라 다음과 같은 고성능 측정 채널을 제공합니다.

☆ LMG600 B 채널: 일반 측정을 위한 정밀도 ±(판독의 0.05% 판독+판독의 0.02% 판독), 대역폭 500kHz, 샘플링 속도 150kS/s

☆ LMG600 S 채널: 고정밀 광대역 측정을 위한 직류 정밀도 최적화, 정밀도 ±(판독의 0.015% 판독+판독의 0.01% 판독), 대역폭 10MHz, 샘플링 속도 1.21MS/s

☆ LMG600 시리즈 전력 분석기는 단상 또는 다상 측정을 위한 모듈식 구성을 지원하며, 측정 범위는 최대 32A(rms) 및 1000V(rms)입니다.

큰 전류 응용 프로그램의 경우 PCT 시리즈 고정밀 전류 센서를 제공하며 고출력 전원 공급 장치 및 대용량 UPS 배터리의 에너지 효율 평가를 위해 수천 Ah의 측정을 지원합니다.

데이터 서버 규정 준수 보장 – LMG Test Suite가 규정 준수를 지원하는 길

각국 정부와 지역조직은 국가나 유럽련합 차원에서 에너지효률목표를 설정하고 당지의 지속가능발전목표에 부합되는 표준과 법규의 제정을 추진하였다.데이터 센터와 서버는 규정 준수를 보장하기 위해 에너지 효율적이고 기후 친화적인 조건에서 실행되어야 합니다.예를 들어, 유럽 연합에서 설치하도록 요구하는 데이터 서버는 EMC 표준(EN/IEC 61000-3) 및 에너지 소비량 측정 표준(EN 50564)을 준수하는 CE 규정 준수 선언(EU Declaration of Conformity)을 준수해야 합니다.

인증 준수를 보장하려면 신뢰할 수 있는 테스트가 필요합니다.LMG600 전력 분석기와 함께 제공되는 LMG Test Suite 소프트웨어는 PC에서 고조파, 전력 인수, 전압 변동 및 대기 전력 등을 포함한 핵심 매개변수를 평가하는 규정 준수 테스트를 수행합니다.

☆ EN/IEC 61000-3-2/-12(하모닉 한계)

☆ EN/IEC 61000-3-3/-11(전압 변동 및 깜박임)

☆ IEC 62301 / EN 50564(대기 전력 소비)

LMG600 전력 분석기는 고조파(EN/IEC 61000-4-7) 및 깜박임 테스트(EN/IEC 61000-4-15) 표준을 준수합니다.또한 규정 준수 테스트를 위해 전용 고정밀 측정 채널을 제공합니다.

☆ LMG600 C 채널: 50/60Hz 규정 준수 테스트를 위해 설계된 정밀도 ±(판독의 0.03% 판독+판독의 0.01% 판독), 대역폭 10kHz, 샘플링 속도 150kS/s

서버 작동 시 시스템 에너지 효율 최적화: SPECpower 벤치마킹

대량의 데이터를 빠르고 안정적으로 처리하기 위해 서버는 일반적으로 멀티 코어 CPU 구조를 사용합니다.컴퓨팅 로드가 변경됨에 따라 전력 효율도 변하여 전체 시스템의 에너지 효율이 작동 모드에 따라 변동합니다.에너지 효율은 일반적으로 와트당 시스템 성능, 즉 와트당 성능(Performance per Watt)을 나타냅니다.

데이터 센터 관리자는 시스템 운영 효율성을 지속적으로 최적화하기 위해 로드 특성에 따라 서버 하드웨어를 선택하고 검증하여 실제 작업 주기 동안 평균 와트당 성능을 향상시켜야 합니다.이를 위해 SPEC(Standard Performance Evaluation Corporation) 산하 SPECpower위원회는 다양한 부하에서 서버의 에너지 효율성을 표준적으로 평가하기 위한 SPECpower_ssj2008 벤치마킹을 내놓았다.

ZES ZIMMER의 LMG600 시리즈 전력 분석기는 SPEC 인증이 지원하는 장치 중 하나입니다.다음은 대표적인 측정 설정 다이어그램입니다.

LMG611의 벤치마크 결과는 현재 에너지 효율 수준에 대한 평가 기준으로 국가 규제 기관에 보고할 수 있습니다.독일 및 유럽 연합 전체에서 이 결과는 특히 데이터 센터 에너지 소비 신고, 즉 데이터 센터 에너지 효율 등록 시스템 (Energy Efficiency Register for Data Centers) 에 제출되는 데 적용됩니다.SPECpower 벤치마킹과 LMG600 시리즈 전력 분석기를 통해 데이터 센터 운영자는 다양한 규정 준수 요구 사항을 효율적으로 충족할 수 있는 검증된 측정 솔루션을 보유하고 있습니다.

고효율 변압기: 전력 소비량을 줄여 PUE 향상

데이터 센터의 부하는 일반적으로 서버, 배전 장치 PDU, 인버터 등과 같은 비선형 특성을 나타내며 이는 전력망에 연결된 변압기에 도전합니다.고조파 전류를 효과적으로 억제하지 않으면 변압기 부하율이 높아지고 작동 효율이 낮아져 데이터 센터의 핵심 에너지 효율 지표인 PUE(Power Usage Effectiveness)에 영향을 미친다.

변압기 용량을 무작정 늘리는 것은 경제적인 방법이 아니라 오히려 공재 손실을 높일 수 있다.이에 따라 DOE 2016 (미국 에너지부) 와 유럽연합 생태설계지령 (Ecodesign Tier 2) 등 법규는 이미 고효율 변압기 (예를 들어 비결정합금 철심을 사용하고 K-13 고조파 감당 능력을 갖춘 경우) 를 채택해야 한다고 규정했다.이 변압기는 50-75% 부하 범위 내에서 99.5% 이상의 효율을 낼 수 있으며 고조파를 효과적으로 억제한다.

이렇게 낮은 전력 소비량은 테스트 장비에 대한 요구가 높다.ZES ZIMMER의 LMG671 분석기(A 또는 S 채널과 함께)는 필요한 측정 정밀도, 대역폭 및 고조파 분석 기능을 제공합니다.또한 PSI 인터페이스는 온도 센서를 연결하여 변압기 단락 테스트에서 온도 표류 보정 (구리 손실 측정용) 을 수행하고 내장 스크립트 편집기를 통해 테스트 프로세스를 자동으로 처리합니다.

또한 PCT 시리즈 전류 센서 및 HST 고압 분압기와 같은 고정밀 전류 및 전압 센서를 제공하여 수백 kVA에서 수 MVA로의 전력 측정 확장을 지원합니다.

결론

오늘날 데이터 센터와 서버의 에너지 소비량이 증가하고 규정 요건이 까다로워지는 상황에서 정확한 전력 측정은 시스템 에너지 효율을 높이고 규정 준수를 실현하는 데 핵심적인 요소가 되었습니다.ZES ZIMMER의 LMG600 시리즈 전력 분석기와 그 부속품을 사용하여 전원, 전력 분배 유닛, 고효율 변압기의 제조업체와 개발자는 정밀 측정 결과를 바탕으로 성능 최적화 및 에너지 효율 검증을 할 수 있다.

80 PLUS, ENERGY STAR, DOE 2016, EU Ecodesign과 같은 표준을 준수하는 규정 준수 테스트, SPECpower 표준화 에너지 효율 평가에 이르기까지 당사의 테스트 플랫폼은 데이터 센터 운영자에게 서버 운영 효율을 최적화하고 에너지 소비 신고 책임을 이행하는 데 도움이 되는 포괄적인 솔루션을 제공합니다.

LMG600 시리즈 전력 분석기와 LMG Test Suite 소프트웨어의 결합은 에너지 효율 표준의 충족을 보장할 뿐만 아니라 데이터 센터를 녹색, 지속 가능하고 경제적인 방향으로 발전시키는 데 강력한 버팀목이 되었다.