「船上データセンター」も登場

空冷式はもう古い？　「天然水冷式データセンター」が主流になる未来

フィヨルドからの冷水や海水といった天然資源を冷却システムに活用した、新しいデータセンターの開発、建設が進んでいる。その可能性と課題を探る。

公開 2019年07月26日 05時02分

著者

Paul Korzeniowski

[TechTarget]

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　データセンターのラックが高密度化し、1ラック当たりの消費電力が最大20キロワット以上にまで達するようになった。こうした中で、データセンターを空調で冷却する方法の有効性に疑念が生じつつある。ラックの高密度化が進めば電力コストが増加する上、効率的にハードウェアを冷却できなくなることが懸念される。

　そこで浮上しているのが、フィヨルド（沈降した氷食谷）や河川、海を利用した新しい冷却システムの構想だ。こうした冷却システムはまだ開発が始まったばかりだが、将来性がある。

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　冷却装置や空調機などを使った従来の冷却システムの性能は、限界を迎え始めている。ラックの高密度化が進むと、湿度や気流の管理が難しくなり、ファンによる冷却性能が下がり、必要な分だけ冷却するのが難しくなる。冷却システムに障害が発生すればサーバに悪影響が及ぶ。冷却装置や空調機は大量の電力を消費するため、ますますコストは増える。

　外気温の変動も冷却効果に影響する。年間を通して気温が氷点下から38度まで変動する地域は珍しくない。データセンターでは室温を22度前後に保つことが必要であるため、サーバの稼働がピークになる時や外気温が上がる季節には、冷却システムの稼働力を高めなければならない。

水資源の活用

　データセンターの室温を最適に保つ手段として、水を利用する新しい冷却技術が誕生し始めた。中にはデータセンター自体を河川や海に近い場所だけでなく、海中に建設する事業者も登場してきた。

　水冷には2つの利点がある。水温は年間を通して比較的一定であることと、水は空気より50倍以上の冷却効果があることだ。

　水を使えば漏水によって機器を破損する心配がある。そのため、オンプレミス環境に水冷システムを導入しようという気には、なかなかなれない。だが空冷システムではあまりにもコストがかかるため、データセンターのハードウェアを冷却する手段として、天然資源を使った水冷システムに着目する事業者が登場しているのだ。

天然水を冷却に活用　「船上データセンター」も可能に

　データセンター事業者のGreen Mountainは2013年、ノルウェー西海岸に位置する港湾都市スタバンゲルの山腹に、データセンターを建設した。かつて北大西洋条約機構（NATO）の弾薬庫だった施設を利用したもので、近くのフィヨルドから流れ込む冷水を利用している。

　冷却ステーションに2つの貯水槽を置き、海面下約5メートルのところに取水装置を設置。重力を利用して天然の冷水をデータセンターの冷却システムに供給する仕組みだ。水温が常に8度程度の水深100メートルの海底からパイプを通して水を取り込んでいる。

　この水は熱交換器と淡水を循環させるシステムを通過し、データセンターに冷水を送る。この新しいデータセンターの冷却設備により、1ラック当たり20～120キロワット分の冷却を賄えるようになった。

　天然の水資源を利用するという発想をもう一歩進めたのが、バージ（はしけ）を使った海上のデータセンターを建設中のNautilus Data Technologiesだ。同社は現在、米カリフォルニア州にあるメアアイランド海軍造船所で、初の船上データセンターを建設している。完成したらストックトン港まで曳航（えいこう）し、2019年中にサービスの提供を開始する計画だという。

新たな課題

　水冷システムは将来的に活用が広がる可能性を秘めている。ただし、その配備と運用には課題もある。

　データセンター施設の格付けを実施する業界団体Uptime Instituteの最高技術責任者（CTO）、クリス・ブラウン氏は「漏水を心配している。オクラホマ州では大雨が降ると、防水になっていると思っていた屋根からも雨漏りしていたものだ」と語る。

　このような設備には、信頼性の高い再生可能エネルギーの供給も必要だ。Green Mountainのデータセンターの近くには水力発電所が2カ所ある。再生可能エネルギーの電力供給を重視するとなれば、それが可能なデータセンターの立地候補は数が限られる。

　データセンターにはアップタイム（システムが稼働している状態の時間）を確保するための高速データ通信が可能なネットワークが必要であり、それにもまたコストがかかる。

　冷水を使った大規模な冷却システムや、こうしたデータセンターを運営するための管理システムはまだ新しい。海水による冷却システムを使ったデータセンターを手掛けるNautilus Data Technologiesのような事業者は、最適な運用を実現する仕組みを模索しているところだ。

　環境に関する新しい課題もある。Nautilus Data Technologiesのような海水を冷却に利用するデータセンター事業者の場合、藻類やフジツボなどの海洋生物の生息環境を乱さないように配慮しなければならない。海水の塩分による設備の劣化にも対処する必要がある。

　データセンターのインフラがますます高度化し、ラックの高密度化が進むことに伴い、データセンターには性能と熱対策の要件を満たす冷却システムが必要になる。この新しい選択肢は将来が期待されるが、課題も少なくない。

　ブラウン氏は現状を次のように見ている。「現在、空冷システムの限界を打破しようと、さまざまな興味深い構想が試行されているが、特効薬となる解決策はまだ見つかっていない」

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