IT 기반의 서비스를 위한 서버와 인프라에 ‘가용성’이라는 측면은 점점 중요하게 다루어지고 있다. 1년 365일 24시간 쉬지 않고 운영되는 서비스에 있어, 서버를 중심으로 하는 인프라가 멈추는 시간은 적을수록 좋고, 이에 기업용 인프라에서는 이 가용성을 확보하기 위해 이중화 구성으로 일부 구성 요소가 문제가 생기더라도 예정된 관리 시기까지 운영 가능한, ‘예측할 수 있는’ 가용성을 확보하는 것에 중점을 두고 있다.

그리고 이 ‘예측할 수 있는’ 가용성을 확보하는 데 있어 가장 근본이 되는 것이 안정적인 전원 공급이다. 전기를 기반으로 하는 IT 인프라는 당연히도 전력 공급이 중단되면 멈추기 때문이다. 이에 데이터센터들에는 전력 공급도 이중화하는 등으로 대비하고 있지만, 소규모 구성의 서버나 작업용 워크스테이션 등에서는 이조차 여의치 않는 경우가 있다. 그리고 이를 가장 간편히 해결할 수 있는 보험적인 성격의 장비가 예비 전력 공급을 위한 배터리를 갖춘 UPS다.

이튼(Eaton)의 5P 1150G 타워형 UPS는 워크스테이션이나 소규모 서버, 네트워크 등의 인프라를 위한 1100VA 급 용량의 소형 UPS다. 전력 소비량이 크지 않은 워크스테이션이나 IT 인프라에서 이 UPS는 수 초에서 수 분 정도의 짧은 전력 공급 중단으로부터 시스템을 보호하고, 시스템이 계속 운영될 수 있게 하거나 전원 차단으로 인한 시스템 손상을 막을 수 있는 시간을 벌어 준다. 또한 시스템, 관리 인프라와 연결되어 배터리 상태를 모니터링하고, 시스템을 보호하는 기능도 갖추고 있다.

■  소규모 인프라의 가용성 확보를 위한 실속 구성

▲ 컴팩트한 타워형 폼팩터를 가진 이튼 5P 1150G

이튼의 5P 시리즈 UPS는 850VA~1550VA 정도의 용량을 가지는 소용량 제품군으로, 타워형 제품군 혹은 1U 랙마운트 형태 폼팩터가 준비되어 있다. 이 제품들에는 제품의 상태와 설정 등을 위한 LCD 창과 에너지 미터링 기능을 갖추고 있고, 배터리 보호를 위한 완전 방전 보호장치, 배터리 테스트 기능과 ABM 사이클링 등이 적용되어 있다. 또한 PC나 관리 인프라들과 USB 혹은 시리얼 포트, 통신 슬롯 등으로 연결되어, 유사시 연결된 시스템들에 원격으로 조치를 취할 수 있다.

이 중 1150G는 타워형 폼팩터를 지니고 있으며, 용량은 1150VA, 770W 정도다. 230mm*150mm*345mm 의 크기는 설치를 위해 그리 많은 공간을 요구하지 않는다. 전면에는 UPS의 상태를 확인하고 설정 등을 바꿀 수 있는 LCD, 간단히 상태를 확인할 수 있는 LED와 조작을 위한 버튼 몇 개 정도만을 찾아볼 수 있다. 반면 무게는 꽤나 만만치 않은데, 11.1kg의 무게는 작은 크기에 비해 묵직하게 느껴진다.

후면에는 전원 입출력과 통신 포트들이 자리잡고 있다. 입력은 160~294V 사이에서 조정 가능하며, 입력 주파수 대역은 47~70Hz 사이에서 사용할 수 있다. 실질적으로는 220~230V 전압을 사용하는 국가에서 사용할 수 있도록 한 구성이다. 출력은 230V를 기준으로 200V~240V까지 조절 가능하고, 두 개 그룹으로 구성되어 있다. 또한 이더넷 포트 형태를 사용하는 RS232 포트와 USB 타입 A 형태 포트 등을 통해 PC와 연결해 관리 기능을 사용할 수 있다.

▲ 본격적인 사용 전 저렇게 배터리 배선을 연결해 주어야 한다.

▲ 배터리는 12V 45W/cell 납축전지 두 개를 직렬 연결해 구성.

UPS를 시스템에 연결하는 설치 과정은 크게 어렵지 않다. 시스템의 파워 서플라이로 가던 전원 선을 UPS에 연결하고, UPS에서 시스템으로 전원 선을 연결하는 것으로 기본적인 설치가 끝난다. 또한 이 UPS는 시스템 전원 전체를 내리는 전원 스위치 자체가 없으며, 전원을 인가하면 항시 작동하는 형태인데, UPS를 끌 일이 없기 때문에 이런 구성을 하지 않았나 싶다. 전면의 전원 버튼은 시스템 전체 전원이 아닌 출력단의 전원 관련 스위치다.

이튼 5P 1150G UPS를 사용하기에 있어, 전원 인가 이전에 해야 할 일도 있다. 바로 배터리와 시스템 간의 배선을 직접 이어줘야 하는 일이며, 이는 제품 초기 개봉시 후면 출력단에 스티커로도 해당 내용을 확인할 수 있다. 전면 베젤을 손으로 당겨 열고, 분리되어 있는 커넥터를 연결하면 되는데, 이렇게 사용자가 직접 하도록 한 이유는 항공 운송 등에서 안전 규정을 준수하기 위함이다.

내장된 배터리는 베젤 뒤쪽에서 나사 한 개를 풀고 케이블을 분리해 그리 어렵지 않게 교체할 수 있다. 사용하는 배터리는 YUASA의 NPW45-12 12V 45W/cell 납축전지로, 두 개를 직렬 연결해서 구성한 형태다. 개당 무게가 2.7kg 정도로, UPS 전체 무게의 절반 정도가 배터리 무게인 셈이다. 납축전지를 사용한 이유로는 셀당 전압과 방전시 고출력 특징 등을 만족시킬 수 있고, 구성의 단순함과 비용적인 문제도 있기 때문으로 보이며, 셀 수명 문제는 관리 기능으로 극복하는 모습이다.

▲ 전면 디스플레이는 꽤 다양한 정보를 제공한다.

▲ 배터리와 UPS 시스템에 대한 직관적 설정이 가능하다.

전원 케이블을 연결하면 전면 디스플레이와 후면 팬이 동작하면서 UPS 시스템의 동작을 준비하고, 내장 배터리를 충전하기 시작한다. 디스플레이에는 기본적으로 간략한 메시지와 배터리 상태, 현재 부하량과 사용 가능한 시간, 그리고 전원 효율 등이 표시된다. 또한 이 디스플레이를 통해 UPS의 동작 설정과 함께 배터리 전압, 출력 전압 등 관련 정보도 간략하게 확인할 수 있으며, 디스플레이 언어는 7개 언어가 지원되지만 한국어는 지원되지 않는다.

UPS의 측정 기능에서 확인할 수 있는 것은 전원 입출력 관련과 현재 연결되어 있는 부하, 배터리의 남은 용량과 전압, 그리고 전원이 연결되어 있는 경우 입력 대비 출력 부하로 계산하는 효율, 그리고 전력 사용량 등이 있다. 설정 부분에서는 배터리와 관련된 충전 방식이나 과방전 보호, 배터리 테스트 등이 마련되어 있고, 입출력 전압과 보호 기능 관련 설정 등이 마련되어 있어 다양한 환경에 대응할 수 있도록 했다.

이튼 5P 1150G의 배터리 관리 관련 기능으로는 자동 배터리 테스트, 완전 방전 보호장치, ABM과 온도 보상 충전 방식 등이 갖추어져 있다. 특히 ABM은 납축전지를 이용하는 UPS에서 배터리 수명을 크게 늘릴 수 있도록 하는 기술로, 충전 후 안정화 시간과 배터리 테스트 이후 최대 28일까지 별도의 ‘이벤트’가 없으면 배터리는 충전되지 않고 일정 단계까지 자연방전이 이루어지다가 다시 일련의 충전 과정을 거치게 해, 충전과 대기 상태에서 전통적인 방법보다 배터리 스트레스를 줄인다.

▲ 인텔리전트 파워 매니저로 UPS와 연결 노드를 확인할 수 있다.

▲ UPS에 연결된 노드의 동작에 대한 설정도 여기서 한다.

이튼 5P UPS 는 PC나 서버, 인프라 관리 솔루션과의 연결을 위한 다양한 수단을 제공한다. 기본적으로 제공되는 것은 USB 포트 1개, RS232 시리얼 포트와 접점 터미널이 마련되어 있으며, 통신 슬롯 확장을 통해 네트워크 카드나 릴레이 접점 카드를 장착해 활용할 수 있다. 그리고 이들 연결을 통해 UPS를 PC나 서버에 직접 연결하거나, 혹은 네트워크 카드로 원격 연결해 배터리와 연동되는 전원 관리를 제공한다.

‘인텔리전트 파워 매니저(Intelligent Power Manager)’는 웹 기반의 인터페이스로 UPS의 상태를 모니터링하고, 연결된 노드를 구성하고 상황에 따른 동작을 사전 지정할 수 있다. 이 관리 프로그램은 윈도우 기반으로 제공되지만 VMware vCenter/ESXi 5.1, 시트릭스 Xen 6.0, 마이크로소프트 SCVMM 2012와 호환되는 모듈도 제공되고, 마이크로소프트 시스템센터와의 통합도 제공된다. 10 노드까지는 무료로, 그 이상은 별도의 라이선스 구매를 통해 활성화할 수 있다.

UPS와 연결된 노드에는 ‘인텔리전트 파워 프로텍터(Intelligent Power Protector)’를 설치해 UPS의 전원 상태에 따라 셧다운 혹은 하이버네이션 등 적절한 형태로 동작하도록 할 수 있다. 이는 흔히 볼 수 있는 노트북PC의 배터리 모드 동작과도 같은 형태다. 동작 설정은 인텔리전트 파워 매니저 등으로 할 수 있으며, 현존하는 대부분의 주요 운영체제에 대한 지원이 이루어지고 있다.

■  높은 효율과 정확한 측정 기능 갖춰

이튼 5P 1150G UPS는 백업 전원이라는 UPS의 기본 기능 이외에도 입출력 전원의 안정화와 측정 등의 기능을 기대할 수 있다. 이에 이튼 UPS는 라인 인터렉티브(Live-Interactive) 토폴로지 형태의 구성과 함께 정현파(Pure Sinewave) 출력, 부스터와 페이더 등을 갖추고 있으며, 라인 인터렉티브 토폴로지 형태는 비교적 간단한 구조로 소용량 UPS에서 높은 전력 효율과 신뢰도, 저발열이 장점으로 꼽힌다.

테스트는 실제 부하 상황에서의 호환성과 배터리 지속 시간, 그리고 입출력의 전력 소비량 등에 대해 확인했다. 테스트에 사용된 부하 장비는 PC 두 대로, 파워 서플라이는 FSP FSP450-60apn, 슈퍼플라워 SF-650P12SP 가 장착되어 있었으며, 두 파워 서플라이 모두 액티브PFC가 내장되어 있다. 이튼 5P 1150G UPS는 최근 대중화된 액티브PFC 채택 파워 서플라이와의 사용에서 호환성 문제 없이 안정적인 사용이 가능했다.

또한 완충 상태에서 세 종류의 부하로 공식 발표된 사용 시간과의 차이를 확인하고, 외부 전원과 배터리 전원시의 계측치 변화 등을 확인했다. 실제 부하량 측정의 경우 별도로 확인한 결과, 별도의 계측기와 UPS의 AC 전원 상태 계측 기능의 차이는 1~2W 이내였다. 충전과 관련해서는 충전 시간과 충전, 완충시 시스템 대기 전력 소비량 등을 확인했다. 대부분의 UPS 설정은 기본값을 사용했으며, 배터리 충전 모드는 ABM 기능을 활용하는 것으로 기본 설정되어 있다.

▲ 200W 부하 시 배터리 방전 추이, 5분당 측정, 단위 %.

▲ 200W 부하 시 공급 전력과 시스템 효율, 단위 W.

▲ 200W 부하 시 배터리 사용 시간, 단위 분(초 단위 백분 환산)

배터리가 100% 충전된 상태에서의 배터리 지속 시간 테스트는 소비 전력 77W, 200W, 277W의 세 가지 부하로 진행했다. 최근의 저전력화를 감안했을 때 77W는 일반적인 사무용 데스크톱이나 엔트리급 1U 서버 정도로, 200W면 워크스테이션 급의 소비 전력으로 볼 수 있으며, 277W는 더 큰 부하 혹은 두 대 이상을 사용하는 경우라고 생각할 수 있다. 그리고 제조사의 자료에 따르면 해당 부하에서 사용 가능한 시간은 각 62분, 26분, 17분 정도다.

그리고 실제 배터리 모드로 전환시, 테스트 결과는 오차를 감안했을 때 제조사의 결과와 부합함을 확인할 수 있었다. 200W 로드 시 이 UPS의 배터리 게이지가 0%까지 가는 데는 23분 40초, 배터리 보호 장치가 동작하고 UPS가 꺼지기까지는 26분 8초가 소비되었다. 배터리가 내려가는 시간도 일정했으며, 이에 따른 사용 시간 예측도 순간 부하에 따라 변하지만 일정하게 추이를 유지했다.

200W 로드 테스트에서 확인할 수 있었던 점으로, AC 전원이 차단되어 배터리 모드로 전환되는 과정에서 계측 수치도 약간 변동이 있다는 것이 있다. 전원 소스 변동 이후 AC 전원시 200W로 측정되던 부하량은 208W 정도로, 약간이지만 더 올라갔다. 이는 27V 정도의 DC 전원에서 230V의 AC 전원으로 변환하면서 드는 손실과 부하를 계측기가 반영하는 것으로 예상된다. 한편 200W 로드시 AC 전원 상태에서 실제 입력되는 전원은 227W, 그리고 순수 전원부에서의 효율은 94% 정도로 표시되었다.

▲ 77W 부하 시 배터리 방전 추이, 10분당 측정, 단위 %.

▲ 77W 부하 시 배터리 사용 시간, 단위 분.

▲ 277W 부하 시 배터리 방전 추이, 3분당 측정, 단위 %.

▲ 277W 부하 시 배터리 사용 시간, 단위 분(초 단위 백분 환산).

77W 로드에서는 배터리 100% 상태에서 예상 시간은 64분으로 나타났지만, 실제 배터리 잔량이 0%에 이르는 데는 58분, 시스템이 완전히 셧다운되는 데는 70분이 걸렸다. 이는 PC를 통해 거는 전원 부하가 경우에 따라 변동함을 감안할 필요도 있다. 10분 단위로 확인한 배터리 잔량 감소 추이는 일정했으며, 예상 사용 시간의 계산은 실제 결과와 비교해 납득할 수 있는 수준의 오차만을 보여 꽤 믿을 만 한 것으로 보인다.

277W 로드에서는 배터리 100% 상태에서 예상 시간 15분, 실제 구동은 16분 10초, 그리고 시스템 셧다운은 19분 40초에 이루어졌다. 배터리 모드에서 부하량은 285W로 표시되어, AC모드보다 약간 높아지는 특징도 나타난다. 배터리 잔량의 감소 추세는 6분에서 9분 사이의 계측치가 약간 추이를 벗어나 있지만 전반적으로는 고르게 나온 편이고, 예측 시간 또한 16분 전후를 꾸준히 유지하는 것을 확인할 수 있었다.

한편 이튼 5P 1150G의 계측 기능에서 아쉬운 점으로는, 흔히 대기전력으로 볼 수 있는 저부하 상황을 제대로 인지해 내지 못한다는 점이다. PC 설정에 따라 셧다운 뒤에도 대기 전력이 5W에 가까운 PC를 연결해 두었음에도 UPS에서는 이 부하를 제대로 확인해 내지 못했다. 시스템이 꺼져 있는 상태라면 전원 상태와 계측 결과에 영향을 받지 않지만, 이에 준하는 초저전력, 저부하 장비가 연결된 경우에는 전력 소비량 등을 제대로 확인할 수 없을 가능성도 있다.

▲ 실제 부하 상황에서 전체 테스트 환경의 전력소비량, 단위 W.

▲ 실제 부하 상황에서 각 기준별 전력 효율

한 번 전원을 연결하면 전원이 끊어지고 배터리가 소진될 때까지 켜져 있는 UPS에서 시스템의 소비 전력 측면도 살펴볼 만한 부분이다. 이튼 5P 1150G는 라인 인터렉티브 방식의 내부 구조를 가지는데, 이는 AC 전원 공급의 일부를 인버터를 통해 배터리와 시스템에 공급하게 되고, 비교적 효율이 좋은 구조이긴 하지만 관리 시스템 등에 상시 전원이 공급, 소비되는 구조를 가진다. 그리고 이는 배터리 충전의 여부에 따라 달라지게 된다.

이튼 5P 1150G는 배터리 완충. 무부하 상태에서 13~15W 정도의 시스템 전력 소비량을 보인다. 그리고 AC 전원 연결과 200W 부하가 걸려 있을 때 실제 공급되는 전력량은 227W 정도로 측정되었다. 그리고 여기서 시스템 전력 소비량 15W 가량을 빼면 약 210W 정도가 200W 부하에 대한 AC 연결 전원 공급에 사용된다고 볼 수 있으며, 이 때 효율은 UPS에서 94% 정도로 나타나는데 실제 계산 결과도 크게 다르지 않다.

이는 부하량 277W에서도 다시금 확인할 수 있는데, 배터리 완충 상태에서 AC 전원 연결, 277W 부하가 걸려 있을 때 실제 UPS가 소비하는 전력량은 300W 정도에 이른다. 그리고 여기서 시스템이 소비하는 전력 약 15W를 제외하면 효율을 계산할 수 있다. 그리고 이 경우에는 효율 97% 수준의, 이 UPS에서 기대할 수 있는 최고 수준의 효율을 확인할 수 있었다. 물론 시스템 전력을 모두 생각해도, 배터리 100% 상태에서는 92% 수준의 훌륭한 효율을 기대할 수 있다.

▲ 300분간 배터리 충전 추이

▲ 무부하 상황에서 UPS의 전력소비량, 단위 W.

물론 배터리를 소진한 이후 충전에 있어서는 만만치 않은 시간이 걸리며, 특히 90% 이후의 충전은 배터리를 보호하기 위한 완속 충전으로 이루어진다. 90% 이전까지는 10% 충전에 40분 정도가 걸리는 일정한 속도로 충전되지만, 90% 이후에는 1% 충전에 40분이 걸릴 정도로 충전 속도가 느려진다. 이는 충전 단계에서 배터리의 손상을 막기 위한 것으로, 배터리를 사용하는 많은 분야에서 이와 비슷한 알고리즘을 사용하고 있기도 하다.

배터리 충전 과정에서 UPS의 소비 전력은 40W 정도를 나타낸다. 90% 정도에 이르기까지는 충전의 극초기부터 후반에 이르기까지 일정한 충전 속도, 일정한 소비 전력을 확인할 수 있다. 하지만 90%를 넘어가면서 전체 UPS가 쓰는 소비 전력도 점차 줄기 시작해, 100%에 이르면 15W 정도가 된다. 이는 이 UPS가 사용하는 단순한 토플로지에 기인한 것으로 보이며, 달리 보면 낭비가 적은 구조라고도 할 수 있을 것이지만, 고정된 시스템 소비 전력양은 조금 아쉽기도 하다.

충전 시간과 유형을 고려해 봤을 때, 이 UPS는 짧은 시간의 전원 장애부터 부하량 조절을 통해 정기 점검 수준의 전원 장애까지 충분히 대응할 수 있지만, 전원 장애 이벤트가 반복적으로 일어나는 경우에는 취약한 모습을 보일 수 있다. 하지만 짧은 전원 장애가 반복적으로 일어날 때는 장비 손상과 서비스 중단을 막는 것으로 본분을 다 하는 셈이고, ABM 기술을 통해 장시간 대기 상태에서의 배터리 손상이 최소화되는 것에서는 긍정적으로 평가할 수 있을 것이다.

■ 소규모 인프라에서의 돌발 상황을 위한 보험

이튼 5P 1150G UPS는 소용량 제품군인 이튼의 5P UPS 라인업 중에서도 중상위급 제품에 속하며, 적은 수의 시스템과 네트워크 라우터 정도를 보호할 수 있는 정도의 기능과 성능을 갖추고 있다. 그리고 타워형과 랙마운트 형의 폼팩터의 선택지에서, 소규모 서버와 네트워크 장비들을 랙마운트 캐비닛에 갖추고 있다면 랙마운트 형을, 타워형이나 데스크톱 형의 시스템에 사용한다면 타워형 폼팩터를 선택하는 것이 무난하다.

UPS는 돌발적인 무전원 상태에서 시스템 손상을 막고 서비스를 유지하거나, 시스템을 정상적으로 종료할 수 있는 시간을 벌기 위한 ‘보험’같은 존재다. 그리고 이런 면에서 이튼의 5P 1150G UPS는 일반적으로 예상할 수 있는 부하 상황에서 돌발적인 전원 문제를 만났을 때 이를 어떤 식으로든 수습할 수 있는 시간을 충분히 벌어줄 수 있는 능력을 가지고 있으며, 평소 대기 상황에서 비교적 높은 효율은 이 ‘보험’에 대한 유지 비용을 최소한으로 해 준다.

이 타워형 UPS가 가장 어울릴 만한 곳은 연구소나 스튜디오, 기업 등에서 사용하는 워크스테이션 정도를 생각할 수 있겠다. 이들 환경에서 안정적인 작업을 위한 ‘가용성’, 그리고 긴 시간이 걸리는 연산 작업을 수행하는 경우 UPS를 통한 백업 전원의 마련은 이제 현실적인 옵션으로 충분히 고려할 만 하다. 그리고 이 때 이튼 5P 1150G UPS는 구축과 유지에서 높은 비용 효율을 가지고, 유지보수가 편리한 제품으로 매력적인 선택을 제공한다.

▲ Eaton 5P 1150G VA Tower 타워형 UPS 제품 제원

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