데이터 압축이 에너지 절감으로 이어지는 방법

2025년까지 글로벌 데이터스피어가 180제타바이트 이상에 이를 것으로 예상된다는 사실을 알고 계셨나요? 지속적으로 증가하는 이러한 산악 데이터를 관리하려면 상당한 에너지 소비가 필요하며 온실가스 배출에 기여해야 합니다. 데이터 파일 크기를 줄이는 프로세스인 데이터 압축은 이러한 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 합니다. 데이터 압축은 저장 및 전송해야 하는 데이터의 양을 최소화함으로써 상당한 에너지 절감을 가져올 수 있습니다. 

이 문서에서는 데이터 압축의 개념, 이점 및 효율적인 데이터 압축 기술을 구현하는 것이 에너지 절감과 운영 효율성 향상에 어떻게 기여할 수 있는지에 대해 알아보겠습니다.

데이터 압축이란?

데이터 압축은 데이터 파일의 크기를 줄여 저장 및 전송을 더 쉽게 하는 기법입니다. 델타 인코딩과 같은 기법을 사용하는 데이터 압축의 주요 목표는 원본 정보의 품질 또는 무결성을 저하시키지 않고, 또는 적절한 품질의 트레이드 오프를 통해 데이터를 저장하는 데 필요한 공간과 전송에 필요한 대역폭을 최소화하는 것입니다.

데이터 압축 알고리즘의 유형

현재 사용되는 데이터 압축 알고리즘에는 무손실 및 손실 압축 알고리즘의 두 가지 주요 유형이 있습니다.

• 무손실 압축: 이러한 유형의 압축 알고리즘을 사용하면 압축된 데이터에서 원본 데이터를 완벽하게 재구성할 수 있습니다. 일반적인 알고리즘에는 ZIP, GZIP 및 PNG가 포함됩니다. 무손실 압축은 데이터의 중복을 식별하고 제거함으로써 작동합니다. 예를 들어, 반복되는 문구가 포함된 텍스트 파일은 해당 반복을 더 짧은 코드로 대체하여 압축할 수 있습니다. 이렇게 하면 파일 크기가 줄어들고, 플레이스홀더는 품질 저하 없이 나중에 교체할 수 있습니다.
• 손실 압축: 이러한 유형은 특정 정보, 특히 중복되거나 불필요한 데이터를 영구적으로 제거하여 데이터 크기를 줄입니다. 이로 인해 품질이 약간 저하될 수 있지만 사람의 눈에는 인식할 수 없는 정도까지 저하될 수 있습니다. 일반적인 알고리즘에는 이미지용 JPEG, 오디오용 MP3 및 비디오용 MP4가 포함됩니다. 손실 압축은 인간 사용자에게 덜 중요한 것으로 간주되는 정보를 폐기하여 파일 크기를 줄일 수 있습니다.

데이터 압축의 장점

사용하는 데이터 압축 알고리즘의 유형에 관계없이 원본 파일/데이터의 크기가 줄어들어 다음과 같은 많은 이점을 제공합니다.

• 스토리지 효율성: 압축 파일은 스토리지 장치의 공간을 적게 차지하므로 동일한 물리적 공간에 더 많은 데이터를 저장할 수 있습니다.
• 전송 효율성: 압축된 파일은 대역폭을 덜 필요로 하기 때문에 데이터 전송 속도가 빨라지고 네트워크 정체가 줄어듭니다.
• 비용 절감: 데이터 압축은 스토리지 및 전송 요구를 줄임으로써 데이터 관리와 관련된 비용을 절감할 수 있습니다.
• 향상된 백업 및 아카이빙: 데이터 압축은 백업 및 중요 데이터 보관에 필요한 시간과 스토리지를 크게 줄일 수 있습니다.
• 더 빠른 처리: 경우에 따라 압축 데이터는 정보에 액세스하고 분석해야 하는 애플리케이션의 처리 시간을 단축할 수 있습니다. 이는 처리 중에 이동해야 하는 데이터가 적기 때문입니다.

데이터 스토리지의 에너지 소비

데이터센터 및 클라우드 스토리지 서비스를 포함한 데이터 스토리지 시스템은 상당한 에너지를 소비합니다. 이는 서버에 필요한 전력, 하드웨어의 최적의 작동 온도 유지, 데이터 중복 및 백업 프로세스 관리 때문입니다.

Newmark의 보고서에 따르면, 미국의 데이터센터 전력 소비는 2030년까지 35GW에 이를 것으로 예상됩니다. 최근 클라우드 컴퓨팅 및 인공지능이 급증하면서 이 수치는 크게 증가했습니다.

데이터 압축 기술을 구현하면 이러한 에너지 사용량과 환경에 미치는 영향을 크게 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 스토리지 솔루션을 위해 효율적인 데이터 압축을 채택한 기업은 에너지 소비를 최대 40%까지 줄일 수 있습니다. 광범위한 데이터 압축 관행을 통해 매년 수백만 톤의 CO2 배출량을 줄일 수 있습니다.

데이터 압축으로 에너지 사용량을 줄이는 방법

데이터 압축이 에너지 소비에 미치는 영향에 대한 한 가지 주목할 만한 예는 2016년경 도입된 Google의 Brotli 압축 알고리즘입니다. Brotli는 Gzip과 같은 이전 알고리즘보다 더 높은 압축률을 달성하여 페이지 로드 속도를 높이고 데이터 전송을 줄입니다. 이는 사용자 경험을 향상시킬 뿐만 아니라 상당한 에너지 절감을 가져옵니다. Google에 따르면, 브로틀리 압축을 사용하면 데이터 사용량을 최대 20%까지 줄일 수 있어 데이터 전송 시 에너지가 비례적으로 절감됩니다.

브로틀리와 마찬가지로, 데이터 압축은 다음과 같은 여러 가지 방법으로 데이터 스토리지 시스템의 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.

• 스토리지 공간 절감: 압축된 데이터는 물리적 스토리지 공간을 적게 필요로 하기 때문에 스토리지 장치가 더 적게 필요합니다. 이를 통해 스토리지 하드웨어의 전력 및 냉각을 위한 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.
• 효율적인 데이터 관리: 압축된 데이터 파일은 여러 가지 방법으로 더 쉽고 빠르게 관리할 수 있습니다. 검색 속도가 빠르며, 네트워크 전반에서 전송하는 대역폭이 적어 데이터 전송 중 에너지 소비가 줄어듭니다.
• 하드웨어 수명 연장: 데이터 압축은 저장해야 하는 데이터의 양을 최소화함으로써 스토리지 디바이스의 마모를 줄여 하드웨어 수명을 연장하고 교체 빈도를 줄일 수 있습니다. 이렇게 하면 폐기된 하드웨어가 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.

더 나은 데이터 압축의 장점

에너지 절감 및 이미 논의한 기타 이점 외에도 효율적인 데이터 압축 기술을 구현하면 다음과 같은 이점이 있습니다.

• 향상된 성능: 압축 데이터 파일은 전송 및 처리 속도가 빨라져 시스템 성능이 향상되고 애플리케이션 응답 시간이 빨라집니다. 데이터 처리 시간이 빨라지면 데이터 분석 및 보고서 생성과 같은 작업을 더 빠르게 처리할 수 있습니다.
• 환경 지속가능성: 데이터 압축을 통해 에너지 소비를 줄이면 온실가스 배출량을 줄이고 기업의 지속가능성 목표를 달성할 수 있습니다.
• 확장성: 효율적인 데이터 압축을 통해 기업은 데이터 운영을 보다 효과적으로 확장할 수 있습니다. 압축된 데이터 아카이브는 물리적 스토리지 공간을 적게 차지하므로, 기업은 추가 스토리지 하드웨어에 투자하기 전에 기존 인프라에 더 많은 데이터를 저장할 수 있습니다.

잠재적 단점

데이터 압축은 많은 이점을 제공하지만, 다음과 같은 잠재적인 단점이 없습니다.

• 가공 오버헤드: 데이터를 압축 및 압축 해제하려면 처리 오버헤드가 발생할 수 있는 컴퓨팅 리소스가 필요합니다. 그러나, 현대적인 하드웨어는 압축 작업을 효율적으로 처리할 수 있을 만큼 강력합니다. 하드웨어 지원 압축의 발전은 처리 성능에 미치는 영향을 최소화할 수도 있습니다.
• 품질 손실: 손실 압축에는 파일 크기와 데이터 품질 간의 균형이 있습니다. 이는 모든 유형의 데이터에 허용되지 않을 수 있습니다. 특정 데이터 유형과 허용 가능한 품질 손실을 기반으로 적절한 압축 알고리즘을 선택하는 것이 중요합니다.
• 복잡성: 데이터 압축 기술을 구현하고 관리하면 데이터 관리 프로세스가 복잡해질 수 있습니다. 그러나 많은 현대적인 스토리지 솔루션은 압축 기능이 내장되어 있어 비즈니스 프로세스를 간소화합니다.

최종 메모

데이터 압축은 오늘날 디지털 환경에서 증가하는 데이터의 양을 관리하는 강력한 도구입니다. 데이터 파일의 크기를 줄임으로써 데이터 압축은 스토리지 및 전송 요구 사항을 최소화하여 상당한 에너지 절감을 실현합니다. 이러한 에너지 절감은 비용 절감, 성능 향상 및 환경적 혜택을 가져옵니다.

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