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爆発的なデジタルデータの増加に対応
環境にも人にも優しい
最新のデータセンター

ECサイトやSNS、動画配信サービスなどの利用拡大、さらにはIoT(モノのインターネット)、AI、5GなどのICTサービスの本格始動にともない、インターネットへつながるデジタルデータは爆発的な増加傾向にあります。その処理・保管を行うデータセンターの需要も高まり、市場規模は年10%ペースで拡大しています。本日は、IIJ基盤エンジニアリング本部データセンター技術部の堤さん、三村さんに最新のデータセンターについて語っていただきました。

データセンター需要の拡大と課題

左:三村さん 右:堤さん

まずデータセンターの役割を簡単に教えてください。

堤: データセンターは、巨大なコンピュータ(サーバ)群が稼働し、インターネット上のさまざまなユーザと相互に繋がっている施設です。本施設では、このコンピュータ群が扱う膨大なデジタルデータを安全かつ確実に、処理・保管する環境を提供します。インターネットを利用したサービスの発展には、このデータセンターの安定稼働が欠かせず、政府が推進している「デジタル社会の実現」*1にも寄与する重要な施設です。

インターネット上のデジタルデータが爆発的に増加していますが、データセンターは物理的な規模を拡大し続けていれば問題はないのですか。

堤: データセンター内にどんどんコンピュータを増やしていけば済むかといわれると、そう簡単な話ではありません。
データセンターには、コンピュータだけがあるわけではなく、電気や空調用の設備、セキュリティ対策用の設備などさまざまな異なる要素があり、それらを建物の中で協調させながら、いかに効率的に稼働させるかを考えなくてはなりません。

そして、IT機器の稼働によって生じる「熱」も厄介です。

膨大な熱を放出するIT機器
三村: 動画視聴などは高い処理負荷がかかるため、スマホやパソコンが熱を持つことがあり、みなさんもそれを感じた経験があるかと思います。データセンターは時代とともに進化し、狭いスペースに高性能なIT機器を設置できるようになった一方で、使用する電力量は増え、機器から生じる熱も桁違いな量になっています。もし、これらの熱を適切に取り除かなければ、IT機器の性能が劣化し、最悪の場合は停止してしまいます。実はこの熱を「いかに効率的に取り除くか」が、データセンターにおける重要な課題なのです。

環境に配慮しつつ、お客様のニーズへ柔軟に対応するデータセンター

IT機器の熱を取り除くための空調設備自体が、大きな電力を消費してしまうわけですね?

地球にやさしいデータセンター設計
堤: 2015年に国連で採択されたSDGs*2が社会へ浸透しつつあります。
「地球温暖化」が原因とされる自然災害が世界各地で頻発する中、IIJでは大量に電力を消費するデータセンターの低炭素化・省エネへの取り組みを推進しています。
データセンターの省エネ指標の1つにPUE(Power Usage Effectiveness)があります。

PUEは、IT機器以外の各種設備の消費電力をどれくらい低減できているかを表し、IT機器にかかる消費電力のみであれば1となる指標で、冷却のための空調の電力が膨らむほど、数字が大きくなります。
一世代前のデータセンターではPUE2.0以上ということも少なくありませんでしたが、IIJが2019年に千葉県白井市に開設した「白井データセンターキャンパス」(以下、白井DCC)では、高水準な省エネ性といえるPUE1.2台を目指しています。この数値は、空調にかかる電力消費が非常に少ないことを意味しています。

外気冷却空調
三村: データセンターには必ずIT機器を冷却するための専用設備が備わっていますが、IT機器と同様、冷却装置もまた多くの電力を消費するため、この電力を減らすために、IIJは「外気」を取り込んで利用する方式を採用しました。白井DCCは、環境性能に配慮した抜本的な省エネを実現する施設を評価する環境省補助事業*3に採択されています。

なるほど。ちなみに暑い夏の外気では冷却は難しくないでしょうか。

堤: おっしゃるとおり、夏季は外気を使った冷却ができず、空調にかかる大きな電力が必要となることが課題でした。

これを何とかできないかと考え、白井DCCではリチウムイオン蓄電池を活用し、夏場のピーク電力の削減に取り組んでいます。

大容量リチウムイオン蓄電池

夜間に電気を貯め、電力コストを抑える
堤: IIJが採用したリチウムイオン蓄電池は、従来の鉛蓄電池に比べてエネルギー密度が高いため、大容量の蓄電が可能であり、また優れた充放電特性を持っています。この特性を利用し、夜間に割安な電気を購入し、蓄電した電気を昼間のピーク時間帯に放出して、電力コストの抑制を図ります。これは、国内のデータセンターでは先進的な取り組みといえます。IIJは、運用コストの約4割を占める「電気代」に対し、空調設備分のピーク電力の15%削減を目指しています。
実は、ピーク電力を抑制するための専用設備というものは存在していて、それを用意することは可能ですが、相応のコストが掛かります。
そこで、停電などの非常時に備え、バックアップ電源として設置が必須となる蓄電設備に着目しました。この蓄電設備は、設置コストが大きいものの、非常時以外はほとんど稼動しません。私たちはこの設備の活用を通し、従来の鉛型からリチウムイオン型へ置き換えることで、ピークカット制御という新たな機能の追加を実現しました。

そもそもIIJが自社データセンターを建てた経緯を教えてください

堤: 現在、20カ所以上のデータセンターを運営していますが、他の事業者のデータセンターを利用するパターンと、自社で構築するパターンがあります。
それぞれ長所がありますが、前者では、主に2010年頃からのクラウド台頭において、需要が大規模化・多様化し、場所/電力/空調能力などの不足に悩まされることがあり、最新鋭の自社データセンターを構築することで、そのニーズに対応しやすい環境を整備しています。

自社構築データセンター

  • 2011年:島根県松江市にデータセンターパーク設立(松江DCP)
  • 2019年:千葉県白井市にデータセンターキャンパス設立(白井DCC)

利用ニーズの変化に合わせて柔軟に変更できる「環境」とはどのようなものですか。

コンテナ型モジュール構造(松江)から システムモジュール構造(白井) へ
三村: 従来のビル型データセンターでは構築に時間がかかり、短期間でニーズに合わせた新たな設備を準備することは困難です。松江DCPで採用している「コンテナ型モジュール」は、20フィート(約6m)ないし40フィート(約12m)のコンテナの中に、必要なIT機器と空調設備をモジュールとして一体化させ収めています。この手法なら工場でサーバ等の機器をコンテナ内へ搭載した後、そのまま運搬・設置することで構築期間の大幅な短縮を実現でき、構成の組み換えも柔軟に行えます。

三村: 白井DCCでは、さらに需要の大規模化に対応するため、モジュール構造をより大きな単位で実現する「システムモジュール」と呼ばれる工法を採用しました。コンテナを大量に並べる案もありましたが、コンテナを構成する壁が増えてしまい、スペースやコスト効率が悪くなります。白井DCCでは、コンテナそのものは使用していませんが、松江で得られた知見をすべてフィードバックしています。

三村: IIJは日本初の商用インターネット接続事業者として、これまでさまざまな「初」にチャレンジしてきました。白井DCCでも先進性やチャレンジ精神を大切にしています。それは、労働環境への配慮にも反映されています。

IIJの目指す“人に優しいデータセンター”

お客様だけでなく、働く方たちにとってもメリットのあるデータセンターを目指しているのですね。

三村: そうです。私自身、データセンターは「人が働きやすい環境」であってほしいと願っていますし、それが優秀な人材確保の一助にもなると考えています。

データセンターは24時間365日体制の常時監視を行い、必要な保守を実施し、片時も気が抜けません。営業時間外に行う作業や緊急の障害対応、また平日夜間や休日にお客様が入館することも珍しくないため、そのアテンドも必要です。一方、要求されるオペレーションも高度化しており、サービスの提供品質を維持することが容易ではなくなりつつあります。
また、国の労働人口が減少していく中で、データセンターの運用に必要な人材確保も課題となってきています。

オペレーションルーム

三村: しかし、労働環境の改善といっても、大小さまざまな課題があります。
例えば、従来のデータセンターでは安定稼働のため、IT機器に対して強い冷却風を常時送り込むのですが、これがエンジニアの体力を消耗させていました。そこでこの風が彼らに直接当たらないよう、空調設備を工夫しました。その他にもエンジニアへ何度もヒアリングを行い、業務環境の改善を重ねています。

また、突発的な緊急対応や作業が発生した場合などに、松江DCPと白井DCC間の業務をリモートでカバーし合う試みも始めています。こちらは自社のデータセンター同士だからこそ可能な対応になります。

その他、人材不足に対する特別な取り組みはありますか。

AIやロボットの積極的活用
三村: 多岐に渡るエンジニアの作業負荷を軽減するために、白井DCCでは人がやらなくてもよい仕事はロボットに任せる、つまりシステムの自動化による省人・無人化を推進しています。そのために、これまで行っていた業務を改めて精緻に確認し、自動化の必要性の有無から時間をかけて検討しました。その結果、現段階での自動化を見送ったものもありますが、検討の中で非効率あるいは属人化している業務を洗い出すことができたため、決して議論が無駄になったとは思っていません。そして白井DCCでは現在、以下の取り組みを進めています。

警備ロボット

巡回警備/サーバルームへお客様のご案内 など

ソフトウェアロボット

入館者情報のシステム登録/レポート作成/監視システム上に警報が大量に発生した際における重要な警報の選別や抽出/空調制御の最適化 など

巡回中のロボット

これらの仕組みの検証・評価にはさまざまな苦労がともないますが、本格運用に向けて準備を進めているところです。

AIやロボットの活用で「24時間365日、気が抜けないデータセンター」のイメージも大きく変わっていきそうですね。

三村: そのような認識は、今後変わっていくのではないかと思っています。AIやロボットが異常感知への対処やメンテナンスを行い、またデータセンター同士がシームレスに接続されれば、場所や時間に縛られずにエンジニアが働ける時代になるかも知れません。いつかそうならなければいけないとも思います。

2020年度はこれまで準備したシステムが本格的に動き出すので、白井DCCのコンセプト「FacilityをSoftwareでSmartに、知性を持つデータセンターへ」の通り、安定した設備システムの稼働を見守りつつ、データセンターの更なる発展に貢献していきたいです。

堤: 今後、蓄電池以外にも太陽光発電を取り入れ、余った電気を地域で活用いただくなど、データセンターから収益を生み出す可能性についても検討を始めています。新技術が次々と実用化される中で、従来の常識にとらわれず、新しいファシリティの形を追求していけたらと思っています。

  • (*1)政府は2019年のIT新戦略において、デジタル技術の恩恵を誰もが享受できるインクルーシブな「デジタル社会」の実現に向けた重点計画をとりまとめています(詳細はこちらPDFを参照)。
  • (*2)SDGs(Sustainable Development Goals: SDGs=持続可能な開発目標)。
    17のグローバル目標と169のターゲット(達成基準)から成る国連の持続可能な開発目標。2015年9月の国連総会で採択された『我々の世界を変革する:持続可能な開発のための2030アジェンダ』の成果文書で示された2030年に向けた具体的行動指針。
  • (*3)環境省 平成30年度業務用施設等におけるネット・ゼロ・エネルギー・ビル( ZEB )化・省 CO2促進事業(次世代省CO2型データセンター確立・普及促進事業)。
    同事業実施には「2050年までに80%の温室効果ガスの排出削減を目指す。従来の取組の延長のみでは、このような大幅な排出削減は実現困難であり、抜本的排出削減を可能とする革新的な技術開発・普及などのイノベーションによる解決を最大限追及する必要がある。 (地球温暖化対策計画:平成28年5月13日閣議決定)」という背景があります。白井DCCも温室効果ガスの抜本的削減に努めております。

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