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[지식정보] 데이터 센터 기능과 미국 시장

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데이터 센터(data center)는 서버 컴퓨터와 네트워크 회선 등을 제공하는 건물이나 시설로, 서버 호텔(server hotel)이라고도 한다. E[이터 센터는 통신 기기인 라우터와 수많은 서버, 그리고 안정적 전원 공급을 위한 UPS 등으로 구성된다. 데이터 센터는 인터넷 보급과 함께 폭발적으로 성장하였다. 인터넷 검색, 쇼핑, 게임, 교육 등 방대한 정보를 저장하고 웹 사이트에 표시하기 위해서는 수천, 수만 대의 서버 컴퓨터가 필요하다.

 

국내 기준으로 일단 1개동의 데이터센터가 구축되는데 설계/시공/기초장비(전력, 공조, 방재, 보안 등) 구축에 약 1500~2000억원이 투자되며, 서버실 내 컴퓨팅 장비를 모두 채우는데 약 2~3배가 더 투자된다. 데이터센터 1개 건축 및 운영에 총 5000~8000억원 정도가 투자된다.

 

최근까지 네이버는 5200억원을 투입해 경기도 용인시 기흥구에 연면적 13.2규모의 제2 데이터센터 건립을 추진해 왔다. 하지만 인근 아파트 주민과 초등학교 학부모들이 전자파 등을 이유로 반대하면서 사업은 난관에 부딪혔다. 이에 네이버는 강원도 춘천에 이어 두 번째 데이터센터 건립을 추진했지만 결국 건립 계획을 철회했다. 그러자 부산시, 인천시, 경기 파주·안양·의정부시, 충축 충주·제천시, 경북 포항시, 전북 군산시 등 여러 지자체가 네이버에 데이터센터 부지를 제공하겠다며 유치전에 나서고 있다.

 

미국 데이터 센터 2019년 상반기 시장은 2018년 같은 기간 임대시장 순흡수(net absorption) 177 megawatts(MW)을 뛰어넘었고, 2018년 전체의 기록적인 실적의 2/3에 이르고 있다. 엄청난 신규 공급에도 불구하고 시장수요는 풍부하다. 미국 버지니아 북부지역은 미국(전 세계)에서도 가장 큰 시장이다.

 

자료:

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0_%EC%84%BC%ED%84%

https://namu.wiki/w/%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0%20%EC%84%BC%ED%84%B0

http://www.segye.com/newsView/20190708507505?OutUrl=naver

https://urbanland.uli.org/industry-sectors/industrial/in-brief-u-s-data-center-leasing-on-pace-for-record-year-says-cbre/

델코지식정보

https://www.delco.co.kr/knowledge/category/%EC%9E%90%EA%B8%88%C2%B7%ED%8A%B8%EB%A0%8C%EB%93%9C

http://www.retailon.kr/on/bbs/board.php?bo_table=r1_02&sca=%EC%9E%90%EA%B8%88%2F%ED%8A%B8%EB%A0%8C%EB%93%9C

 

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데이터 센터 기능

 

데이터 센터(data center)는 서버 컴퓨터와 네트워크 회선 등을 제공하는 건물이나 시설로, 서버 호텔(server hotel)이라고도 한다. E[이터 센터는 통신 기기인 라우터와 수많은 서버, 그리고 안정적 전원 공급을 위한 UPS 등으로 구성된다. 데이터 센터는 인터넷 보급과 함께 폭발적으로 성장하였다. 인터넷 검색, 쇼핑, 게임, 교육 등 방대한 정보를 저장하고 웹 사이트에 표시하기 위해서는 수천, 수만 대의 서버 컴퓨터가 필요하다.

 

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이 서버 컴퓨터를 한 장소에 모아 안정적으로 관리하기 위해서는 인터넷 데이터 센터가 필요하다. 종전에는 통신업체의 데이터 센터는 인터넷 데이터 센터(Internet data center, IDC), 클라우드 서비스를 위한 데이터 센터는 클라우드 데이터 센터(cloud data center) 용어를 사용하였다. 요즘에는 이러한 용어 구분은 없어지고 데이터 센터라는 통합 용어로만 사용한다.

 

데이터 센터는 124시간, 1365일 중단 없는 서비스를 제공한다. 그러기 위해, 안정적인 전력 공급과 인터넷 연결 및 보안이 중요하다. 인터넷 데이터 센터는 주로 여러 층으로 된 고층 빌딩에 설치한다.

 

각 층마다 사용자 그룹별로 케이지(cage)를 설치하고 그 안에 여러 개의 랙(rack)을 설치한 뒤, 각 랙마다 스위치(switch)를 두고 여러 대의 서버 컴퓨터(server computer)를 연결하는 구조이다.

 

서버 컴퓨터에서 방출하는 열기를 식히기 위해, 대용량 냉각장치 등 일정한 온도와 습도를 유지하기 위한 항온 항습 장치를 설치한다.

 

정부와 대기업은 자체 전산 설비를 운영하기 위해 별도의 데이터 센터를 운영한다. 그러나 규모가 작은 공공기관과 중소기업들은 독자적인 데이터 센터를 운영하기 어렵다. 이러한 기업들을 위해 데이터 센터의 일정 공간과 회선을 임대해 주는 서비스가 있다. 이를 코로케이션(colocation) 서비스라고 한다.

 

코로케이션 서비스 이용을 위해서 서비스 제공자에게 공간 사용료인 상면비와 인터넷 회선 사용료인 회선비를 지불한다. 전력 사용비는 대체로 상면비에 포함하지만, 전력 사용량이 많은 경우 별도로 과금하기도 한다.

 

데이터 센터는 굉장히 많은 열을 발산하므로 냉각이 중요하다. 냉각 비용은 업체들에게 부담이 된다. 페이스북은 데이터 센터의 냉각 비용을 절감하기 위해 스웨덴의 북극권에 데이터 센터를 세우기로 했다.

 

 

데이터 센터 입지

 

데이터 센터는 땅값이 저렴한 지역인 산 중턱을 깎거나, 바다를 매립한 지역에 주로 세운다.

전 세계적으로 지방정부나 지자체에서는 투자유치를 통해 서로 모셔가려고 하는 기반시설이다.

 

국내 기준으로 일단 1개동의 데이터센터가 구축되는데 설계/시공/기초장비(전력, 공조, 방재, 보안 등) 구축에 약 1500~2000억원이 투자되며, 서버실 내 컴퓨팅 장비를 모두 채우는데 약 2~3배가 더 투자된다. 데이터센터 1개 건축 및 운영에 총 5000~8000억원 정도가 투자된다.

 

한번 건축되면 15~20년은 안정적으로 유지되기 때문에 장기적이고 안정적인 세수, 건축 등에 따른 일시적 지역경기 부양에 긍정적이다. 국내의 경우 도시에 구축되는 데이터센터는 데이터센터 외 업무시설이 같이 구축되어 타지역 근무인력의 지역 유입도 기대할 수 있다.

 

일례로 2018년 인천 송도지역에서 구글 데이터센터 유치를 위해 인근 주민들이 환영 현수막을 걸고, 구글의 행사장에서 투자유치를 촉구하는 브로셔를 돌린 적도 있다. 부산광역시, 강원도, 평택, 전라북도, 서울시, 판교 등 주요 지자체에서 데이터센터 유치를 위한 혜택, 산업단지 조성도 적극 추진 중이다.

 

하지만 데이터 센터가 지역경제에 미치는 파급력에 대해 회의적인 시각도 있다.

데이터 센터건축을 위해서는 고도의 기술력이 필요하므로 지역의 건설사가 아닌 서울의 대형 건설사가 짓는 경우가 일반적이다.

내부의 서버나 네트워크 장비 또한 대부분 유명한 외산 장비를 사용하기 때문에 지역 벤더들에게 판매할 권한이 생길 확률도 낮다.

지역 고용 창출 효과도 낮은데, 최근 지어지는 데이터 센터들은 상당수가 무인화 운영이기 때문에 소수의 인원만이 해당 지역에 거주하면서 인력유입에 따른 지역경제 활성화도 기대하기 어렵다.

지자체 입장에서도 본사가 데이터 센터로 이전하여 법인세 등을 내지 않는 한 거둘 수 있는 세수라곤 재산세 등 부동산 관련 세금 외에는 없다.

데이터 센터의 경우 땅값 싼 곳이 입지가 되는 경우가 많은데 이런 곳은 교통이 불편하고 기반 시설이 부족하여 직원들이 본사이전을 찬성하지 않을 가능성이 높아 본사 이전 확률은 매우 낮은 편이다. 춘천에 네이버 데이터 센터가 입주할 때 지역주민들의 기대가 컸지만 실제 이러한 이유들로 인해 실망이 컸다. 네이버는 콜센터를 담당하는 자회사를 춘천에 설립했지만 지역에선 오히려 속았다는 반응까지 있었다.

 

최근까지 네이버는 5200억원을 투입해 경기도 용인시 기흥구에 연면적 13.2규모의 제2 데이터센터 건립을 추진해 왔다. 하지만 인근 아파트 주민과 초등학교 학부모들이 전자파 등을 이유로 반대하면서 사업은 난관에 부딪혔다. 이에 네이버는 강원도 춘천에 이어 두 번째 데이터센터 건립을 추진했지만 결국 건립 계획을 철회했다. 그러자 부산시, 인천시, 경기 파주·안양·의정부시, 충축 충주·제천시, 경북 포항시, 전북 군산시 등 여러 지자체가 네이버에 데이터센터 부지를 제공하겠다며 유치전에 나서고 있다.

 

 

데이터 센터 설계

 

인터넷 서비스 제공비용을 최소화하려면 서버들을 한 곳에 모아놓는 편이 유리하다. IDC는 서버가 요구하는 모든 자원을 건물 자체에서 조달할 수 있도록 만들어진다. 항온항습이 유지되는 공조기, 먼지를 제거하는 에어필터, 이중화 전원 및 전원안정화 설비, UPS 시설을 통한 정전 대비, 저지연 고대역 네트워크, 보안 및 기술지원 인력 등을 제공한다.

 

IDC 건물은 일반 사무실이나 공장과는 다른 방식으로 지어진다. 발열량이 엄청난 서버의 열을 신속하게 식히기 위해 공조 설비가 건물 설계부터 대규모로 반영된다.

 

국내의 경우 건축법상 데이터센터용 분류가 없어 공장, 사무실 등으로만 용도를 허가만 하는 문제가 있다. 이 때문에 불필요하게 주차장, 엘리베이터, 공개공지 등 100명 단위 인원이 활용하는 건물로 건축하고 그 안에 10~20명이 근무하여 비효율적으로 운영되고 있는 실정이다.

 

2018년 데이터센터 건축물 용도가 방송통신시설 밑에 신설되었지만, 용도만 생겼을 뿐 주차장, 승강기 비효율적 운영에 대표적 규제는 여전하다.

 

요즘은 박리다매가 많이 나와 입주비가 많이 싸졌다. 30Mbps 회선에 월간 5만원 하는 곳도 있다.

 

 

데이터 센터 온도

 

IDC 입주 시 많은 공간을 점유하는 서버회사에게는 높은 비용을 지불하도록 한다. 서버들이 소비하는 전력량은 입주면적과 비교하여 큰 차이가 없다. 그래서 소비전력으로 비용을 책정하지는 않는다. 대신 상면 공간 단위로 가격을 책정한다. 공간 단위는 U단위이며(랙형 서버 기준) 가장 작은 단위는 1U이다(블레이드 서버는 예외). 1U서버가 2U서버보다 성능도 나쁘고 가격도 비싼데도 팔리는 이유다.

 

따라서 IDC에 입주를 희망하는 업체는 가능한 적은 상면 공간에서 최대의 효율을 내려고 한다. 때문에 IDC에 입주하는 서버들은 전력 소비량이 엄청나며 대개 1000W내외의 전력을 소비한다. 이것이 발열의 원인이다.

 

발열을 냉각하는 공조설비 설계가 IDC의 핵심 역량이 된다. 데이터센터가 소비하는 전체 전력에서 IT장비(서버, 스토리지, 네트워크장비 등)를 제외한 항온항습, UPS 등 비IT 장비에 들어가는 전력이 얼만지를 알아보는 지표를 PUE라고 한다. 다시 말해 데이터센터에서 사용한 모든 전력 / IT장비가 사용한 전력량이다. 낮을수록 좋고 이론상 최저 값은 1.0이다.

 

구식 데이터센터는 PUE 2.0~3.0 사이다. 방 전체를 냉각하는 폐쇄회로 냉각 방식을 사용했다. 또 평균 18도에서 20도 사이를 유지했다.

 

최근에는 외부 공기를 이용한 냉각 방식이 대세다. 냉복도와 열복도를 분리하고 열복도에 쏟아지는 뜨거운 공기를 모아서 데이터센터 바깥으로 배출하는 방법으로 전력소비를 낮춘다. 서버실을 섭씨 30도 정도로 유지해 냉각 비용을 낮추기도 한다. 최신 설계의 데이터센터는 25~30도를 유지한다. 사실 작업자에게는 온도보다는 팬 소음(서버들의 냉각팬 및 공조기 소음)과 전자파 샤워의 압박이 더 크다.

 

입지 자체를 추운 곳에 선정해서 이득을 보기도 한다. 페이스북 데이터센터는 1.07이라는 경이적인 PUE 값을 달성했다고 한다. 아주 추운 지방에서 외기도입 냉각방식 데이터센터를 사용해 에어컨, 선풍기를 안 틀고 운영한 덕분이다.

 

 

데이터 센터 정전과 무관한 IDC

 

정전이 일어난다 하더라도 서버가 물리적인 대미지를 받거나 고장날 확률은 낮다. 부팅 스크립트가 잘못 만들어져 있어서 부팅을 못 하는 서버가 생기기도 하지만, 대부분은 자체적으로 전원 복구와 함께 자동 재부팅 및 복구 절차를 진행해서 약 10분에서 30분 정도의 시간이 흐르면 대부분 정상화된다.

 

하지만 PC처럼 1분 이내에 부팅이 끝나질 못하고 RAID 어레이 초기화나 서비스 기동 스크립트, 심지어는 램 Initialization 등도 시간을 꽤 소비한다. 램이 2T 정도 되면 램 초기화만 해도 몇십 분 걸린다. 1초 정전으로도 약 30분 이상의 시간은 무조건 날아간다고 봐야 한다. 따라서 IDC는 절대로 정전되면 안 되지만 가끔 UPS의 설정 이상 등으로 정전되곤 한다.

 

IDC는 이중 삼중의 전원 백업을 한다. 둘 이상의 발전소로부터 전력을 공급받으며, 그것도 모자라 자체적인 UPS가 이중 삼중으로 구성되기도 한다. 서버 하나를 백업하는 유닛 단위의 UPS, 서버실 단위를 백업하는 배터리 기반의 Static UPS, 그리고 IDC 전체를 백업하는 다이나믹 UPS(발전기 장착 사양)를 장착한다. 이 중 유닛 단위 UPS는 입주한 기업이 원가절감을 위해 생략하는 추세다. 데이터센터가 죽어버렸는데 서버 혼자 살아봤자 네트워크가 죽으면 별 의미가 없기 때문이다.

 

구글은 아예 서버와 장비를 직접 설계하고 제작하므로 서버 내부에 배터리를 달아버려 최악의 경우에는 서버 내부 배터리로도 견딜 수 있게 한다. 참고로 전세계 서버 출하량 통계에 구글 자체 제작 IDC용 서버를 포함하면 다섯 손가락 안에서 왔다 갔다 할 정도다. 하지만 이 분야 최강자는 단연 아마존닷컴의 AWS 이다. AWS 하나만으로 구글 데이터센터 이상의 서버 수요가 있다. 그래서 많은 서버, 전원장치, 변전소를 찍어낸다. 특히 트위치, 넷플릭스, 아이클라우드가 AWS에 있다 보니 훨씬 규모가 커져버렸다.

 

서버실 단위의 정전은 IDC에서도 일어날 수 있다. 서버 일부가 고장 나서 타버리는 바람에 합선을 일으킨다든지(랙 단위로 전원이 차단된다. 화재가 발생하면 더 넓은 범위가 셧다운) 공조기 고장으로 열 배출이 불가능해져서 방 하나 분량을 강제 셧 다운하는 경우가 있다.

 

특히 금융권 서버가 셧 다운되면 배상금이 많이 나온다. 그래서 IDC에서도 클래스를 나눈 다음에 강력한 보호를 제공하는 클래스는 돈을 더 받는 등의 방식으로 차별화한다.

 

IDC에서는 서버를 꺼서라도 냉각기에게 우선적으로 전력을 보낸다. 서버가 50도 이상 뜨거워지면 물리적인 손상이 오기 때문이다. SSD는 데이터가 증발하고, CPU도 수명이 줄어들 수 있다. 온도가 100도 이상 오래 유지되면 전선 피복이 녹아내리면서 화재가 발생한다.

 

이런 사태까지 가면 시설이 망가져 데이터센터의 생명이 끝나버린다. 자연풍 냉각을 사용하는 데이터센터는 냉각기가 선풍기와 마찬가지인지라 전력 소비량이 적어 냉각기의 우선순위가 높지 않다. 그러나 구식 데이터센터는 서버의 전력량 이상의 전력이 냉각기 돌리는데 쓰이므로 냉각기의 우선순위가 절대적으로 중요하다.

 

국내 전기요금이 너무도 저렴해서 해외 데이터센터가 몰려온다는 기사가 2013년부터 최근까지 자주 등장하지만, 데이터센터는 산업용 전기요금의 적용을 받지 못한다. 대개 일반용() 고압A 군의 적용을 받아 대략 kWh60원에서 190원 사이의 요금을 내는데, 이는 전기요금이 비싸기로 유명한 일본이나, 미국 동부(뉴욕) 등에 비하면 저렴하겠지만, 미국 캘리포니아 북부, 시애틀, 스웨덴 북부, 홍콩 등에서 데이터센터를 위해 적용하는 특가요금에 비하면 많게는 10(ex. 스웨덴 북부: kWh0.7) 정도 비싸게 받고 있어 정확한 사실은 아니다.

 

사실 대부분의 해외기업은 국내 클라우드 서비스를 위해 국내 기업이 보유한 데이터센터의 상면을 임대해서 자사 데이터센터를 운영하고 있으며, 글로벌 IT기업 중에서는 아마존닷컴의 Amazon Web Services와 마이크로소프트의 Microsoft Azure가 한국에 자체 건축 데이터센터를 두고 있다. 구글의 Google Cloud Platform2020년 한국에 설립 예정이다.

 

 

개인 서버 vs. IDC

 

오늘날 기술의 발전으로 개개인 역시 서버를 소유하고 자기 집에서 웹 서비스를 제공할 수도 있다. 이에는 장단점이 있다.

 

자가 소유가 절대적으로 유리한 경우

보안이 극도로 중요한 내용은 절대로 IDC에 두면 안 된다. 영업비밀 중에는 하드디스크 하나에 담을만한 내용이 수백억 원에 달하는 것도 있다. 국가기밀 및 군사기밀 역시 마찬가지이다.

 

IDC가 절대적으로 유리한 경우

전기요금, 접속속도, 접속자가 몰리는 상황, 돌발 상황에 빠르게 대처해야만 하는 환경 일 때는 IDC가 필요하다.

 

 

미국의 데이터 센터 임대시장 규모 확대

 

CBRE의 최근 U.S. Data Center Trends Report에 의하면, 클라우드 컴퓨팅 공급자(cloud-computing providers) 증가와 이에 대한 수요로 인해, 미국 데이터 센터 시장은 2017년의 기록적인 임대실적을 넘어서고 있다. 2019년 상반기 시장은 2018년 같은 기간 시장 순흡수(net absorption) 177 megawatts(MW)을 뛰어넘었고, 2018년 전체의 기록적인 실적의 2/3에 이르고 있다. 엄청난 신규 공급에도 불구하고 시장수요는 풍부하다.

 

미국 버지니아 북부지역은 미국(전 세계)에서도 가장 큰 시장이다. 클라우드 사용자 전체 시장 순 수요 흡수의 65%를 차지한다. 가까운 미래에 클라우드 사용자 수요(cloud users)가 내려갈 것으로 보이지 않는다. 최종 사용자들이 계속해서 자신의 IT 니즈를 클라우드와 결합하여, 비용절감과 유연성을 확대하고 있다.

 

Northern Virginia가 가장 활동적인 데이터 센터 시장이다. 2018년 상반기 기준으로 100 MW의 순 흡수력을 보유하고 있다. 가장 활동적인 상위 10개 시장은 아래와 같다.

Phoenix (32.5 MW)

Dallas/Fort Worth (19.1 MW)

Silicon Valley (10.6 MW)

Austin/San Antonio (9.8 MW)

Chicago (9.4 MW)

Seattle (6.1 MW)

Southern California (5.2 MW)

Atlanta (3 MW)

New York Tri-State Region (2.5 MW).

 

Northern Virginia 지역에 2017년 상반기 이후 198 MW 공급이 늘어났다. 앞으로도 더 늘어날 전망이다. 2019년 상반기 말 기준으로 297.2 MW가 건설 중이다.

 

기타 시장으로 의미 있는 건설 활동을 하고 있는 지역은 아래와 같다.

Phoenix (61.4 MW)

Dallas/Fort Worth (45.6 MW)

Silicon Valley (29.5 MW)

Atlanta (21 MW)

 

강력한 수요를 바탕으로 미국 주요 시장에서 474 MW가 개발 중이다. 이미 임대되고 있는 총량의 55%나 된다. Silicon Valley의 이 분야 공실률은 처음으로 5% 이하로 내려갔다. 이용 가능한 고품질 공간이 부족해지기 때문이다. Silicon Valley의 타이트한 시장 조건으로 인해 임차기업들은 다른 시장으로 확대해 가고 있다. 특히 Phoenix는 기록적인 건설이 진행 중이다.

 

 

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