인텔은 1월23일(현지기준) 큐로직이 개발한 네트워킹 관련 제품군인 ‘인피니밴드’를 인수한다고 발표했다. 인수금액은 1억2500만달러로 모두 현금으로 거래될 예정이다. 큐로직은 캘리포니아 소재 1천명 이상의 직원을 갖춘 고성능 네트워크 인프라스트럭처 솔루션 업체로 데이터, 서버, 스토리지 네트워킹 인프라 분야 통합 솔루션을 제공한다.

이번 인수를 통해 인텔은 자사 네트워킹 포트폴리오를 더욱 강화시켜 고성능컴퓨터(HPC) 개발에 더욱 박차를 가할 계획이다. 인텔은 제품군 뿐 아니라 관련 개발 인력도 함께 인수한다고 밝혔다. 커크 스카우젠 인텔 데이터센터&커넥티드시스템 담당 부사장은 “큐로직의 인피니밴드 기술과 전문 지식은 인텔의 목표에 있어 매우 중요한 부문을 차지하게 될 것”이라며 “이번 인수를 통해 앞으로 데이터센터 구현에 있어 앞선 기능을 선보일 예정”이라고 말했다.

앞서 2011년 열린 국제 슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스에서 인텔은 2018년까지 초당 100경회 연산이 가능한 엑사플로급 컴퓨팅을 구현하겠다고 밝힌 바 있다. 현재까지 구현된 페타플로급 컴퓨터가 초당 1천조 회 연산이 가능하다. 인텔은 이 연산 기능을 1천배 이상 끌어올린 컴퓨터를 선보이겠다고 나섰다.  그리고 이 과정에서 이번에 인수한 인피니밴드 관련 기술이 도움이 될 것으로 기대하고 있다.

인피니밴드는 전화교환기처럼 서버와 주변기기 같은 컴퓨터 네트워크 구성요소를 스위치 기반 네트워크로 연결해 한번에 수천개의 데이터를 전송할 수 있게 도와주는 기술이다. 서버 간 연결은 컴퓨팅 성능을 확산시키는 핵심 기술이라고 할 수 있다. 이 기술을 이용하면 고성능컴퓨팅 간 좀 더 긴밀한 연결이 가능해 보다 빠르게 데이터를 전송하고 처리할 수 있게 된다.

큐로직의 인피니밴드가 보유한 패브릭 기술은 바로 이 슈퍼컴퓨팅을 구현하는데 사용되는 기술이다. 테크크런치는 “인텔은 패브릭 기술을 데이터센터 같은 고성능 컴퓨팅이 필요한 분야에 적용할 것으로 보인다”라고 전했다.

이번 인수에 대해 사이먼 비디스콤베 큐로직 사장 겸 최고정보경영자는 “이번 인피니밴드 자산 매각은 큐로직이 데이터센터, 엔터프라이즈 이더넷, 스토리지, 네트워킹 제품에 좀 더 집중할 수 있게 도와준다”라며 “인텔과의 협력을 통해 향후 고성능컴퓨팅 시장에서 좀 더 향상된 기술을 선보일 수 있게 될 것으로 기대한다”라고 말했다.

양사간 인수합병은 1분기 안에 마무리될 전망이다.

실제로 아마존웹서비스(AWS)는 물리적 슈퍼컴퓨터 없이 지난 9월 기준 세계 슈퍼컴퓨터 상위500위 안에 이름을 올렸다. 목록에 이름을 올린 다른 슈퍼컴퓨들은 우리가 ‘슈퍼컴퓨터’ 하면 떠오르는 ‘하드웨어’ 슈퍼컴퓨터였다. AWS가 10년 이상 클라우드 컴퓨팅에 매진하며 이뤄낸 가상 컴퓨터는 이제 슈퍼컴퓨터가 됐다.

아마존이 클라우드 컴퓨팅 시장에 뛰어든 지 20년도 채 되지 않아 전세계 기업들이 가장 많이 찾고 애용하는 클라우드 서비스 중 하나가 됐다. 이제 아마존의 EC2는 가상 머신으로 24테라플롭급 프로세싱 파워를 구현할 수 있는 슈퍼컴퓨터다. 1테라플롭은 초당 1조회 연산이 가능한 정도를 말한다.

아마존닷컴은 2006년 자회사 AWS를 설립하고 클라우드 컴퓨팅 서비스를 제공하기 시작했다. 고객이 필요로 하는 컴퓨팅 자원을 나눠준다는 새로운 컨셉트를 내건 셈이다. 당시만 해도 트래픽이 몰리는 크리스마스 시즌에 대비해 구축한 인프라를 재활용하기 위해 시작한 게 아니냐는 오해도 있었다.

지난 7월 한국을 방한한 보너 보겔스 아마존 웹서비스 부사장 겸 최고기술책임자는 블로터닷넷과의 대담에서 “우리는 10년 이상 웹 애플리케이션에 대해 다루면서 수준 높은 확장성과 고도로 안정된 웹 애플리케이션 운영에 필요한 역량을 키워 왔다”라며 “고객들이 설비 투자 없이 필요한 소프트웨어와 운영체제를 골라서 사용할 수 있게 만들기 위해 클라우드 컴퓨팅 서비스를 시작했다”라고 말했다.

이제 기업들은 단 한 번의 클릭으로 수천에서 수백만에 달하는 프로세서를 아마존 클라우드에서 처리할 수 있게 됐다. 필요할 때, 원하는 만큼 사용하고 이에 대한 비용을 지불하면 이용이 끝난다.

과거에는 3만 코어 클러스터 처리를 위한 데이터센터 구축에 들어가는 비용이 최소 500만에서 1천만달러 사이였다고 한다. 장비만 산다고 해서 프로세스 처리가 이뤄지는게 아니다. 랙, 스택, 케이블을 원활하게 연결하는데도 시간이 필요했다. 그러다보니 서비스 구현에는 최소 6개월에서 1년을 기다려야 하는 문제가 생겼다.

기즈모도는 아마존웹서비스에 대해 “클라우드 서비스의 등장으로 기업은 탄력적인 서버와 스토리지 증설이 가능해졌다”라며 “또 어떤 클라우드 서비스를 제공할 지 기대가 된다”라고 말했다.

이제 아마존은 더 큰 꿈을 꾸고 있다. 와이어드엔터프라이즈는 “아마존은 42번째로 성능 좋은 가상 슈퍼컴퓨터를 만드는 데 그치지 않고 더 성능 좋고, 유연하고, 확정성 높은 클라우드를 만드는 데 주력하고 있다”라며 “가상 슈퍼컴퓨터 분야를 계속해서 확장시켜 나갈 방침”이라고 전했다.

12월14일 오전 키노트 직후 전세계 기자들과 가진 그룹인터뷰에서 젠슨 황 엔비디아 공동창업자 겸 CEO는 “그동안은 서양에서 프로세서를 설계하고 중국을 비롯한 아시아에서 제조했지만, 이제 상황은 달라질 것”이라며 “특히 중국은 프로세서를 직접 디자인하거나 설계하고, 제조하며, 소비까지 한꺼번에 아우르는 시장이 될 것”이라고 설명했다. 엔비디아의 ‘중국 사랑’을 느낄 수 있는 대목이다.

한국 슈퍼컴퓨터 시장은 어떨까. GTC 아시아 2011은 한국과 가까운 중국 베이징에서 열렸지만, 행사장에서 한국 연구원이나 개발자를 찾아보기 어려웠다. 한국은 GPU 기술과 슈퍼컴퓨터에 관심이 없는 것일까. 한중일 삼국의 GPU 기술 도입은 현재 어떤 모습인지 중국과 일본, 한국 전문가를 만나 얘기를 나눠봤다.

중국·일본 GPGPU 슈퍼컴퓨터 도입 사례 증가

중국의 GPGPU 슈퍼컴퓨터 시장은 상상을 뛰어넘는다. 불과 반년 전까지만 해도 중국 슈퍼컴퓨터 ‘티엔허1-A’는 전세계 1위 슈퍼컴퓨터로 명성을 떨쳤다. 지금은 일본의 ‘K컴퓨터’에 1위 자리를 내줬지만, 여전히 GPGPU 기술을 도입한 ‘이기종 컴퓨팅’으로서는 전세계 1위 슈퍼컴퓨터다.

중국이 보유한 슈퍼컴퓨터 숫자도 다른 나라를 압도한다. 전세계 슈퍼컴퓨터 성능의 순위를 매기는 ‘톱500′ 리스트를 보면, 2011년 하반기를 기준으로 전세계 20% 슈퍼컴퓨터가 중국에 있다. 전세계 슈퍼컴퓨터 중 절반 이상을 보유하고 있는 미국에 이어 두 번째로 많은 숫자인 동시에 3위와의 격차도 크다. 중국이 올해 티엔허1-A를 발표했을 때, 미국을 비롯한 전세계가 충격에 빠졌다는 후문이다. 중국은 현재 전세계에서 가장 빠르고 적극적으로 GPU 기술과 슈퍼컴퓨터를 도입하고 있는 나라다.

“중국의 거의 모든 연구원과 과학자는 이기종 컴퓨팅이 고성능 컴퓨팅 기술의 미래라고 생각하고 있습니다. 저 역시 이기종 컴퓨팅이 슈퍼컴퓨터 기술의 앞날이라는 점은 부인할 수 없습니다.”

웨이 그 중국과학아카데미 복합문제 핵심 연구소 교수가 중국의 GPU 컴퓨팅 도입 열정에 대해 이렇게 설명했다. 웨이 그 교수는 티엔허1-A를 비롯해 자체 개발한 GPU 슈퍼컴퓨터를 이용해 연구를 진행하고 있다. 웨이 그 교수가 주로 연구하는 분야는 석유화학 기술과 액체운동에 관한 시뮬레이션 분야다.

웨이 그 교수의 설명에 따르면, 중국과학아카데미뿐만 아니라 중국의 여러 기관과 대학교에서 GPU 기술을 적용한 슈퍼컴퓨터를 도입하는 사례가 늘어나고 있다는 설명이다. 연구원과 과학자들 사이에서 GPU 기술을 이용하는 것에 대해 동의가 이루어져 있음을 확인할 수 있는 대목이다. 실제로 슈퍼컴퓨터를 도입하는 과정은 중국 정부의 전폭적인 지원이 뒤따른다.

“어떤 애플리케이션을 이용하느냐에 따라 결과는 다르지만, GPU 파워가 이용된 슈퍼컴퓨터를 통해 연구를 진행하면 최고 100배 이상 빠른 속도로 결과를 볼 수 있었습니다. CPU만 이용하는 슈퍼컴퓨터를 이용할 때 한계를 뛰어넘은 것이죠.”

하지만 웨이 그 교수는 미래 컴퓨팅 기술 발전 방향에 단서를 달았다. 현재는 GPU와 CPU가 결합된 컴퓨팅 기술이 주목받고 있지만, 이 같은 형태 외에 다른 기술도 충분히 나올 수 있다는 설명이다.

웨이 그 교수는 “현재는 GPU와 CPU가 이기종 컴퓨팅 기술이 우위를 보이고 있지만, 미래에는 CPU 자체로 성능을 높인다거나 GPU만 이용하는 슈퍼컴퓨터, 혹은 전혀 다른 기술이 등장할 수도 있다”라고 의견을 내놨다.

이웃 나라 일본도 최근 GPGPU 시장에 새 이정표를 세웠다. 일본 도쿄공업대학교 글로벌과학정보센터는 지난 11월24일, 슈퍼컴퓨터 ‘츠바메2.0′을 도입했다. 츠바메 2.0은 1초에 1천조번에 달하는 부동소수점 연산을 할 수 있는 슈퍼컴퓨터다. GPGPU 기술을 도입해 성능과 전력 효율을 높인 덕분에 현존하는 슈퍼컴퓨터 중 에너지 효율이 가장 높은 컴퓨터로 기록되기도 했다. 또, 현재 전세계 1등 슈퍼컴퓨터인 K컴퓨터도 일본에 있다.

“고성능 슈퍼컴퓨터를 도입할 때, GPGPU 슈퍼컴퓨터 도입이 늘어나고 있는 추세입니다. 이기종 컴퓨팅 기술이 도입된 슈퍼컴퓨터는 특히 우주연구와 물리 시뮬레이션 연구에서 주목받고 있습니다. 대용량 데이터를 처리하는 데 유리하기 때문이죠.”

운이 좋았다. GTC 아시아 2011 행사장에서 마츠오카 사토시 도쿄공업대학 국제과학정보컴퓨팅센터 교수를 직접 만날 수 있었다. 점심식사 시간에 잠깐 시간을 내준 마츠오카 사토시 교수는 이기종 컴퓨팅의 장점과 일본 슈퍼컴퓨터 시장의 흐름에 대해 들려줬다.

“많은 CPU를 쓰면 당연히 속도는 빨라지겠죠. 하지만, CPU만으로 성능을 끌어올리기엔 문제가 너무 많습니다. 장비가 너무 커지기 때문입니다. 공간 문제는 일본에서 중요한 문제입니다.”

전세계 1위 슈퍼컴퓨터인 K컴퓨터엔 GPU 기술이 도입되지 않았다. 오로지 CPU로만 이루어진 K컴퓨터는 4천㎡의 공간을 차지하며, 15억달러가 투입됐다. 전력소모도 시간당 20메가와트에 달한다. 20메가와트는 미국 국방성이 지정한 전력사용 한계치다. K컴퓨터를 이루고 있는 장비도 무려 1천개의 캐비닛으로 이루어져 있다.

이와 달리 GPU 기술이 도입된 츠바메 2.0은 4200개의 GPU 코어와 2800개의 CPU 코어로 이루어진 슈퍼컴퓨터다. 3억달러가 투자됐고, 50여개의 캐비닛으로 구성됐다. 츠바메 2.0이 차지하는 공간도 60㎡에 불과하다. 마츠오카 사토시 교수의 설명에 따르면, 일본은 지금 ‘츠바메 3.0′ 도입을 준비 중이다.

“스쿠바 대학교를 비롯한 일본의 많은 대학교가 이기종 컴퓨팅 기술이 들어간 슈퍼컴퓨터 도입을 검토하고 있습니다. 일본 슈퍼컴퓨터 시장의 확실한 트렌드는 GPU 기술인 셈입니다.”

관심은 있지만, 인력과 인프라 부족한 한국

중국과 일본은 현재 빠른 속도로 GPU 파워를 이용한 슈퍼컴퓨터를 도입하고 있다. 우리나라 상황은 어떨까. 국내엔 현재 기상청과 KISTI 등 주요 연구소에서 연구와 교육을 목적으로 GPU 컴퓨터를 도입하고 있다. 하지만 국내 슈퍼컴퓨터가 ‘톱500′ 리스트에 등록된 건수는 4건에 지나지 않는다. 국내에서 가장 큰 규모로 도입된 GPU 슈퍼컴퓨터는 고등과학원(KIAS)에서 96개 GPU를 이용해 도입한 슈퍼컴퓨터다.

이주석 엔비디아 코리아 상무는 국내 슈퍼컴퓨터 도입이 아직 ‘초기’ 단계라고 설명했다. GPU 기술뿐만 아니라 슈퍼컴퓨터 도입 사례 자체가 적은 현실 때문이다.

그렇다고 우리나라 개발자와 연구진이 GPU 컴퓨팅 기술에 관심이 없는 것은 아니다. 중국이나 일본과 같이 대규모 슈퍼컴퓨터가 도입되진 않았지만, 각 대학의 실험실 수준에서 작은 규모로 GPU 파워를 이용하고 있다. 서울대학교 물리학과에서 64개의 GPU를 이용한 GPU 컴퓨터가 좋은 사례다. 서울대학교는 이 같은 시스템을 도입해 CPU 1천개를 이용했을 때와 비슷한 성능을 내는 컴퓨터를 만들 수 있었다.

이주석 상무는 국내 소프트웨어 인력의 부재를 주요 원인으로 꼽았다. 이주석 상무는 “학부생부터 병렬 컴퓨팅 기술을 가르칠 필요가 있다”라며 “현재 우리나라는 대학원 박사 이상 수준에서만 병렬 컴퓨팅에 관심을 보이고 있다”라고 지적했다. 국내 GPU 프로그래밍 시장에서 소프트웨어 인력 배출이 어려운 이유 중 하나다.

많은 돈을 들여 높은 톱500 리스트에서 높은 순위를 차지하는 슈퍼컴퓨터를 만들어야 한다는 주장을 펼치려는 것은 아니다. 슈퍼컴퓨터 순위 싸움은 흡사 전세계 고층빌딩 높이 경쟁과 다를 바 없다. 비용과 의지만 있으면 누구나 도입할 수 있다는 뜻이다.

하지만 현대 과학에서 슈퍼컴퓨터가 차지하는 의미는 남다르다. 슈퍼컴퓨터는 연구의 진행 속도와 질을 결정하는 중요한 요소로 자리잡았다. 기초과학과 응용과학의 연구가 갖는 데이터가 날이 갈수록 방대해지기 때문에 계산컴퓨팅 과학 영역과 융합해야 빠르고 좋은 결과를 얻을 수 있기 때문이다.

국내에서도 몇 군데 학교에서 ‘계산과학공학과’가 생기기 시작했다. 앞으로의 과학은 대용량 데이터를 처리해야 하는 시대로 옮겨간다는 국내 과학자들의 합의가 이루어졌음을 알 수 있는 대목이다. 이제 기초과학 연구와 슈퍼컴퓨터는 밀접한 관계를 갖기 시작했다. 대용량 데이터 시대엔 기초과학도 슈퍼컴퓨터 기술과 융합이 필요한 때다.

젠슨 황 엔비디아 CEO가 ‘GPU 테크놀로지 컨퍼런스(GTC) 아시아 2011′ 행사 첫날 기조연설에서 한 말이다. 젠슨 황 CEO의 한마디에서 그래픽 프로세서(GPU) 기술 전문업체 엔비디아가 꿈꾸고 있는 미래 컴퓨팅 기술의 윤곽을 알 수 있다.

엔비디아는 GPU를 그래픽 프로세싱 작업뿐만 아니라 그동안 CPU가 담당하고 있던 일반적인 작업 영역에 활용하는 방법을 모색하고 있다. 엔비디아는 특히 슈퍼컴퓨팅 영역에서 GPU 이용률을 높이는 데 주목하고 있다.

GPU는 그동안 게임이나 그래픽 응용프로그램을 이용하는 데 필요한 기술이라고 여겨져 왔다. GPU를 일반적인 작업에 이용한다는 건 무슨 뜻일까. GPU를 이용해 슈퍼컴퓨팅을 구축할 때 장점을 살펴보자. GPU와 CPU의 차이점을 보면 쉽게 알 수 있다.

GPU는 CPU와 달리 그래픽 계산 작업에 최적화돼 발전해 온 프로세서다. CPU가 시스템 전체를 제어하기 위해 고정소수점과 부동소수점 연산을 모두 담당하는 방향으로 발전해 온 반면, GPU는 3D 그래픽 렌더링이나 그래픽 시뮬레이션 작업을 위해 부동소수점 연산을 전문으로 발전해 왔다. 부동소수점 연산 능력만 놓고 본다면, GPU는 CPU보다 한 수 위인 셈이다.

GPU를 슈퍼컴퓨터에 도입하려는 이유도 이 같은 부동소수점 연산 능력 때문이다. 3D 게임은 기본이고, 금융기관의 정보 분석과 각종 시뮬레이션 분야에 GPU 기술 도입이 활발하다. 특히 분자나 원자의 무한한 운동을 지속적으로 관찰해야 하는 물리학이나 화학, 의약학 산업에서 각광받고 있다. GPU를 그래픽 처리 부문이 아닌, 일반적인 프로세싱 작업에 활용하는 것을 ‘GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)’ 기술이라고 부른다.

산업 디자인과 시뮬레이션 분야도 GPU 기술을 도입할 수 있는 좋은 사례다. 그래픽 응용프로그램을 이용해 새 자동차를 디자인할 때, 많게는 수백만개에 이르는 그래픽 요소를 이용해 작업이 이루어진다. 이 같은 작업은 시간이 오래 걸린다. 기업 시뮬레이션 환경이라면 시간이 오래 걸린다는 점은 단점이다. 고객의 요구에 따라 수시로 디자인을 바꿀 수 있어야 하기 때문이다.

젠슨 황 CEO는 GPU 기술의 도입을 “기다려야 하는 장비에서 바로 일할 수 있는 장비로의 변화”라고 표현했다. 사물의 동작을 시각적으로 시뮬레이션하느라 더 이상 기다릴 필요가 없다는 뜻이다.

△ GPGPU 기술 확산을 위해 엔비디아는 쿠다(CUDA) 프로그래밍 기술을 보급하고 있다

성능을 높이는 것과 마찬가지로 작업 환경의 전력 소모를 줄이는 일도 매우 중요하다. 특히 슈퍼컴퓨터는 전력을 많이 소모하는 대표적인 장비다. 슈퍼컴퓨터의 성능을 높이면, 에너지 사용량도 비약적으로 높아진다. CPU만 이용해 슈퍼컴퓨터를 구축한다면 수만개의 CPU가 필요하다. 전기 먹는 하마가 따로 없다. 슈퍼컴퓨터의 이 같은 전력 사용은 과도한 온실가스로 몸살을 앓고 있는 지구 환경에도 부담이다.

지금까지 CPU를 이용한 슈퍼컴퓨터가 발전해 온 길을 되짚어보면, 20메가와트 전력에서 1엑사플롭스 성능을 내기까지는 2035년까지 기다려야 할 것으로 보인다.

젠슨 황 CEO는 “하지만 GPU 기술과 융합할 경우 이보다 16년이나 앞당긴 2019년이면 20메가와트 전력으로 1엑사플롭스 성능을 내는 슈퍼컴퓨터를 만들 수 있다”라고 설명했다. GPU를 이용해 컴퓨팅 성능은 끌어올리는 대신 전력 소비량은 줄일 수 있기 때문이다.

엔비디아를 비롯한 GPU 업체가 현대 슈퍼컴퓨팅 기술에 GPU를 강조하는 이유다. 이같이 슈퍼컴퓨터에 GPU 기술을 도입하는 것을 ‘이기종 컴퓨팅’ 기술이라고 부른다.

“거대한 데이터센터와 초고성능 슈퍼컴퓨터를 만드는 일은 어려운 일이 아닙니다. 하지만 결정적인 문제가 있습니다. 바로 전력 문제죠. 슈퍼컴퓨터의 성능이 높아질수록 소모하는 전력은 비약적으로 상승합니다. 무조건 성능을 높일 수는 없습니다.”

슈퍼컴퓨터를 만드는 데 들어가는 비용과 전력이 무한정 제공될 수 있다면, 어쩌면 GPU 슈퍼컴퓨팅은 설 자리가 없었을지도 모른다. 하지만 모든 자원은 한정적이고, 비용과 전력도 마찬가지다. 엔비디아와 같은 GPU 전문업체의 슈퍼컴퓨팅 기술이 솔루션이 될 수 있을까. GPU 기술이 나아가는 방향에 주목해보자.

아시아는 슈퍼컴퓨터의 보물창고다. 특히 중국은 미국에 이어 전세계에서 두 번째로 많은 슈퍼컴퓨터를 이용하고 있는 나라다. 엔비디아는 이번 중국 베이징에서 열리는 GTC 아시아 2011을 통해 GPU를 이용한 슈퍼컴퓨팅 기술을 알릴 계획이다.

엔비디아는 이틀 동안 진행되는 개발 세션을 통해 GPU를 슈퍼컴퓨팅에 이용하는 방법을 구체적으로 소개한다는 방침이다. 쿠다(CUDA) 프로그래밍 기술은 엔비디아의 GPU 컴퓨팅에서 빼놓을 수 없는 요소다. GTC 아시아 2011에는 전세계 40여개 나라에서 개발자와 연구원이 모여 GPU 컴퓨팅과 GPU를 이용한 슈퍼컴퓨팅 기술에 대해 논의를 펼친다.

이번 GTC 아시아 2011에서 젠슨 황 엔비디아 공동창업자 겸 CEO는 일반 사용자를 위한 GPU 기술의 발전이 어떻게 고성능 컴퓨팅 기술의 혁신을 주도하고 있는지 소개할 예정이다. 이외에도 엔비디아의 슈퍼컴퓨팅 솔루션인 테슬라(Tesla) 담당 스티브 스콧 최고기술경영자(CTO)를 비롯한 세계적인 컴퓨터 과학자들이 GTC 아시아 중 연사로 참가해 최첨단 HPC 기술 동향을 소개할 예정이다.

2011 GTC 아시아는 기후·날씨 시뮬레이션과 전산 유체역학, 에너지 탐사, 생명공학 등 과학 및 산업 발전과 관련이 높은 60여개 기술 세션으로 구성된다. 중국 베이징 게놈연구소와 중국 과학원 공정기술원, 미국 국립슈퍼컴퓨팅응용연구소 같은 기관과 미국 하버드대학교나 중국 난카이대학교 등이 참석한다.

일반적으로 GPU는 3D 게임을 구동하는 데 이용한다고 알려져 있다. GPU를 슈퍼컴퓨터 기술에 이용하려는 데는 이유가 있을까. GPU의 부동소수점 연산 성능이 CPU보다 앞서기 때문이다. GPU를 슈퍼컴퓨터 구축에 이용하면 에너지 효율도 높일 수 있다. x86 CPU만을 이용해 슈퍼컴퓨터를 구축할 때와 비교해 3배 이상 전력을 아낄 수 있다는 게 엔비디아쪽 설명이다. 전력을 아낄 수 있으니 공간 활용도도 높다.

슈퍼컴퓨터에서 성능향상과 에너지 효율이라는 두 마리 토끼를 한꺼번에 잡는 지름길, GPU 슈퍼컴퓨팅 기술에 주목해보자.

이 법은 국가 슈퍼컴퓨팅 관리 기구를 만들어 관련 사업과 예산을 통합적으로 추진해 좀 더 일관되고 지속가능하게 슈퍼컴퓨팅 사업을 지원하겠다는 내용을 뼈대로 한다. 지난 11월24일 한국과학기술정보연구원은 “슈퍼컴퓨팅 강국으로 도약하기 위해서는 체계적인 지원시스템과 구체적인 실행 노력이 필요하다”라며 “관련 제도적 장치가 마련됐다는 점에서 큰 의의가 있다”라고 밝혔다.

법안 내용을 자세히 살펴보면 업계의 걱정이 어디서 비롯됐는지 알 수 있다. 국가슈퍼컴퓨팅 육성발전 추진체제, 국가슈퍼컴퓨팅 기반조성, 국가슈퍼컴퓨팅 활성화 등의 내용을 언급하며 슈퍼컴퓨팅 연구개발활동을 조사하고, 전문인력을 양성하며, 국가슈퍼컴퓨팅 자원을 도입하다고 명시돼 있다. 그러나 어떻게 전문인력을 양성할 것인지, 어떻게 연구개발활동을 조사할 것인지에 대한 구체적인 내용은 아직 포함돼 있지 않은 상태다.

다만 교육과학기술부장관이 국가슈퍼컴퓨팅을 육성하기 위해 관계 행정기관의 장과 협의한 후 국가슈퍼컴퓨팅위원회의 심의를 거쳐 5년마다 국가슈퍼컴퓨팅 육성 기본계획을 수립하고, 이 기본 계획에 따라 국가슈퍼컴퓨팅 시행계획을 수립하고 시행한다고 적혀있다. 또 정부가 국가슈퍼컴퓨팅 센터를 설립해 이 모든 사업을 관리하고 주관한다고만 씌여 있을 뿐이다.

당초 이 법안발의는 2009년 우리나라가 500대 슈퍼컴퓨터 배출 국가에 포함되지 않은 수모를 겪으면서 시작됐다. 나름 IT 강국이라고 자부한 우리나라 위상이 꺾일만큼 충격적이었기 때문이다. 위기의식을 느낀 정부와 국회는 슈퍼컴퓨팅 육성에 나서야 한다고 목소리를 높이며 관련 법안을 준비하기 시작했다.

2009년 9월 정두언 국회의원이 ‘국가 슈퍼컴퓨팅 육성법(안)’을 처음 발의했다. 이후 2년여 넘는 시간 동안 토론회와 강연회, 공청회 등을 거치며 지난 6월 법률이 제정됐다. 시작은 미국, 일본, 중국처럼 정부 주도하에 체계적으로 관련 사업을 준비하겠다는 의도였다. 그러나 막상 준비된 국가슈퍼컴퓨팅 육성법안은 아직은 설익은 법안이라는게 관련 업계 평가다.

실제로 한국과학기술정보연구원 한 관계자는 “이번 법안 발효로 정부가 슈퍼컴퓨팅 육성에 관심을 가지는 것은 매우 의미있는 일”이라며 “그러나 구체적인 방안에 대한 실질적인 논의는 이뤄지지 않아 걱정이 매우 많이 된다”라고 밝혔다. 자칫 잘못해 정권이 교체되면 사라질 정부의 일회성 사업의 그치지 않겠냐는 시각이다.

슈퍼컴퓨팅 육성법안에 대한 우려는 또 있다. 국내 슈퍼컴퓨팅 산업이 미약한 상황에서 이번 법안 발표로 오히려 외산 벤더들이 대거 유입되는 빌미를 제공할지도 모른다는 염려다. 실제로 국내 업체 한 대표는 “법안 발효로 국내 슈퍼컴퓨팅 시장이 확대될 것은 확실하지만 국내 슈퍼컴퓨팅 산업이 굉장히 좋지 않은 상태에서 IBM, HP등 외산 벤더들이 대거 유입될 기회만을 정부가 제공하는 것은 아닐지 우려된다”라고 말했다.

정부가 주도적으로 슈퍼컴퓨팅 사업을 일관되고 계획성 있게 추진하는 과정에서 예산 통합과 중복투자 문제를 해결하려고 저렴하고 더 값싼 슈퍼컴을 선호하게 되면 국내 슈퍼컴퓨터 업체가 사라질 수도 있다는 것이다. 슈퍼컴퓨팅 육성법은 국내 관련 산업체를 키우는 법은 아니기 때문이다. 한국과학기술정보연구원 관계자 역시 “기존에는 학교나 연구기관들이 슈퍼컴퓨터가 필요한 경우 소규모 슈퍼컴퓨터를 도입해 활용하고 있는 경우가 많았다”라며 “덕분에 국내 슈퍼컴퓨터 업계가 살아날 수 있었는데 법안 통과로 정부기관이 관련 예산을 외산 업체들에게 몰아주지 않을까 걱정된다”라고 말했다.

이어 이 관계자는 “분명 이 법은 국가적으로 슈퍼컴퓨팅 산업을 육성시킬 수 있다는 면에서는 좋은 법”이라며 “다만 자원과 정책이 특정 기구에 집중돼 개인 사업체들이 소외될 수 있다는 점을 고려해서 관련 산업이 진행되길 바란다”라고 당부했다.

당초 법안 대표발의 당시 정두언 국회의원은 “국가차원에서 슈퍼컴퓨팅 발전기반을 조성해 국민의 삶의 질 향상과 국가 경제 발전에 기여하겠다”라고 말했다. 초심의 방향성을 잊지 않고 발전해 국내 슈퍼컴퓨팅 산업이 활성화되길 바란다.

예상기보가 틀릴 때마다 슈퍼컴퓨터에 쏟아지던 비난이 마음 한 켠에 남아 있었던 것일까. 아니면 ‘슈퍼컴퓨터임에도 불구하고 어떻게 틀린 예상기보를 내놓을 수 있냐’라는 지적이 신경쓰였던 것일까.

11월24일 한국과학기술연구원이 미래 슈퍼컴퓨팅 센터 구축을 위한 협력방안을 발표하는 자리에서 이지수 한국과학기술연구원 슈퍼컴퓨팅 본부장은 “국내에도 슈퍼컴퓨터가 활용되는 경우는 많다”라며 “기상청 슈퍼컴퓨터가 국민들에게 익숙한 것은 좋지만, 슈퍼컴퓨터의 다양한 활용 분야에 대해서도 관심을 가져줬으면 바란다”라고 부탁했다.

슈퍼컴퓨터는 주로 과학기술연산에 사용되는 초고속 컴퓨터를 일컫는다. 일반적으로 연산처리 속도가 초당 10억회 이상 가능한 고성능 컴퓨터를 지칭한다. 슈퍼컴퓨터의 정의는 해마다 바뀐다. CPU가 발전하면서 슈퍼컴퓨터의 연산처리 속도도 해마다 발전하기 때문이다. 세계 최대 슈퍼컴퓨터 컨퍼런스인 ‘슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스 2011′에서 발표된 일본 K컴퓨터는 연산속도가 1초에 1경회를 넘어서는 성능을 선보였다. 이 엄청난 연산처리는 다양한 산업분야에서 활용될 수 있다.

슈퍼컴퓨터가 학교나 연구소, 정부기관 등에서 논문 발표나 자연과학 현상 분석을 위해서만 사용된다는 오해는 이제 버리자. 이지수 본부장은 슈퍼컴퓨터가 우리 실생활과 얼마나 밀접한 관계가 있는지 다음과 같은 예를 들어 설명했다.

람보르기니, 페라리 등 유명 자동차 기업들도 새로운 자동차를 만들기 위해 수많은 실험을 반복한다. 이 과정에서 충돌, 제동, 주행, 냉각 등 다양한 테스트를 시현하기 위한 시제품 자동차가 만들어진다. 람보르기니, 페라리 가격은 결코 싸지 않다. 아무리 실험을 위해서라고 하지만 이들 자동차가 완전한 자동차를 위해 수백대씩 부서지는 걸 바라보면서 엔니지어의 마음도 같이 부서진다.

이지수 본부장은 “시제품 자동차라고 하지만 생산 과정에서 엄청난 비용이 들어가는 것은 사실”이라며 “이들 유명 자동차 업체들은 그래서 슈퍼컴퓨터를 통한 시뮬레이션을 통해 시제품 자동차 생산에 들어가는 비용을 줄였다”라고 설명했다.

실제 자동차로 실험하지 않고도 슈퍼컴퓨터를 통해 시험한다는 것이다. 람보르기니의 경우 이미 2년여 전부터 시제품 자동차를 생산하지 않고 시뮬레이션을 통해 자동차 실험을 하면서 시행착오를 줄이고 있다고 한다.

자동차 실험에만 사용되는게 아니다. 영화 ‘국가대표’에서 보여줬던 스키점프 장면에 들어가는 컴퓨터 그래픽 기술도 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이뤄진 거라고 한다. 블랙홀 모의 시현도 슈퍼컴퓨터라면 가능하다. 이 모든 시뮬레이션은 단순한 수치로 보는것 뿐만 아니라 그래픽을 입혀서 아래와 같이 화면으로 볼 수 있다. 다음 화면은 블랙홀 모의 시현을 ‘가시화’라는 슈퍼컴퓨터가 분석한 데이터를 이미지로 구성해 주는 기술을 통해 보는 시뮬레이션 장면이다.

이지수 본부장은 “이미 미국의 제조업체들은 슈퍼컴퓨터를 활용한 시뮬레이션을 눈여겨 보고 있다”라며 “국내도 산학연 부문이 아닌 다양한 부문에서 슈퍼컴퓨터를 활용하는게 필요하다”라고 말했다.

슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스 2011에서 발표된 자료에 따르면 산업체, 연구, 학술, 특정분야, 벤더, 정부 등 슈퍼컴퓨터가 사용되는 경우는 다양하다. 그러나 국내에선 학술과 연구에만 슈퍼컴퓨터 활용 사례가 치중돼 있다. 이지수 본부장은 “금융부문에서도 슈퍼컴퓨터는 굉장한 활약을 보이고 있다”라며 “아직까지 국민들이 슈퍼컴퓨터 활용을 체감하고 있지 못하고 있지만 생체 지능에 대한 모의, 안전한 토목 구조물 설계 등 국내 슈퍼컴퓨터 사용률을 높일 때가 왔다”라고 지적했다.

이미 미국과 일본, 중국 등 슈퍼컴퓨팅 강국들은 슈퍼컴퓨터 선두 탈환을 위해 ‘소리 없는 전쟁’을 벌이고 있을 정도다. 이들은 세계 최고의 슈퍼컴퓨터를 보유하기 위해 매년 치열한 각축전을 벌이고 있다.

정부도 슈퍼컴퓨터의 중요성을 인식하고 있다. ‘국가초고성능컴퓨터 활용과 육성에 관한 법률’을 통과시켜 정부에서 슈퍼컴퓨터 관련 사업 활성에 나선 것이다. 이지수 본부장은 “육성법 공표가 6월에 이뤄졌고 법률 발효가 오는 12월8일 있을 예정”이라며 “지금에라도 슈퍼컴퓨터를 통해 슈퍼코리아를 만들 때”라고 말했다.

▲윤은경 인텔 전무(왼쪽)와 이지수 KISTI 본부장

이지수 한국과학기술정보연구원 슈퍼컴퓨팅 본부장은 “이번 인텔과의 기술적 협력을 계기로 KISTI가 슈퍼컴퓨터 5호를 개발하는데 있어 하드웨어와 소프트웨어 면에서 많은 도움을 받았다”라며 “슈퍼컴퓨터 5호 개발에 인텔의 다중통합코어 도입도 생각해보고 있다”라고 말했다.

다중통합코어 아키텍처는 고성능 컴퓨터 등 슈퍼컴퓨터를 지원하기 위해 지난해 인텔이 발표한 기술전략이다. 병렬구조의 고밀도 보조 CPU로 칩 하나가 최소 50코어 이상의 프로세스를 자랑한다. 기존 CPU가 갖고 있는 성능에 보조로 성능을 지원하는 형태다. 현재 PC CPU가 쿼드코어를 지원하는 것과 비교하면 50코어 이상의 프로세스를 지원할 때의 성능을 짐작할 수 있다.

인텔은 다중통합코어 아키텍처가 CPU의 ‘뇌’ 역할을 해 슈퍼컴퓨팅에 있어 원활한 자원 제공이 가능하게 돕겠다는 입장이다. 슈퍼컴퓨터에 있어 자원 제공은 중요하다. 엄청난 데이터를 처리하는데 있어 이를 뒷받침 할 수 있는 적절한 자원이 지원돼야 한다. KISTI는 이번 협력을 통해 2016년 30페타플롭스급 슈퍼컴퓨터로 세계 10위 내에 들겠다는 목표를 세웠다.

박영서 KISTI 원장은 “슈퍼컴퓨터는 향후 15~20년을 내다보는 장기적인 안목과 투자를 바탕으로 이뤄져야 경쟁력을 확보할 수 있다”라며 “인텔과의 기술적 협력을 계기로 KISTI가 국가 슈퍼컴퓨팅센터로서 우리나라 기초과학 기술 발전을 이끌어 나가는 중심 역할을 해 나가길 기대한다”라고 밝혔다.

양사의 협력은 KISTI가 애플리케이션을 다중통합코어 아키텍처 기반의 슈퍼컴퓨터 환경에서 원활하게 작동하는지 여부를 살펴 인텔에게 피드백을 제공하는 형태로 진행된다. 또한 소프트웨어 인재육성과 엑사스케일급 컴퓨팅 시대를 대비한 연구개발도 계속 협력할 계획이다.

윤은경 인텔코리아 전무는 “지난 20일 독일 함부르트에서 열린 ‘인터내셔널 슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스(ISC)2011′에서 이미 KSITI와 인텔이 협력해 분자동력학 애플리케이션 데모를 선보이며 현력 성과를 과시하기도 했다”라고 말했다. 탄소나노튜브, 그래핀, 퓰러린, 실리콘 표면 등의 나노 물질을 시뮬레이션화해 분자의 상호작용 모델을 구현이 원활하게 진행됐다는 것이다. 당시 시뮬레이션은 최소의 데이터 종속성으로 고도의 병렬화를 제공해 스레드 개수에 따라 성능이 향상되는 이론적인 멀티스레딩 성능 향상을 실제로 관찰할 수 있는 시연으로 주목을 받았다고 한다.

이희성 인텔코리아 사장은 “슈퍼컴퓨팅은 반도체, 우주과학, 의료 등 인류 생활의 발전을 앞당길 매우 중요한 기술”이라며 “KISTI와 인텔의 협력을 통해 한국의 슈퍼컴퓨팅 경쟁력 강화에 이바지했으면 하는 바람”이라고 전했다.

츠바메2.0은 도쿄공업대학교 글로벌과학정보센터에 있는 페타플롭급 슈퍼컴퓨터다. 츠바메2.0의 연산 성능은 1.19페타플롭스에 달한다. 1페타플롭이 1초에 1천조번의 부동소수점 연산을 한다는 뜻이니, 츠바메2.0은 1초에 1190조번의 부동 소수점 연산을 할 수 있는 컴퓨터인 셈이다.

높은 성능 못지 않게 에너지 효율도 높다. 츠바메2.0에 이용된 엔비디아 테슬라 GPU 기술은 1년에 두 번 에너지 효율이 가장 높은 전세계 500대의 슈퍼컴퓨터를 발표하는 ‘그린500’에서 전세계에서 가장 환경친화적인 페타플롭급 슈퍼컴퓨터 시스템에 이름을 올리기도 했다.

츠바메2.0은 CPU와 GPU를 모두 이용하는 ’이기종 슈퍼컴퓨터’다. 초당 1.19페타플롭스급의 성능을 1.2 메가와트의 전력으로 지원하니, 1와트 당 958 메가플롭의 프로세싱 성능을 뽑아내는 꼴이다. 와트당 278 메가플롭의 프로세싱 성능를 내는 미국 로스알모스 국립연구소의 슈퍼컴퓨터 ’씨엘로 크레이’와 비교해 3.4배나 효율적인 에너지 이용률을 보이는 셈이다. 씨엘로 크레이는 GPU를 이용하지 않는 슈퍼컴퓨터로 그린500에서 2위를 차지했다.

이처럼 츠바메2.0이 효율적인 에너지 이용률을 보이는 이유는 이기종 GPU 가속 시스템이라는 데 있다. 이기종 컴퓨팅이란 GPU와 CPU의 작업을 다르게 할당해 다양한 종류의 작업 처리에 더 효율적으로 대응할 수 있다. 이를테면 애플리케이션의 순차적 작업은 CPU가 맡아 처리하고, 대용량 데이터나 단순연산 작업은 병렬로 연결된 GPU가 처리하는 식이다.

이밖에 그린500 리스트 중 1위부터 10위에 이름을 올린 슈퍼컴퓨터 중 5개는 GPU와 CPU를 함께 구성한 이기종 컴퓨팅 기술을 이용하고 있다. 순위를 30위까지 확대해 보면 22개 슈퍼컴퓨터가 이기종 컴퓨팅 기술을 이용하고 있다. GPU와 CPU를 결합한 이기종 디자인은 에너지 효율을 높이는 슈퍼컴퓨터에 가장 많이 쓰이는 기술이다.

한편, 츠바메2.0은 인텔 제온 CPU가 내장된 HP 프로라이언트 SL390 서버와 4200개의 엔비디아 테슬라 GPU로 구성돼 있다. 츠바메2.0의 작업 중 80% 이상이 테슬라 GPU에 할당된다.

왓슨은 지난 2월, 미국 퀴즈쇼 ‘제퍼디!’에 출연해 함께 출연한 퀴즈 ‘달인’을 모두 물리치고 7만7147달러의 상금을 따내 눈길을 끌었다. 왓슨에 패배한 캔 제닝스는 ‘제퍼디!’에서 74연승 최다연승 기록을 갖고 있고, 브래드 루터는 325만달러 누적 상금 기록을 보유한 퀴즈의 달인들이었다.

왓슨은 복잡하고 방대한 언어를 신속하게 분석하는 슈퍼컴퓨터다. ‘빅 데이터’ 처리에 최적화된 IBM 파워7 서버에 의해 구동되며, 막대한 양의 작업과 데이터를 동시 처리할 수 있다. 데이터를 처리하면서 실시간으로 정보를 분석하는 특허 기술도 왓슨을 지탱하는 요소다.

왓슨은 이 같은 능력을 이용해 사람만이 알아들을 수 있는 비유나 상징, 언어의 숨은 의도를 파악해 퀴즈쇼의 새 달인으로 등극했다.

왓슨은 건강보험회사에서 어떤 업무를 맡게 될까. 앞으로 왓슨은 환자에게 적절한 치료법을 제시하는 역할을 담당할 예정이다.

IBM은 “왓슨의 빠른 데이터 처리속도를 바탕으로 건강보험 자료와 웰포인트 건강 보험회사에 등록된 3420만명에 달하는 환자 정보를 통합하고, 이를 기초로 복잡한 의학적 치료법을 찾아내는 일을 담당하게 될 것”이라고 설명했다.

질병 치료법을 제안하는 과정은 막대한 양의 자료를 분석하는 과정을 거친다. 환자 차트와 의사나 병원이 갖고 있는 각종 질병 치료에 대한 기록, 보험회사가 가진 치료법과 시술 자료뿐만 아니라 왓슨 자체에 저장된 의료 논문까지 포함된다. 왓슨은 이 같은 방대한 량의 자료를 통합하고, 문맥을 유추해 환자에 적절한 치료법을 제시하게 된다.

샘 누스바움 웰포인트 의학 최고책임자는 “왓슨이 업데이트된 최신 정보를 과학적인 방법으로 제시하는 한편, 현재 환자에게 필요한 의학적인 요구사항을 포함해 모든 정보를 3초 안에 파악할 수 있다”라고 설명했다.

대전 대덕 연구단지에 들어서 있는 ‘국가핵융합연구소(NFRI)’에서 하는 일이 대표적이다. 국가핵융합연구소에서는 미래 에너지라 불리는 핵융합 기술을 연구하고 있다. 원료를 고온으로 가열했을 때 생기는 ‘플라즈마’의 움직임을 예측하고 관찰하는 일에 슈퍼컴퓨터의 도움이 필요하다.

국내 3위, 세계 423위 슈퍼컴퓨터

국가핵융합연구소는 6월29일, 고성능 슈퍼컴퓨터 구축 완료 보고회를 열고 새로 도입한 슈퍼컴퓨터를 소개했다. 앞으로 국가핵융합연구소의 두뇌 역할을 담당할 슈퍼컴퓨터는 60테라플롭스급 성능을 낸다. 1초에 60조번에 달하는 계산을 할 수 있다고 하니, 그 성능을 짐작할 수 있다. 개인용 PC 수만대를 병렬로 연결한 것과 같은 성능이다.

이날 국가핵융합연구소가 소개한 슈퍼컴퓨터는 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서 운영하고 있는 국가슈퍼컴퓨터와 기상청에 이어 우리나라에서 3번째로 높은 성능을 자랑한다. 전세계 슈퍼컴퓨터 중에서는 423위에 이름을 올리기도 했다.

슈퍼컴퓨터 설비는 한국HP와 LG엔시스의 도움을 받았다. 국가핵융합연구소에 들어선 슈퍼컴퓨터는 HP의 블레이드 서버를 도입해 부피를 줄인 것이 특징이다. 5.5cm 면적에 48개의 코어를 장착해 시스템 집적도를 높였다. 전체 시스템의 덩치도 줄였다. 저전력, 고효율 그린컴퓨팅 시스템 도입은 한국HP와 국가핵융합연구소가 함께 고민한 문제였다.

유충근 한국HP 엔터프라이즈 비즈니스 기술컨설팅본부 이사는 “요즘은 공간, 전력 등 업체가 안고 있는 고민 많다”라며 “이번 슈퍼컴퓨터 구축 사업에서는 좁은 공간과 적은 전력만으로도 운영할 수 있도록 수냉식 냉각방식을 도입해 별도의 항온항습기 없이 단위공간당 최대 시스템 집적도를 실현했다”라고 설명했다.

슈퍼컴퓨터를 돌리는 소프트웨어도 눈에 띈다. 상용 소프트웨어 대신 오픈소스 소프트웨어를 이용한다. 특정 업체가 제공하는 상용 소프트웨어는 언제라도 시장에서 사라질 위험을 안고 있는 반면, 오픈소스 소프트웨어는 전세계 연구소에서 끊임없이 업데이트를 하고 공동 연구를 진행하기 때문에 소프트웨어 사용 주기가 길다는 장점이 있다. 각각의 연구목적에 어울리도록 연구원이 직접 기능을 개선하거나 추가할 수도 있다. 이렇게 추가한 새로운 기능은 전세계 연구소와 공유할 수 있다.

성능 경쟁이 전부가 아니다

이날 국가핵융합연구소에 구축된 슈퍼컴퓨터는 국내에선 3번째로 뛰어난 성능을 자랑하지만, 전세계 슈퍼컴퓨터 중에선 423위에 지나지 않는다. 전세계 슈퍼컴퓨터의 성능을 조사해 500위까지 순위를 매기는 ‘톱 500(TOP 500)’에 겨우 이름을 올린 셈이다. 국가간 슈퍼컴퓨터 경쟁이 얼마나 치열한지 알 수 있는 대목이다.

지난 6월20일에는 독일 함부르크에서 슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스를 개최해 독일을 비롯한 세계 각지의 슈퍼컴퓨터 성능 경쟁의 장이 마련됐다. 일본에는 초당 8페타플롭스의 성능을 내는 슈퍼컴퓨터를 운영하고 있고, 2010년 초에는 중국에서도 톈진에 국립슈퍼컴퓨터 센터를 설립했다. 톈진에 있는 슈퍼컴퓨터의 성능도 페타플롭스급이다. 이날 국가핵융합연구소에 구축한 슈퍼컴퓨터의 성능을 훨씬 웃도는 수준이다.

하지만 이경수 소장은 하드웨어 자체보다 하드웨어가 하는 일의 중요성을 강조한다. 이경수 소장은 “성능 면에서 전세계적으로 제일 앞선 슈퍼컴퓨터를 추구하고 있지는 않다”라며 “연구 목적에 알맞은 시스템을 도입하고, 작은 하드웨어를 통해 전력사용량도 줄이는 그린 컴퓨팅 시스템을 도입하기 위해 노력했다”라고 설명했다. 또한 이경수 소장은 “특히 뛰어난 소프트웨어를 만드는 게 중요하다”라고도 덧붙였다. 국가핵융합연구소에서 오픈소스 소프트웨어를 이용해 소프트웨어 공학을 집중적으로 연구하고 있는 것도 이 같은 이유 때문이다.

국가핵융합연구소는 이날 구축한 슈퍼컴퓨터를 기초로 앞날을 내다보고 있다. 슈퍼컴퓨터 운영 경험을 바탕으로 앞으로 더 뛰어난 시스템이 도입됐을 때 훨씬 효율적으로 이용할 방안을 찾는다는 계획이다.

이경수 소장은 “슈퍼컴퓨터를 이용해 모든 소프트웨어를 개발하고, 코드를 완성해서, 앞으로 더 좋은 시스템이 들어왔을 때 효율을 극대화해 연구에 이용하는 모범을 보이겠다”라고 밝혔다.

1980년대 슈퍼컴퓨터들이 기가플롭(초 당 10억 번의 부동소수 연산) 성능을 제공한 반면, 오늘날 가장 강력한 제품들은 이보다 몇 백만 배 더 높은 성능을 구현한다. 그 결과, 슈퍼컴퓨팅에 사용되는 프로세서에 대한 수요가 증가했다. 2013년경에는 전 세계 상위100대 슈퍼컴퓨터에 100만 개의 프로세서가 사용될 것으로 전망된다. 2015년에는 이 수치가 두 배로 증가해 2010년대 말에는 8백만 개의 프로세서가 소요될 것으로 추정된다.

2015년에는 상위 50대 시스템 중 성능 면에서 상위 첫 번째 제품의 성능이 100페타플롭을 달성하게 되고 2018년에 엑사플롭의 벽이 무너질 것으로 예상된다. 2010년대 말에 이르면 지구상에서 가장 빠른 시스템의 속도가 4엑사플롭에 이를 것으로 전망된다.

이런 상황에서 인텔이 슈퍼컴퓨터 시장을 둘러싼 경쟁에서 후발주자들을 떨쳐내기 위한 새로운 무기를 선보였다.

최근 몇년간 AMD나 엔비디아와 같은 경쟁자들은 중앙처리장치(CPU)와 그래픽 카드를 하나로 통합하기 위해 노력해 왔다. 인텔도 ‘나라비’ 프로젝트를 통해 이런 대열에 합류했지만 자사의 경쟁력을 지속시킬 수 있는 방향이 아니라고 보고 관련 프로젝트를 중단했다. 이후 2010년 국제슈퍼컴퓨팅회의(ISC)에서 PCI 슬롯에 부가 코어들을 장착할 수 있는 MIC(Many Integrated Core Architecture) 아키텍처를 선보인 바 있다.

올해 열린 국제슈퍼컴퓨팅 회의에서는 구체적인 모습이 공개됐다.

인텔 MIC 아키텍처는 인텔 제온 프로세서를 비롯한 기존 제품 라인에 추가돼 인텔이 엑사급 컴퓨팅 시대를 선도하는데 중요한 역할을 하게 될 것이다. 코드명 ‘나이트 코너(Knight Corner)’로 불리는 최초의 인텔 MIC 제품은 3D 트라이게이트 트랜지스터(3-D Tri-Gate transistors)1가 사용된 22나노 공정에서 생산될 계획이다. 현재 코드명 ‘나이트 페리(Knight Ferry)’로 불리는 인텔 MIC 소프트웨어 개발 플랫폼이 일부 개발 협력업체들에게 공급되고 있다.

핵심 메시지는 간단하다. 인텔 제온 프로세서 기반에서 작성된 슈퍼컴퓨터용 프로그래밍에 몇줄을 간단히 추가해서 새로운 기능을 사용할 수 있도록 했다. PCI 슬롯을 이용하기 때문에 원하는 코어도 더 늘릴 수 있도록 했다. 인텔 패러럴 스튜디오 XE 등을 통해서 병렬처리용 소프트웨어 개발도 한층 개선시켰다는 설명이다.

물론 향후 PCI 슬롯의 I/O 병목 문제를 해결하기 위해 인피니밴드를 적용하는 것도 검토중인 것으로 알려졌다.

인텔 데이터센터 그룹을 총괄하는 커크 스카우젠(Kirk Skaugen) 부사장 겸 데이터센터 그룹 총괄 매니저는 국제슈퍼컴퓨팅회의(International Supercomputing Conference:ISC)에서 2010년대 말까지 엑사플롭급 성능을 구현한다는 인텔의 비전을 설명했다. 엑사플롭(ExaFLOP)은 초 당 100경 번의 연산을 수행하는 것으로, 현재 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 보다 수백 배 더 높은 수준이다.

사진 설명 : 지난해 국제슈퍼컴퓨팅회의에서 커크 스카우젠(Kirk Skaugen) 부사장 겸 데이터센터 그룹 총괄 매니저가 PCI 슬롯에 장착이 가능한 MIC 제품을 선보이고 있다.

그는 “상위 500대 슈퍼컴퓨터가 선택한 아키텍처는 바로 인텔 제온 프로세서 기반 시스템들이다. 인텔은 페타급과 미래형 엑사급 업무에 적합한 인텔의 MIC 아키텍처를 바탕으로 관련 업계를 이끌면서 고성능 컴퓨팅 분야에 더욱 많은 비중을 두고 있다”라며, “인텔이 엑사급 성능 구현이라는 목표를 앞당겨 실현시켜 줄 것”이라고 전했다.

이번 ISC에서 인텔과 독일 국가핵융합연구소, 독일 라이프니츠 슈퍼컴퓨팅 센터, 유럽공동원자핵연구소(CERN), 한국과학기술정보연구원(KISTI) 등의 협력업체들은 “나이트 페리” 플랫폼 작업의 초기 결과물도 선보였다.

모두 세 번의 라운드로 진행된 이번 퀴즈 대결에서 슈퍼컴퓨터 왓슨은 7만 7140달러의 상금을 획득하며 퀴즈의 달인들을 멀찌감치 따돌렸다. 제퍼디 퀴즈쇼 74회 연속 우승자인 켄 제닝스는 2만4천달러를 획득했으며, 역대 최다 상금 수상자인 브래드 루터 역시 2만1600달러를 따내는데 그쳤다.

왓슨은 미국 도시를 묻는 마지막 질문에서 캐나다 ‘토론토’를 정답으로 말하는 등 몇몇 질문에서 불안정한 모습을 보였다. 하지만 방대한 지식을 바탕으로 인간 출연자들을 압도했다. 정답을 말하는 속도도 인간보다 빨랐다.

이번 퀴즈쇼에서 왓슨의 우승은 컴퓨터가 단순히 계산하는 도구에 그치지 않고 인간의 언어로 된 질문을 이해하고 해답을 도출하는 수준까지 도달했다는 것을 시사한다. 이에 대해 댄 올드 가브리엘컨설팅 그룹 분석가는 “이제 컴퓨터가 질문과 문맥을 이해할 수 있게 됐다”라며 “사람은 쉽게 이해할 수 있는 숨은 의도를 해독하거나 질문과 문맥을 이해하고 효율적으로 판단하는것이 어려운 부분”이라고 설명했다. 왓슨은 이번 퀴즈대결에서 우승함으로써 이 같은 어려운 일을 컴퓨터도 해낼 수 있다는 것을 증명한 셈이다.

댄 올드는 “왓슨은 놀랍고 새로운 일을 해냈지만 여전히 기계일 뿐, 진짜 ‘생각’은 기계를 만든 인간에게서 나왔다”라며 “아직 인간이 포기하기엔 이르다”라고 말했다.

IBM은 왓슨을 앞으로 학교에서 쓸 수 있는 교육용 상품으로 개발하거나 병원 등에서 자동 응답 서비스 용도로 사용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

한편 IBM쪽은 이번 퀴즈대결에서 왓슨이 획득한 상금 전부를 자선단체에 기부하겠다고 밝혔다.

IBM은 접전 끝에 현재 IBM의 왓슨(Watson)과 최다 상금왕 브레드 루터(Brad Rutter)가 각각 5천달러를 획득해 공동 1위에 올랐다고 밝혔다. 최다 우승자 켄 제닝스(Ken Jennings)가 2천달러를 획득했다.

비틀즈의 노래와 문학 작품 관련 문제들이 나왔는데 왓슨이 ‘똘똘하게 잘 맞췄다’고.

미국 시간으로 15일과 16일 두 차례 더 퀴즈대결을 벌일 예정이고 100만 달러를 거머쥐는 최종 우승자는 16일(한국시간 17일 오전)에 가려지게 된다.

왓슨은 복잡한 언어를 신속하게 분석해 퀴즈 문제의 단서와 관련된 방대한 양의 태스크를 처리하는 인공지능 슈퍼컴퓨터이다. ‘빅 데이터’ 처리에 최적화된 IBM 파워7 서버에 의해 구동되며 막대한 양의 태스크와 데이터를 동시 처리하면서 실시간으로 정보를 분석하는 상당수의 특허 기술들이 포함돼 있다.

체스 게임에 이어 IBM의 컴퓨터가 사람과의 대결에서 다시 한번 우위에 설지 주목된다.

한편, 인공지능 수퍼컴퓨터 왓슨의 컴퓨팅 시스템 개발에 대학들이 공동 참여한다.

연구원들이 IBM 왓슨 시스템에 적용되는 질의응답 기능 개발을 위해 효율적으로 협업할 수 있도록 IBM과 카네기멜론대학교(Carnegie Mellon University)가 진행중인 동종 최초 개방형 아키텍처 개발에 매사추세츠공과대학교(MIT), 텍사스대학교(University of Texas at Austin), 남캘리포니아대학교(USC), 렌셀라 공학연구소(RPI), 올버니대학교(UAIbany), 트렌토대학교(University of Trento), 매사추세츠애머스트대학교(University of Massachusetts Amherst)가 동참하고 있다.

IBM 왓슨 프로젝트 팀장인 데이비드 페루치(David Ferrucci) 박사는 “IBM 왓슨 시스템의 중추라 할 수 있는 질의응답 기술 발전을 위해 각 분야별 유명 대학의 전문가들이 협력하게 되어 기쁘다. 제퍼디! 퀴즈쇼에 대한 도전은 인간 언어를 처리하고, 이해하는 컴퓨팅 기술이 장애물을 넘어 과학, 기술 및 기업에 엄청난 영향을 미치는데 도움이 될 것”이라고 말했다.

퀴즈쇼 챔피언 브래드 러터, 켄 제닝스와 왓슨이 벌이는 이번 대결에서 우승자는 상금 100만달러를, 2·3등은 각각 30만·20만달러의 상금을 받게 된다. IBM은 상금 전액을, 브래드 러터와 켄 제닝스는 상금 절반을 자선단체에 기부한다.

IBM은 국제구호단체 월드비전과 공공 컴퓨팅 그리드 프로젝트를 주도하는 월드 커뮤니티 그리드에 상금을 기부한다. 월드비전은 빈곤과 불공정에 맞서 전세계 아동과 가족, 지역사회와 손잡고 이들이 잠재력을 발휘하도록 돕는 국제 인도주의 기구다. 월드 커뮤니티 그리드는 개인이 PC를 쓰지 않는 동안 자원을 기부하는 방식으로 전세계 PC 자원을 연결해 암이나 에이즈 치료법 개발, 수질정화 사업 같은 공공 자원으로 활용하는 IBM 국제교류 사업이다.

인간 대표로 참여하는 켄 제닝스와 브래드 러터는 각각 빌리지리치와 랭커스터 카운티 커뮤니티 파운데이션 등에 상금 절반을 기부할 예정이다. 빌리지리치는 저개발국 소외계층 생활 수준과 의료서비스 이용 환경 개선에 주력하는 비영리단체다. 1924년 설립된 랭커스터 카운티 커뮤니티 파운데이션은 미국 펜실베니아주 랭커스터 카운티 지역을 중심으로 자선활동을 진행하는 지역단체다.

IBM 슈퍼컴퓨터 왓슨과 대결을 벌일 켄 제닝스는 제퍼디에서만 74게임 연속 우승한 최다 연속 우승자다. 지금까지 250만달러가 넘는 우승 상금을 탔다. 브래드 러터는 세 차례 토너먼트에서 우승해 사상 최고 누적 상금 325만5102달러를 획득한 바 있다.

지난 2007년부터 진행된 KISTI의 슈퍼컴퓨터 제 4호기 프로젝트는 최근 발표된 세계 500대 슈퍼컴퓨터 리스트에서 미국과 중국, 독일 등에 이어 24위에 올랐다. KISTI의 슈퍼컴퓨터 제 4호기 MPP 시스템은 썬 블레이드 서버로 구성됐으며, 2만 8천 672개의 코어를 보유하고 있고, 시스템 메모리가 81TB이며, 324 테라플롭스(TFLOPS)의 연산처리 성능을 갖추고 있다.

왼쪽부터 KISTI 이지수 박사, 박영서 원장, 래리 아브람슨 오라클 수석부사장, 촌펑 림 오라클 아태지역 고객서비스 사업부 수석부사장

KISTI 슈퍼컴퓨터 제 4호기의 사용자 서비스 오픈을 기념해 양사 주요 관계자들은 대전 KISTI 사옥에서 17일 기념식 및 기자간담회를 개최했다. 이번 행사에는 KISTI의 박영서 원장을 비롯해 슈퍼컴퓨터 구축을 총괄한 KISTI 이지수 박사, 오라클의 고객 서비스를 담당하는 래리 아브람슨 수석 부사장과 촌펑 림 수석 부사장 등이 참석했다.

KISTI는 이번에 구축된 슈퍼컴퓨팅 자원을 기초과학 분야의 R&D, 중소기업의 기술혁신 등에 활용할 수 있도록 할 계획이다.  특히, 이번 슈퍼컴퓨터는 기초과학 R&D 분야를 포함해 자동차, 의학, 기계설비, 문화 콘텐츠 등에 활용될 예정이어서, 과학 및 산업 전반의 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.

KISTI의 제 4호기 슈퍼컴퓨터에는 오라클 썬 블레이드 서버 (Oracle Sun Blade Servers)를 기반으로 오라클 썬 인피니밴드(Oracle Sun Infiniband), 오라클 썬 러스터 파일 시스템 (Oracle’s Sun Lustre file system), 오라클 그리드 엔진 (Oracle Grid Engine) 오라클 썬 스위치 M9와 M2 등이 공급됐다.  또한, KISTI는 오라클 어드반스드 커스토머 서비스 (Oracle Advanced Customer Services)와 오라클 프리미어 서포트 (Oracle Premium Support)를 활용해 슈퍼컴퓨터의 설계와 구축, 서비스 전반을 지원 받았다.

KISTI의 슈퍼컴퓨팅 센터 본부장 이지수 박사는 “슈퍼컴퓨터 4호기 구축으로 KISTI는 고성능 컴퓨팅 인프라를 기반으로 지식 정보 공유를 가속화할 수 있게됐다”고 밝혔다.

오라클의 고객 서비스 사업부의 촌펑 림 수석부사장은 “KISTI에서 입증된 오라클의 기술은 전세계적으로 권위 있는 많은 연구소와 기업들에도 적용되고 있으며, KISTI에 적용된 주요 기술과 서비스들은 오라클 엑사데이타와 엑사로직 제품을 통해서도 경험할 수 있다”라고 밝혔다.

한편, 최근 중국이 전세계 슈퍼컴퓨터 성능 1위인 천하1A를 확보하면서 미국은 물론 국내 과학기술계도 화들짝 놀라고 있다. 기초과학 연구를 위한 기반 인프라로서의 슈퍼컴퓨터에 대한 정부의 투자가 인색한 가운데 향후 대형 슈퍼컴퓨터 확보와 활용에 대한 관심이 그 어느 때보다 높아지고 있다.

AMD는 6월25일, ‘AMD 옵테론’ 프로세서를 탑재한 슈퍼컴퓨터 ‘로드러너’가 3연속 세계 최강 슈퍼컴퓨터로 꼽혔다고 발표했다. 6개월마다 세계 500대 슈퍼컴퓨터를 발표하는 ‘국제 슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스(ISC) 2009′에서다.

또한 세계 500대 슈퍼컴퓨터 상위 10개 기종 가운데 4개 기종이, 상위 20개 기종 가운데 9기종이 AMD 옵테론 기반으로 구동되고 있다고 AMD쪽은 덧붙였다.

ISC가 발표한 세계 500대 슈퍼컴퓨터 가운데 1위는 ‘IBM 로드러너’이며 2위는 오크 릿지 국립 연구소의 쿼드코어 AMD 옵테론 기반 크레이의 ‘재규어’가 선정됐다.

크레이는 20기종의 슈퍼컴퓨터를 모두 AMD 옵테론으로 구성해 500대 슈퍼컴퓨터에 등재시켰으며, 상위 25개 슈퍼컴퓨터 가운데 6기종을 등재시켰다. 이달 초 발표된 식스코어 x86 프로세서 ‘이스탄불’도 크레이 XT5 슈퍼컴퓨터로 등장했다.

AMD는 상위 1·2위 학술연구용 슈퍼컴퓨터로 꼽힌 테네시대학 크라켄과 TACC의 레인저도 쿼드코어 AMD 옵테론 기반으로 구동되고 있다고 밝혔다.

세계 500대 슈퍼컴퓨터는 LINPACK 벤치마크를 통해 선정되며, 1년에 두 차례 발표된다.

슈퍼컴퓨터 전문 회사인 클루닉스(www.clunix.com)는 서울대학교 병렬처리 연구실 한상영 교수와 공동 개발, 서울 공대에 공급한 석유 탐사용 슈퍼컴퓨터 ‘테라곤 트윈 시스템’을 서울대학교 호암교수회관에서 열린 지구 시스템 공학회에서 공개했다.

(사진 : 서울대와 국내 업체가 공동 개발한 석유탐사용 슈퍼컴퓨터)

관련 업계에서는 대학과 통신, 금융과 제조사 등 전통적인 수퍼컴퓨터 수요처들이 해외 수퍼컴퓨터 업체들에게 일괄 구매하던 방식에서 벗어나 표준화된 하드웨어 장비에 해당 업무 애플리케이션에 맞는 수퍼컴퓨터용 소프트웨어 구축 요구가 많아, 국내 전문 업체들의 수퍼컴퓨터 시장 공략도 경제성이 높다는 주장을 내놓고 있다.

이번에 공개된 시스템은 인텔 제온 프로세서 5460이 탑재된 수퍼마이크로사의 하드웨어에 오픈소스 소프트웨어인 리눅스의 한 종류인 센트OS(CentOS)를 기반으로, 지난 2008년 서울대와 클루닉스가 개발한 스케줄러, 사용자 인터페이스(UI), 통신 라이브러리 등 핵심 기술을 개선한 소프트웨어를 적용함으로써 약 7 TFlops(초당 7조번 계산을 하는 성능)를 보였다.

이는 국내에서 운영중인 슈퍼컴퓨터 중 기상청, KISTI에 이어 3위에 해당하는 속도로 국내 기술로 개발된 슈퍼컴퓨터 중에서는 역대 가장 빠르다고 클루닉스측은 밝혔다.

권대석 클루닉스 사장은 “정부의 지속적인 투자 덕택에 석유 자원 탐사 분야에 적용 가능한 IT 기술의 선도 주자로서 슈퍼컴퓨터 구축과 응용 기술을 획기적으로 발전시킬 수 있었다”라며, “개발된 시스템은 자원 탐사용이지만, 공학 과학 각 분야 시뮬레이션에도 활용할 수 있어 국내 산업 경쟁력을 높이는게 크게 도움이 될 것”이라고 밝혔다.

이번 개발된 슈퍼컴퓨터는 석유가 매장돼 있을 것으로 추정되는 지역의 땅 속 모양을 정확하게 추정해 석유 채굴시 수천억원에 이르는 시추 비용을 획기적으로 절감하기 위한 서울공대의 연구 용도로 정부 지원금을 받아 개발됐다.

평균적으로 유전 개발과정에서 5번 시추를 하면 1번 꼴로 석유가 발견되며, 그 중 30개에 1개 꼴로 경제성 있는 유전이 발견된다. 150번의 시추를 해야 1개의 상업적 유전이 발견되는 셈이다. 문제는 1번의 시추 비용이 무려 500억원을 넘는다는 것. 유전 하나를 성공시키기 위해 시추 비용만 7조원이 넘게 들게 된다.

이번에 개발된 슈퍼컴퓨터는 그동안 개발된 어떤 방법보다 정확하고 빠르게 땅속의 모양을 추정함으로써 시추 비용과 기간을 절반 이하로 단축시킬 것으로 보인다.

종래에는 유전 지역의 땅 속 모양을 알아내기 위해 외국산 슈퍼컴퓨터로 1개월 이상의 계산 시간이 걸렸으나, 이번에 개발된 슈퍼컴퓨터는 같은 계산을 2주일이면 마칠 수 있는데다 가격은 1/5에 불과하다.

개발된 시스템은 1360개의 CPU 코어를 탑재하고 총 8TByte의 주기억장치와 200TByte의 디스크를 단일 볼륨으로 장착하고 있어 이론적으로는 최대 13.6 TFlops의 성능을 낸다. 이는 일반적 개인용 PC 1500대에 해당하는 성능으로 복잡한 소수 계산을 매초 13조 6천억 번 할 수 있는 성능이다.

새로 개발된 슈퍼컴퓨터의 가장 큰 특징은 CPU의 높은 사용 효율이다. 통상적으로 동일 사양의 컴퓨터가 5~6 TFlops의 성능을 내는데 비해 20% 가까운 성능 개선을 보인 것. 이는 통신 라이브러리의 최적화를 통해 슈퍼컴 내부의 네트워크 속도를 개선해 CPU 사용률을 높이면서, 스케줄링 효율을 향상시켰기 때문이다.

(이번에 개발된 슈퍼컴퓨터가 계산한 북 앙골라 지역의 깊이 3 Km지각 구조)

한편, 국립 슈퍼컴퓨터 센터는 지난해부터 올해까지 200억원 이상의 비용을 들여 미국 썬(SUN)사로부터 슈퍼컴퓨터를 도입했고, 기상청은 올해부터 약 500억원의 비용을 들여 유닉스 기종의 수퍼컴퓨터를 제안한 한국IBM과 AMD 기반의 x86 서버 기반의 크레이(CRAY) 중 한 곳을 낙점해 슈퍼컴퓨터를 도입할 예정이다.

권대석 클루닉스 사장은 “이번에 서울대에 구축된 시스템은 이들 시스템의 1/5 정도의 성능을 내지만, 가격은 1/20 수준”이라고 전하고 “수퍼컴퓨터 프로젝트도 해외 제조사에서 일괄 구매하는 방식보다는 국내 기술진들이 참여할 수 있는 기회를 열어 줄 필요가 있지 않겠느냐”고 말했다.

이번 프로젝트는 10억원 가량의 정부 예산이 투입된 것으로 알려졌다.

엔비디아나 ATI 등 그래픽카드 제공 업체들이 그래픽 칩에 연산 기능을 탑재하면서 이 기능을 활용한 슈퍼컴퓨터 시장도 서서히 개화되고 있다.

고성능 슈퍼컴퓨팅 전문 업체인 클루닉스는 ‘테라곤 CCA’라는 슈퍼컴퓨터를 공개했다. 이 제품은 최근 출시되고 있는 워크스테이션 서버가 3일 이상 걸리던 각종 정보 분석이나 공학 계산을 2시간 이내에 처리할 수 있도록 지원한다.

클루닉스는 최근 워크스테이션들의 성능이 몰라보게 향상되고 있고, 그래픽카드 업체들이 GPU 지원 플랫폼들을 활용할 수 있다는 점에 착안했다.

엔비디아는 그래픽처리장치(GPU: Graphics Processing Unit)에 연산 기능을 탑재하고 이런 기능을 활용할 수 있는 쿠다(CUDA) 플랫폼을 공개했다.

쿠다기술은 프로그래머와 개발자로 하여금 GPU의 다양한 병렬 처리 능력을 활용해 짧은 시간 내에 복잡한 컴퓨팅 문제를 해결하는 소프트웨어 개발을 가능케 하는 ‘C 언어’ 환경이다.

개발자들은 쿠다 지원 GPU와 무료 CUDA 소프트웨어 툴을 사용해 비디오와 오디오 인코딩, 석유와 가스 탐사, 제품 설계, 의학 이미지와 과학 연구 등 다양한 분야에서 애플리케이션 개발 속도를 높이고 있다.

하지만 이 기술을 배우려면 또 다른 투자가 필요하거나 개발자가 필요하다. 또 슈퍼컴퓨터로 탈바꿈 시키려면 GPU 기술 이외에도 병렬처리 기술도 습득해야 한다.

클루닉스가 주목한 부분이 바로 이것. 이번에 개발된 컴퓨터는 엔비디아의 고성능 그래픽 카드를 탑재한 일반 서버 컴퓨터에 전용의 고성능 연산 라이브러리를 개발, 탑재한 것으로, 병렬 프로그래밍이나 그래픽 카드 프로그래밍 없이도 간단한 C나 포트란(FORTRAN) 서브루틴 호출만으로 클러스터 시스템에서 그래픽 카드를 이용해 연산이 이뤄지게 했다.

권대석 클루닉스 대표는 “그래픽카드 업체들이 GPU 기술을 활용할 수 있도록 하면서 저렴한 비용으로도 슈퍼컴퓨터를 구입할 수 있게 됐습니다. 특히 그래픽카드 회사가 제공하는 기술을 모르거나 MPI를 몰라도 슈퍼컴퓨터로 활용할 수 있다는 점에 의미가 있다고 봅니다”라고 밝혔다.

고객들은 차량이나 선박 설계, 석유 탐사, 기후 예측, 입자 물리, 주가 예측, 인터넷 검색 등 다양한 첨단 과학, 공학 분야에서는, 통상적 컴퓨터로는 몇 시간에서 몇 주일씩 걸리는 엄청난 계산량 때문에 고통을 겪어왔다.

그러나 이번에 개발된 대규모 과학, 공학 계산용(행렬과 벡터 연산) 초고속 슈퍼컴퓨터의 상용화로, 엔진이나 선박 설계, 주가 예측, 석유 탐사, 기후 예측, 입자 물리, 인터넷 검색 등 다양한 분야에서 엄청난 파급 효과가 있을 것으로 보인다.

인터넷에서 링크 기반 지식 플랫폼을 준비중인 “미디어레”의 노상규 연구소장(서울대학교 경영전문대학원 교수)는, “PC에서는 아예 실행조차 불가능하던 계산이 이 슈퍼컴퓨터에서는 1초 안팎에 끝난다”며, “인터넷에서 검색되는 지식들을 1분만에 중요도 순으로 정렬할 수 있게 되었다”고 말했다.

개발에 참여한 김정환 교수(건국대학교 컴퓨터공학과)는 “병렬 프로그램이나 GPU 프로그래밍, 희소 행렬-벡터 프로그래밍 등을 몰라도 손쉽게 프로그램을 개발할 수 있고, 개발된 프로그램이 일반 컴퓨터보다 20배 이상의 속도를 내는 것이 큰 장점”이라며, “향후 기후모델이나 자원 탐사, 반도체 설계 등 다방면에서 현재의 슈퍼컴퓨터를 절반 이하의 가격에 10배 이상의 성능으로 대체해 나갈 것”이라 말했다.

개발사인 클루닉스에서는 인터넷 미디에이션 벤처인 “미디어레”에 장비를 공급한 것을 시작으로 대학교와 연구소, 반도체 설계사와 자동차, 조선 회사 등 실제 프로그램을 개발해 고속 연산을 수행하는 기관들을 중심으로 상품을 공급할 예정이다.

한편, 엔비디아코리아는 최근 쿠다(CUDA) 기술에 대한 고객들의 관심이 높아지고 있어 소규모 고객 세미나들을 지속적으로 개최하면서 이 기술 활용 고객들을 점차 넓혀 나갈 계획이다.

이선희 엔비디아코리아 부장은 “최근 쿠다 기술에 대한 고객들의 문의가 많은 편입니다. 이 기술을 사용하면 다양한 분야에서 활용이 가능한 만큼 고객들에게 관련 기술 설명회도 지속적으로 열고 있습니다”라고 밝혔다.

인텔과 AMD 등 CUP 업체들이 고성능, 저전력 제품들을 쏟아내고 있고, 엔비디아나 ATI 같은 그래픽카드 제조사들도 GUP 성능을 지속적으로 업그레이드하고 있어 이제 소비자들은 저렴한 비용으로도 고성능의 슈퍼컴퓨터를 도입할 수 있게 됐다.

일반 기업용 서버와 인터넷 포털과 미디어 서버 분야에서 불던 그린IT 바람이 슈퍼컴퓨터 분야에서도 확대되고 있다.

슈퍼컴퓨터는 기후 연구, 자연 재해 예측, 우주의 기원 연구, 전염병 확산 연구, 의약품 개발, 나노 소재 개발 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 심지어 각 가정이나 개인이 사용하는 TV, 냉장고, 자동차, 휴대폰 개발에도 사용되고 있기 때문에 이런 주장에 귀가 솔깃한 것은 사실이다. 

국내 슈퍼컴퓨터 분야에서 그린 마케팅 전략이 등장한 이유는 기상청이 550억원 규모의 슈퍼컴퓨터 3호기 도입 사업을 본격화하고 있기 때문이다. 기상청은 올해 200테라플롭스 규모의 슈퍼컴퓨터 도입 관련 기술 검토에 착수해 2009년에 관련 시스템을 도입할 예정이다.

각 업체들마다 치열하게 경쟁하고 있는 상황에서 하나라도 유리한 항목을 부각시키려는 것.

IBM 블루진 슈퍼컴퓨터 월드와이드 세일즈 매니저직을 담당하고 있는 패트릭 캐리(Patrick Carey)는 “IBM 내부 테스트 결과 공냉식에서 수냉식으로 열을 줄일 때 기존 제품보다 1/3 정도 전기 소비량을 줄일 수 있었다”고 전하고 “셀 프로세스를 통해서도 4-5배 정도의 에너지 효율성을 얻었다”고 밝혔다.

불과 3~4년 전만해도 더 빠른 성능을 요구하는 슈퍼컴퓨터 분야에서 전력 절감을 논하는 것 자체가 생소한 일이었다. 파워풀한 슈퍼컴퓨터를 가동시키기 위해서는 굉장히 많은 전력과 열처리 문제가 발생함에도 불구하고, 그 동안 HPC(High-performance Computing) 종사자들은 에너지 효율에 대해 그다지 큰 관심을 기울이지 않았다.

그러나 최근 고성능 컴퓨터 클러스터에 대한 수요가 증가하고, 구매 비용뿐만 아니라 전력과 냉각에 필요한 예산이 중요한 컴퓨터 구매 결정 요소가 되고 있으며, 단위 공간 당 사용 전력에 대한 규제가 확대되면서 전력 문제는 점점 더 중요한 이슈가 되고 있다는 설명이다.

슈퍼컴퓨터의 경우, 대부분의 업무가 컴퓨팅 파워를 거의 항상 100% 사용하고 몇 일, 몇 주, 심지어는 몇 개월씩 지속되기 때문에 시간대별 사용률의 차이가 거의 없으며, 가상화와 자동화에 의한 에너지 절감 효과는 상대적으로 적을 수밖에 없다.