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[대한민국 희망 프로젝트]<549>초고성능컴퓨터(HPC)

발행일2017.12.03 11:00

# 지금은 바야흐로 정보의 시대입니다. 하루에도 미처 다 확인할 수 없는 엄청난 정보가 생성되고, 저장됩니다. 조 케저 지멘스 회장에 따르면 하루에 2엑사바이트(EB)에 달하는 정보가 만들어진다고 합니다. 1EB는 약 10억GB입니다. 한 시간 분량의 영화 20억편에 달하는 용량이 하루에 만들어지는 셈입니다. 이들 정보를 빠르게 처리하기 위한 '초고성능컴퓨터(HPC·High Performance Computing)' 기술이 주목받는 이유입니다. HPC는 많은 데이터를 빠르게 연산처리하는 장비입니다. 그동안 주로 '슈퍼컴퓨터'로 불렸으나, 최근 들어 HPC로 불리는 경우가 더욱 많습니다. HPC는 어떤 장비이고, 어떻게 쓰이고 있을까요? 막연히 성능 좋은 컴퓨터로만 알기 쉬운 HPC에 대해 알아보겠습니다.

Photo Image<우리나라 최초의 HPC인 슈퍼컴퓨터 1호기>

Q : HPC가 무엇인가요?

A : HPC는 이름처럼 아주 많은 분량의 정보를 빠르게 만들거나, 처리하는 컴퓨터 시스템을 말합니다. 온갖 상황에 요구되는 연산을 순식간에 해냅니다. 매년 6월과 11월 '슈퍼컴퓨팅 콘퍼런스'에서 발표되는 세계 성능순위 500위권 이내 컴퓨터를 말하기도 합니다. 연산능력이 높다고 인정받아야 HPC로 불리게 됩니다.

현재 세계 최고의 자리에 올라있는 중국의 HPC '선웨이 타후라이트'는 93페타플롭스(PF)의 연산 성능을 자랑합니다. 자세히 설명하자면, 1PF는 초당 1000조번 연산이 가능함을 뜻합니다. 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈과 같은 연산을 1초에 9경3000조번이나 할 수 있다는 뜻입니다.

어느 정도의 연산능력을 가져야 HPC로 불리는지는 명확하지 않습니다. 전 세계 연구자들이 열심히 연구해 계속 새로운 HPC를 내놓고 있기 때문입니다. 지금은 세계 최고의 HPC인 선웨이 타후라이트도 언젠가는 자리에서 물러나야 할 시점이 올 것입니다.

Q : 일반 PC와 어떤 부분에서 다른가요?

A : HPC는 계산에 특화돼 있습니다. 일반 PC가 인터넷, 게임, 사무용 소프트웨어(SW) 등 다양한 기능을 활용하는 쪽으로 발전한 것과 달리 HPC는 대규모 연산을 초고속으로 수행하는 것을 목적으로 합니다.

이 때문에 HPC 구조는 일반 PC와 크게 다릅니다. 높은 중앙처리장치(CPU) 성능, 넓은 메모리 대역폭, 빠른 네트워크를 갖춥니다. 특히 CPU는 빠른 계산을 위해 우리가 쓰는 상용 제품이 아닌 전용 CPU를 사용합니다.

사용하는 CPU 수도 무척 많습니다. 여러 개 CPU를 '병렬 연결'하는 방식을 써 성능을 높였습니다. 한 사람보다 여러 사람이 협력할 때 더 많은 일을 처리할 수 있는 것과 같은 이치입니다. 예를 들어, 선웨이 타후라이트의 CPU 수는 1000만개에 달합니다. 이 때문에 일반 PC와 비교해 아득한 성능 차이를 보입니다. 오늘날 일반 PC에 쓰는 CPU 한 개당 연산능력은 기가플롭스(GP) 단위를 벗어나지 못하고 있습니다. 1GP는 초당 10억회 연산이 가능함을 뜻합니다. 몇 만대 이상의 일반 PC를 모아도 HPC 수준의 연산 능력을 내기 어렵습니다.

Photo Image<HPC의 역할>

Q : HPC는 어디에 쓰이나요?

A: HPC의 막강한 연산 능력은 산업 전 분야에서 쓰입니다. 사회 곳곳에서 수집된 정보를 통해 이들이 나타낼 결과를 예측할 수 있습니다. 태풍이 우리나라로 올 지, 다른 나라로 향할 지 예측하는 것이 대표적인 예입니다. 새로운 것을 만드는 것에도 활용됩니다. 예를 들어 컴퓨터그래픽(CG) 구현에도 HPC가 쓰입니다. 90분 분량의 CG나 3D 애니메이션을 만드는 데에는 26만장의 화상이 필요한데, 일반 컴퓨터로는 4년의 시간이 걸립니다. 반면에 HPC로는 몇 개월 안에 영상 작업을 마칠 수 있습니다. 스키점프 선수를 다룬 영화 '국가대표'의 점프 신에도 HPC가 쓰였습니다.

더욱 큰 쓰임새는 과학 연구에 있습니다. 최근 과학의 발전으로 우주같이 방대한 영역, DNA와 같이 미세한 영역의 연구가 진행되고 있습니다. 이들을 연구하는 데에는 막대한 계산이 필요합니다. 일반 PC를 사용하는 연구자와 HPC를 이용하는 연구자가 차이를 보일 수밖에 없습니다.

4차 산업혁명 시대에 주목받는 인공지능(AI)에도 HPC가 활용됩니다. 지난해 이세돌 9단과 대국으로 주목받은 구글의 '알파고'를 예로 들어볼까요? 알파고는 사람이 수 천년의 시간동안 축적한 기보 3000만 건을 짧은 시간에 학습했습니다. HPC 도움이 없었다면 이세돌 9단에 대한 승리도, AI의 발전도 없었을 겁니다.

Photo Image<게티이미지뱅크>

Q : HPC는 어디까지 발전할까요?

A : HPC는 현재 '엑사플롭스' 시대로 나아가고 있습니다. 1엑사플롭스는 1000PF, 즉 초당 100경번의 연산처리가 가능한 수준의 성능입니다. 현재 최고 성능을 자랑하는 HPC보다 100배 이상 빠른 장비가 만들어지고 있습니다.

중국과 미국이 경쟁에 나서고 있습니다. 시작은 미국입니다. 미국은 지난 2015년 '국가전략컴퓨팅계획'을 통해 엑사플롭스 수준의 HPC 개발에 뛰어들었습니다. 당시 10년 안에 성과물을 내겠다는 각오도 밝혔습니다. 이에 질세라 중국도 지난해 1월 엑사플롭스급 HPC 개발 계획을 발표했습니다. HPC의 성능은 앞으로도 계속 발전을 거듭할 것입니다.

<책 소개>

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◇'슈퍼컴퓨터를 사랑한 슈퍼맨 찰스' J 머리 지음. 이재범 번역. 지식함지 펴냄.

1951년 세인트폴에 있는 오래된 글라이더 공장에 부드러운 말씨와 홀쭉한 몸매의 젊은 청년이 입사했다. 이 청년은 미네소타대학교를 갓 졸업한 시모 어 R 크레이. 크레이는 빛나는 경력 속에서 슈퍼컴퓨팅 업계의 알버트 아인슈타인, 토머스 에디슨, 이벌 키니벌 등으로 칭송받았다. 이 책은 슈퍼컴퓨터의 아버지로 불리는 시모어 크레이와 동료들이 HPC 및 슈퍼컴퓨터의 발전에 어떻게 기여했는지를 풀어 놓고 있다.

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◇'빅데이터 혁명 클라우드와 슈퍼컴퓨팅이 이끄는 미래' 권대석 지음. 21세기북스 펴냄.

이 책은 빅데이터와 클라우드 슈퍼컴퓨팅을 다양한 사례를 통해 알기 쉽게 설명한 책이다. 이들 기술이 왕따나 입시를 비롯한 교육문제, 경제 문제, 복지나 의료 문제에서부터 개인적 일상까지 사회 전반을 어떻게 바꿀 수 있는지 살펴본다. 이를 통해 우리나라의 문제점이 무엇인지, 이를 어떻게 바꿔야 하는지, 개인과 조직, 국가 차원에서 다가올 미래를 어떻게 준비해야 하는지 길을 제시한다.

주최: 전자신문, 후원: 교육부·한국교육학술정보원

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com

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