[슈퍼컴 기획]<하>미래 준비하는 초고성능컴퓨팅... 컴퓨팅 자원 다변화 추구

인프라 확보는 기술 발전 및 산업화의 필수 사항이다. 기반이 없으면 누구도 세계적 성과를 창출할 수 없다. 초고성능컴퓨팅(슈퍼컴퓨팅) 분야가 특히 그렇다. 현재 인프라 수준으로는 4차 산업혁명 시대 연산능력 활용 분야 확대를 감당하기 어렵다.

한국과학기술정보연구원(KISTI) 국가슈퍼컴퓨팅센터(이하 국가센터)의 슈퍼컴퓨터 4호기는 2009년 도입됐다. 4년 안에 포화상태에 다다랐다. 2013년 시스템 부하율(가용 CPU 시간 대비 사용자 점유 CPU 비율) 73%, 평균 작업 대기시간은 8.7시간을 기록했다. 주로 병렬 계산을 하는 타키온 2차 시스템은 2016년 평균 12시간의 작업대기 시간이 필요했다.

슈퍼컴퓨터 연산능력 수요는 갈수록 늘어난다. 산·학·연 슈퍼컴퓨터 전문가 수요조사에 따르면 2015~2020년 슈퍼컴퓨팅 요구 성능은 311페타플롭스(PF·1초에 1000조번 연산가능)다. 시급성 최상위 분야 요구 성능이 연 평균 20PF지만 4호기 성능은 0.3PF에 불과하다. 새로운 인프라 확보로 사회 전반에 슈퍼컴퓨팅 자원을 수급하고, 활용 분야 발전에 기여하는 일이 시급하다.

정부는 '제2차 초고성능컴퓨팅 육성 기본계획'을 통해 슈퍼컴퓨팅 인프라 확보에 나선다. 4차 산업혁명 대응 연구개발(R&D), 현안문제 해결을 비롯해 불어나는 슈퍼컴퓨팅 수요를 고려, 진일보한 슈퍼컴퓨팅 자원 확보에 체계를 구축한다.

2차 기본계획의 핵심 슈퍼컴퓨팅 인프라 확보 방안은 자원 다변화, 효율적 배분, 활용인력 저변확대다. 1차 기본계획 당시보다 효율성, 다양성, 체계성을 높여 원활한 자원 공급을 가능하게 한다.

2차 슈퍼컴퓨팅 육성 기본계획 중 컴퓨팅 자원다변화 추진과제

국가 슈퍼컴퓨팅 자원 다변화 측면으로는 다양한 규모의 시스템을 다수 확보하는 방안을 마련했다. '슈퍼컴퓨팅 자원 확보 로드맵'도 수립, 기본계획에 담았다.

플래그십(범용 및 부처임무형) 시스템을 선제 확보하면서 중소 규모 및 데이터집약형 연구 시스템을 추가 확보해 1차 기본계획 당시 대형 슈퍼컴퓨팅 자원으로 모든 수요에 대응해 빚어진 비효율을 해소할 방침이다.

플래그십 시스템은 국가센터, 기상청의 슈퍼컴퓨터가 주다. 우선 올해 국가센터 슈퍼컴퓨터 5호기 구축을 마치고 본격 서비스에 돌입한다. 국가센터 슈퍼컴퓨터 5호기의 이론 성능은 25.7PF로, 세계 10위 수준의 성능을 자랑한다. 내년부터는 6호기 도입 준비를 시작해 일찌감치 미래 수요를 대비한다.

기상청 슈퍼컴퓨터 5호기 도입은 올해부터 가속화한다. 4호기(5.8PF)보다 8배 강력한 50PF 수준으로 2020년 도입할 방침이다. 해양 분야 국가현안 대응, 제조업 경쟁력 강화를 비롯한 정부 부처임무 수행 슈퍼컴퓨팅 시스템 확보도 추진한다.

기상청 슈퍼컴퓨터 4호기 '미리'

2020년부터는 세부 목적에 특화한 중소규모 및 데이터집약형연구 시스템을 도입한다. 도입에 5년 이상의 시간이 걸리는 플래그십 시스템보다 손쉽고 빠르게 트랜드에 대응할 목적이다. 인공지능(AI), 빅데이터 등 4차 산업혁명 시대의 다양한 컴퓨팅 수요에 맞춘다.

이밖에 지능정보기술 활용 중소규모 고성능컴퓨팅 자원 구축 및 중소벤처기업, 스타트업 대상 서비스도 올해부터 수행한다.

연구망 고속화에도 힘쓴다. 400Gbps급 국내 연구망(KREONET) 고속화, 100Gbps급 국제 연구망(GLORIAD) 구축 추진, 백본망(기간망) 고속화로 연구데이터 전송시간을 단축하고 국내외 공동연구를 활성화한다. 연구데이터 지식자산화 플랫폼 구축도 주요 인프라 확보 방안이다.

이렇게 구축한 슈퍼컴퓨팅 자원은 협력체계를 통해 효율 배분한다. 산·학·연 슈퍼컴퓨팅 운영기관이 참여하는 '슈퍼컴퓨팅 활용 협의체'를 구성, 수요조사 및 자원배분 전략을 수립한다. 협의체는 슈퍼컴퓨터 퇴역 자원을 지역 거점 대학이나 기관에 이전, '중소규모 고성능컴퓨팅센터'를 육성하는 일도 도맡는다.

국가 초고성능컴퓨팅 인프라 확보 로드맵

2차 기본계획은 하드웨어(HW)뿐만 아니라 인력 인프라를 확보하는 방안도 담았다. 슈퍼컴퓨팅 활용인력 저변 확대로 전체 슈퍼컴퓨팅 분야 발전을 도모한다는 복안이다.

우선 산·학·연이 참여하는 '슈퍼컴퓨팅 인력양성위원회'를 구성·운영해 인력 양성 프로그램 기획 및 유관기관 협력 활성화를 추진한다. 이들은 중·단기 인력양성 계획을 수립해 자체 슈퍼컴퓨팅 기술 개발, 연구데이터 활용 및 공유체계 구축, 디지털 제조업 육성 등을 돕는다.

국가초고성능컴퓨팅 활용 협의체

전문 인력양성 계획 수립에도 나선다. 산업 분야에서는 지능정보기술 활용 R&D, 제품 설계 제작 교육프로그램을 확대하고 전문 인력을 양성한다. 국가센터, 'HPC(고성능 컴퓨터)이노베이션 허브'를 중심으로 산업체 수요 특화교육을 진행한다.

대학에서는 온라인 가상실습 환경, 응용·전산·계산수학 융합교육 확대로 슈퍼컴퓨팅 활용 데이터분석 전문 인력을 양성한다. 정부출연연구기관(출연연)을 비롯한 연구기관에서도 계산과학 활용 교육프로그램을 확대, 관련 전문 연구 인력을 키운다.

이밖에 슈퍼컴퓨팅 관련 온오프라인 홍보, 청소년·대학생이 참여하는 '슈퍼컴퓨팅 소프트웨어(SW)·HW 개발 및 활용 경진대회'로 국민 참여와 관련 분야 이해를 이끌어낸다.


<국가슈퍼컴퓨팅센터 슈퍼컴퓨터 4호기 평균 부하율 및 작업 대기시간>

<2015~2020년 주요 분야별 요구 총 자원량> 자료:슈퍼코리아 2020 기획보고서

<기상청 슈퍼컴퓨터 비교>

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com