세계인이 즐겨먹는 이 감자 칩의 디자이너는 누구일까요?

그 모양만 봐도 누구나 이 감자칩이 어떤 브랜드인지 알 수 있습니다. 브랜드를 강화시키고 최적의 모양으로 공정단계와 유통단계에서 불량품의 수를 대폭 줄인 혁신가는 바로 슈퍼컴퓨터입니다.

화려한 볼거리는 제공하는 영화는 어떤가요?

CG효과를 많이 사용하는 영화에서도 슈퍼컴퓨터는 필수입니다. 슈퍼컴퓨터 덕분에 우리는 현실세계만큼이나 생생한 영상을 만날 수 있죠.

세계적인 제품 디자인부터 상상의 세계를 펼쳐내는 영화의 현장까지, 슈퍼컴퓨터는 전보다 더 많은 분야에 활용되고 있습니다. 기상관측이나 우주연구, 기초과학분야뿐 아니라 다양한 산업분야에서 사용되는 슈퍼컴퓨터. 이렇듯 슈퍼컴퓨터는 인류에게 더 나은 가치와 경험을 제공하고 있습니다.

세계는 새로운 시대를 맞이하고 있습니다. 인공지능과 빅데이터, 자율주행 자동차와 같이 기계가 인간의 지능을 학습하고 배우고 활용하는 제 4차 산업혁명은 이미 시작됐습니다.

그리고 이런 첨단산업의 중심에는 슈퍼컴퓨터가 있습니다. 국방력, 경제력에 이은 제 3의 국력이라 불리는 슈퍼컴퓨터. 오늘 우리는 슈퍼컴퓨터의 현재와 미래를 함께 살펴보고자 합니다.

이곳은 미국의 덴버. 매년 11월에 열리는 미국 슈퍼컴퓨터 컨퍼런스의 무대입니다. 글로벌 기업부터 스타트업, 다양한 국가기관까지 수많은 이들이 2017년 슈퍼컴퓨터 컨퍼런스를 찾았습니다. 도대체 슈퍼컴퓨터가 무엇이기에 이토록 많은 이들이 관심을 가지는 것일까요?

슈퍼컴퓨터는 말 그대로 엄청난 속도와 성능을 가진 컴퓨터입니다. 현재는 페타플롭스라는 단위를 사용하고 있는데, 이는 1초에 1,000조의 연산처리속도를 뜻하는 것입니다. 감이 잘 안 오신다고요?

만약 25페타플롭스의 성능을 가진 슈퍼컴퓨터라면 전 세계 70억 인구가 24시간, 420년 동안 계산기를 두들겨야 가능한 계산을 단 1시간 내에 처리한다는 말입니다.

2017년 11월, 세계 슈퍼컴퓨터 순위가 다시 정해졌습니다. 순위를 함께 살펴볼까요? 1위와 2위는 중국이 차지했고 3위에는 스위스가 4위에는 일본이, 그리고 미국은 5위에 이름을 올렸습니다. 우리나라의 슈퍼컴퓨터들도 500위 순위 안에서 발견할 수 있는데요, 기상상청의 누리와 미리가 57위와 58위에 나란히 이름을 올렸습니다.

세계 슈퍼컴퓨터 경쟁에서 눈에 띄는 세 나라가 있습니다. 미국과 일본이 전통적인 슈퍼컴퓨터 강자였다면, 최근 급부상하고 있는 중국은 일본을 넘어 미국까지 위협하고 있습니다.

2017년 슈퍼컴퓨터 컨퍼런스에서 1위와 2위를 차지한 중국은 최근 몇 년간 슈퍼컴퓨터의 새로운 강자로 떠올랐습니다. 특히 주목할 것은 슈퍼컴퓨터의 핵심부품까지 자체 기술력으로 무장했다는 것입니다. 그 바탕에는 우리나라의 10배가 넘는 R&D비용을 맹렬히 투자한 중국 정부와 기업, 연구자들의 노력이 있었습니다.

2017 슈퍼컴퓨터 컨퍼런스에서 1위를 차지한 선웨이 타이후라이트의 경우, 그 개발비용만 4천억원에 달하는데요, 이외에도 중국산 슈퍼컴퓨터는 총 202대를 기록하며 양적으로도 세계 1위를 기록했습니다.

[푸하오후안 / 중국 칭화대 교수]
세계 슈퍼컴퓨터의 1위 자리를 차지하게 되어 물론 매우 기쁘게 생각합니다. 중국의 시스템이 1위에 오른 것은 처음이 아닙니다. 하지만 중국이 자체적으로 개발한 CPU 프로세서를 사용한 것은 처음이기 때문에 중국의 슈퍼컴퓨터 발전사에 있어서 중요한 사건이라고 생각합니다.

지난 20년간 슈퍼컴퓨터 순위에서 상위를 고수했던 미국은 이번 슈퍼컴퓨터 컨퍼런스에서 처음으로 3위권 밖으로 밀려났습니다. 이에 자극받은 미국 에너지부는 인텔과 IBM, 엔비디아 등이 참여하는 드림팀을 꾸렸습니다. 2021년까지 페타플롭스보다 천배 빠른 속도의 엑사플롭스급 슈퍼컴퓨터 개발을 목표로 약 3000억원을 지원한다는 계획인데요,

하지만 이번 순위를 두고 미국이 슈퍼컴퓨터 강자의 자리에서 밀려났다고는 보기 어렵습니다. 세계 500위 순위에 오른 슈퍼컴퓨터 대부분은 미국 IT기업들의 부품을 사용하고 있습니다. 강력한 원천기술의 힘을 보여주는 미국. 그 가치를 계속해서 보유하고 발전시켜 나가는 한 슈퍼컴퓨터 종주국이라는 미국의 자존심은 쉽게 무너지지 않을 겁니다.

[트리쉬 댐크로거 / intel TCI 부사장]
“저는 사람들이 여러 이유로 인텔의 CPU를 계속 선택할거라고 생각합니다. 많은 이유 중 하나는 인텔이 전세계적으로 코드 최적화 작업에 노력을 기울이고 있기 때문입니다. 우리는 이런 노력을 통해서 HPC 생태계를 활성화하고 있습니다.”

[파레쉬 카리아 / NVIDIA 테슬라 제품 관리책임자]
“슈퍼컴퓨팅은 모든 국가가 직면한 도전입니다. 여러 나라들과 함께 작업 중이며, 그들이 더 높은 수준의 슈퍼컴퓨팅에 도달 할 수 있도록 돕고 있습니다. 중요한 분기점이 됐던 엑사급을 예로 들면, 우리는 여러 나라들과 협업해 그들의 엑사급 수준의 슈퍼컴퓨터를 만들 수 있도록 돕고 있습니다. 올해 톱500 순위를 보면, 중국 50개 시스템이 NVIDIA 기술을 기반으로 한 전력을 사용하고 있습니다.”

이번에는 일본을 살펴볼까요? 미국에 이어 일본 역시 1980년대부터 슈퍼컴퓨터에 관심을 갖고 꾸준히 개발에 힘써왔습니다. 그만큼 집약된 노하우를 가지고 있고, 더불어 세계 시장에서 경쟁력도 갖추고 있습니다. 일본을 대표하는 슈퍼컴퓨터인 K컴퓨터는 2011년에 세계 1위를 달성한 이력도 가지고 있죠.

고베에 위치한 리켄연구소에는 K컴퓨터가 현재까지 운용되고 있습니다. 연구자들의 연구장비로써 K컴퓨터를 운용하는 동시에 리켄연구소는 일본 대표 IT기업인 후지쯔와 함께 차세대 K컴퓨터의 연구에도 몰두하고 있는데요, 꾸준히 슈퍼컴퓨터를 개발하고 연구할 수 있는 그 바탕에는 슈퍼컴퓨터를 향한 전 국민적인 관심과 응원이 있었습니다. 슈퍼컴퓨터의 개발과 운용은 국가적 측면 뿐 아니라 사회적 측면에서도 긍정적 효과를 불러일으킨다는 믿음과 지지가 있는 것이죠.

[아키라 우가와 / 리켄연구소 AICS부소장]
“과거 국회에서 슈퍼컴퓨터 예산을 삭감하자는 논의가 있자 문부과학성이 직접 국민에게 의견을 물었던 적이 있습니다. 그런데 국민 상당수가 긍정적인 답변을 했습니다. 슈퍼컴퓨터 개발이 국가적인 측면에서 아주 중요하다고 본 겁니다.”

독자적인 자체기술로 슈퍼컴퓨터의 새로운 역사가 된 중국. 국가전략컴퓨터계획을 바탕으로 슈퍼컴퓨터 종주국의 가치를 이어나가는 미국. 집약된 노하우를 바탕으로 독자적인 운용방안을 고민하는 일본까지. 이들은 새로운 속도의 슈퍼컴퓨터의 등장을 준비하면서 슈퍼컴퓨터의 내일을 예고하고 있습니다.

제 4차 산업혁명은 지금까지와는 전혀 다른 새로운 생활을 가능하게 합니다. 다양한 연구 분야 중에서도 가장 각광받는 것은 AI, 즉 인공지능의 활용인데요, 기계가 인간의 지능을 학습하는 시대가 다가오면서 슈퍼컴퓨터의 역할이 더 중요해지고 필수적이게 됐습니다.

[한선화 / 한국과학기술정보연구원 前원장]
4차 산업혁명이라는 것은 우리 현실상에서 얻어지는 라이프로그라든가 센서에서 얻어지는 다양한 데이터들이 컴퓨터 안에서 분석 돼서 다시 실생활로 피드백 되는 이런 선순환구조를 가지고 있는 것이 바로 4차 산업혁명입니다. 이것의 핵심은 그 수많은 데이터를 어떻게 분석하느냐에 있겠고요 그것을 하기 위해서 가장 필요한 기반이 또 슈퍼컴퓨터가 되는 거죠.”

키스티에서는 과거부터 현재에 이르기까지 우리나라에 도입된 모든 슈퍼컴퓨터를 만나볼 수 있습니다.

1988년에 도입된 갤럭시 S6의 수준인 1호기, 이어 1993년 2호기와 2001년 도입된 3호기를 거쳐 현재는 4호기를 운영하고 있습니다. 그리고 다가오는 2018년에는 25.7페타플롭스의 속도로 무장한 5호기를 도입할 계획입니다.

키스티는 기업이 기술요청을 하면 슈퍼컴퓨터 4호기를 제품연구개발에 필요한 모델링과 시뮬레이션 등의 실험을 진행할 수 있도록 지원해 오고 있습니다. 최근 사용분야가 확대되고 있는 드론을 비롯해 가정용 공기청정기 등의 제품들이 키스티의 4호기를 통해 새로운 모습과 획기적인 기능으로 무장하게 됐습니다.

슈컴퓨터를 사용해 신제품에서 가장 중요한 개발기간과 개발비용까지 1/5수준으로 줄일 수 있었는데요. 이런 결과들을 토대로 앞으로 도입되는 제5호기 역시, 분자모델링, 전산유체역학, 기상·기후 모델링 등의 전통적으로 슈퍼컴퓨터를 활용했던 기초과학연구 외에도 지능정보사회의 핵심 기술인 빅데이터 분석이나 인공지능 구축을 위한 기계학습 등의 다양한 분야를 지원한다는 계획입니다.

[오광진 / KISTI 슈퍼컴퓨터 서비스센터 센터장]
“4호기와 5호기의 가장 큰 차이점은 데이터 처리성능이 많이 보강되었다는 겁니다. 과거에 사용되었던 응용분야들은 주로 계산을 cpu를 많이 쓰는 구조였는데 지금 기계학습과 같은 최근에 대두되는 중요한 응용들은 데이터 처리성능을 많이 필요로 하는 분야들이 많습니다. 그래서 그런 분야에 대응하기 위해서 데이터 처리성능을 많이 보완했다는 것이 가장 큰 차이점이라 할 수 있습니다.”

슈퍼컴퓨터의 개발과 운용에 많은 비용이 드는 것은 사실입니다. 가장 최적화된 슈퍼컴퓨터의 운용 기간은 5-6년. 새로운 휴대폰과 노트북이 출시되면 사람들이 자연스레 제품을 바꾸듯, 슈퍼컴퓨터 역시 가장 최신의 기술로 무장해야 하는 것이죠. 이에 많은 이들은 슈퍼컴퓨터에 드는 비용에 비해 그 성과가 미미하다는 것을 우려하고 있는데요, 전문가들의 의견은 조금 다릅니다.

[이건복 / 마이크로소프트 이사}
“국내는 가장 중요한 부분이 제조기반의 산업들이 많이 발전돼 있기 때문에 제조기반의 기술들과 인공지능 기술들이 결합이 된다면 결코 뒤처지지 않았다고 생각하고요. 오히려 일부 선도할 수 있는 부분이 없지 않아 있다고 생각합니다.”

[이필우 / KISTI 슈퍼컴퓨팅 센터 본부장]
“슈퍼컴퓨터는 기초과학 뿐 아니라 첨단연구를 하시는 분들에게는 꼭 필요한 중요한 연구 장비이고 특히나 현재 많이 이슈가 되는 4차 산업혁명의 데이터 분석이랄지 IoT에서 발생하는 데이터들에 대해 빠르고 쉽고 효율적으로 문제해결을 하기 위해서는 꼭 필요한 연구 장비라고 할 수 있습니다.”

정부는 1000억원의 규모의 사업단을 출범시키고 슈퍼컴퓨터 집중 개발에 나서기로 결정했습니다. 슈퍼컴퓨터 개발을 위해 대한민국 최고의 전문가들이 지속적으로 참여할 수 있도록 ‘초고성능컴퓨팅사업단’을 설립하고, 사업단에게 2025년까지 매년 100억원 내외의 연구 개발비를 지원할 계획을 발표했습니다.

우리가 인식하지 못하는 지금 이 순간에도 슈퍼컴퓨터로 파생되는 다양한 서비스는 우리 삶 곳곳에 활용되고 있습니다. 수많은 연구자들의 새로운 발견에 보탬이 되는 것은 물론 ICT, IoT 분야를 포함해 기후 변화 대응, 에너지 자원관리, 물 관리, 농업, 보건, 교통, 국방, 레저에 이르기까지 슈퍼컴퓨터가 계산하고 생산해낸 데이터들은 다양한 분야와 융합해 새로운 데이터와 서비스를 만드는 근간이 됩니다.

[베리 볼딩 / CRAY 최고전략책임자]
"우리에게 있어서 슈퍼컴퓨터는 세상에서 가장 어려운 문제를 해결할 수 있는 생산적인 시스템을 제공하는 것에 관한 일입니다."

[빌 매널 / HPE 고성능 컴퓨팅 및 인공지능 담당 부사장]
"슈퍼컴퓨터는 우리 자신과 자연에 대해 더 많이 알게 해주고, 질병의 치료도 가능하게 해줍니다.그래서 슈퍼컴퓨터는 우리에게 있어 필수적인 존재이며 슈퍼컴퓨터가 없으면 지금의 세상도 없을 것입니다."

[파레쉬 카리아 / NVIDIA 테슬라 제품 관리책임자]
“슈퍼컴퓨팅은 모든 국가가 직면한 도전입니다.”

지금까지 없었던 더 새로운 세상으로 슈퍼컴퓨터가 우리를 초대하고 있습니다. 새로운 내일의 가능성을 열어가는 힘, 바로 그것이 제3의 국력, 슈퍼컴퓨터입니다.