우리집 컴퓨터로는 안 된다고? 슈퍼컴퓨터에게 부탁해 (KISTI)

여러분! 현대 사회는 예측 사회입니다. 내일의 날씨, 특정 정책의 효과, 제품의 작동 방식, 소비자의 욕구, 과학 연구 등
예측의 대상은 헤아릴 수 없이 많죠.

이때 활용하는 것이 바로 컴퓨터로 만든 가상현실입니다. 예를 들어 한주 간의 날씨를 예측하고 싶다고 합시다. 그럼 일기예보관은 수증기와 온도, 대기 상태, 바람 같은 정보를 특별한 수학 모형에 집어넣어 나온 결과로 날씨를 예보합니다. 여러 가지 정보가 들어간 이 모형 전체가 바로 가상현실이죠.

이렇게 모형을 사용해 복잡한 현상을 분석하고 예측하는 일을 시뮬레이션이라 합니다 탐구하려는 현상이 복잡할수록 인간의 두뇌만으로는 절대 할 수 없는 일이에요. 우리가 잘 아는 일반 컴퓨터로도 불가능하죠. 그래서 과학자들은 오로지 복잡한 계산만을 수행하는 엄청나게 큰 컴퓨터를 만들었습니다.
바로 슈퍼컴퓨터입니다.

컴퓨터의 두뇌는 중앙처리장치, 즉 cpu입니다. 당연히 하나의 cpu에는 계산 능력의 한계가 있죠. 슈퍼컴퓨터는 이 cpu를 최대한 많이 모아 병렬로 연결하자는 생각에서 출발했습니다. 과거에는 계산에 특화된 전용 cpu를 가진 슈퍼컴퓨터가 있었으나 오늘날에는 수십만 개의 cpu를 통해 대규모 연산을 초고속으로 처리하는 슈퍼컴퓨터가 대세입니다.

2008년 미국의 IBM사에서 개발한 슈퍼컴퓨터 로드러너는 cpu가 12만 개에 달했는데, 그 후 IBM은 2012년 156만 개의 cpu를 사용한 세쿼이아라는 슈퍼컴퓨터를 만들었습니다. 현재는 중국의 선웨이 타이후라이트라는 슈퍼컴퓨터가 무려 1064만 여개에 달하는 cpu로 cpu 코어 수 기준 1위를 달리고 있습니다.

슈퍼컴퓨터의 성능은 1초에 실행할 수 있는 연산 명령수를 뜻하는 ‘플롭스’라는 단위로 측정하는데요, 이 플롭스에서도 1초의 1000조의 번 연산을 뜻하는 10의 15승인 페타플롭스가 현대 슈퍼컴퓨터의 성능을 측정하는 단위입니다. 참고로 최신 휴대폰인 갤럭시S20의 성능은 대략 1200기가플롭스 정도입니다. 휴대폰 5만대 이상을 동시에 활용해야 슈퍼컴퓨터 성능과 견줄 수 있죠.

슈퍼컴퓨터는 대용량 계산이 필요한 거의 모든 분야에서 사용됩니다. 대표적으로 고분자를 분석하는 화학, DNA나 단백질을 분석하는 생물학, 우주를 시뮬레이션하 는 천문학, 암호 해독, 기상 예측 등이 있죠. 또 인간의 지능을 모사한 체스 컴퓨터 딥블루와 바둑 컴퓨터 알파고도 슈퍼컴퓨터입니다. 앞으로 인공지능과 빅데이터의 발전으로 슈퍼컴퓨터의 영역은 더욱 확장되고 있죠.

하지만 슈퍼컴퓨터가 수많은 cpu를 쓰다 보니 문제점도 있습니다. 바로 전기를 어마어마하게 소모한다는 것이죠. 게다가 열도 많이 내서 에어컨이 필수인데, 에어컨 또한 전기를 많이 쓰죠.

이 때문에 전 세계적으로 환경에 대한 악영향을 최소화하자는 ‘그린 컴퓨팅’ 운동이 벌어지고 있습니다. 저전력 cpu를 사용하고 대체에너지를 사용하는 데이터 센터를 설립하면 전기 에너지 소모를 크게 줄일 수 있습니다.

우리나라 1호 슈퍼컴퓨터는 1988년 KISTI에 도입됐는데요, 현재는 5호 ‘누리온’이 활동하고 있습니다. 누리온의 성능은 25.7페타플롭스로 1초에 1경 2,570조번의 연산이 가능하며, 2018년 도입 당시 기준 세계 11위에 해당하는 슈퍼컴퓨터입니다. 우주 시뮬레이션, 코로나19 같은 바이러스 연구, 나노소재, 입자 물리 등 다양한 과학 분야에 활용되어 연구성과를 내고 있죠. 누리온은 우리나라 4차 산업혁명을 이끄는 핵심축입니다.

슈퍼컴퓨터가 바꾸는 우리의 미래는 어떤 모습일까요?