과학기술정보통신부는 관계부처 합동으로 지난해 제36차 비상경제 중앙대책본부 회의에서 ‘국가초고성능컴퓨팅 혁신전략’을 제시하며 국가 초고성능컴퓨팅 공동 활용 체계에 대한 청사진을 밝혔고 지난 7월 ‘초고성능컴퓨터 활용 및 육성에 관한 법률 시행령’을 개정해 초고성능컴퓨팅 자원의 공동 활용을 위한 근거를 마련해 7개의 분야별 초고성능컴퓨팅센터(이하 ‘전문센터’)를 지정했다.

기존에 지정된 국가센터(KISTI)와 연계해 ▲기상·기후·환경 ▲자율주행 ▲생명·보건 ▲소재·나노 ▲우주 ▲핵융합·가속기 ▲재난·재해 등 초고성능컴퓨터 집중 활용 분야에 필요한 자원과 서비스를 제공할 7개 기관(7개 분야별 1개 기관)을 선정했다.

전통적인 계산과학 뿐만 아니라 최근 빅데이터나 인공지능 등 새로운 분야가 대두되면서 초고성능 컴퓨팅인프라의 컴퓨팅 환경에 대한 다양한 요구사항이 제기되고 있다. 기존의 레거시 환경에서는 사용자나 운영자의 다양한 요구사항을 충족시키기 어려워짐에 따라 좀 더 유연한 환경에 대한 필요성이 커지게 되었고 클라우드 기술은 그 대안으로서 많은 관심을 받게 되었다. 

이에 한국과학기술정보연구원(KISTI)은 초고성능컴퓨팅의 관점에서 클라우드 기술과 서비스에 대한 동향을 파악하고 분석하여 향후 분산되어 있는 초고성능컴퓨팅 자원들을 통합하고 공동 활용하는 방안을 모색한 『KISTI 이슈브리프』를 발간했다. 

 

지난 19일 과학기술정보통신부는 '2022년 제6회 국가연구개발사업평가 총괄위원회'를 개최하고, 세 가지 연구개발(R&D) 사업이 예비타당성 조사를 통과했다고 발표했다.

예타를 통과한 사업 중 하나는 과기부의 '국가 플래그십 초고성능컴퓨팅(슈퍼컴퓨터) 인프라 고도화'다. 과기부는 오는 2023년부터 2028년까지 이 사업에 2,929억 원을 투입해 슈퍼컴퓨터 6기를 구축할 계획이다.

이 사업을 통해 과학계의 난제를 해결하는 동시에 인공지능(AI) 기반의 신산업 성장·혁신을 촉진할 슈퍼컴퓨터 시스템을 만들 것으로 기대를 모으고 있다. 나아가 슈퍼컴퓨터 서비스 기관인 '국가슈퍼컴퓨팅센터'의 효과적인 슈퍼컴퓨터 활용을 지원하고, 슈퍼컴퓨터 기반의 융합 연구를 확대해 연구개발 시간과 비용을 줄일 거라는 관측도 있다.

슈퍼컴퓨터란 세계 500위 안에 드는 연산처리속도를 지닌 컴퓨터다. 계산 속도가 빠르고 방대한 양의 정보를 처리할 수 있어 국방, 우주 개척, 재난 예방, 에너지 등 국가 안보 관련 분야에서 주로 쓰인다. 최근 들어서는 바이오, 자동차, 항공, 전자, 신소재 등의 주요 산업 분야에서 신제품을 설계하고 개발하는 역할도 맡고 있다. 4차 산업혁명의 기반인 인공지능과 사물인터넷(IoT) 기술 고도화에도 필수적이다.

산업 경쟁력 제고, 국가적 과제 연구에 필요한 슈퍼컴퓨터의 인프라를 다지고 활용하는 데 만 5년간 3,000억 원에 가까운 예산이 들어간다. 막대한 돈을 써야 하는 만큼 슈퍼컴퓨터의 성능을 효율적으로 쓸 수 있는 방법과 전략이 필요하다.

한국과학기술정보연구원(KISTI)은 지난 22일 발간한 〈초고성능컴퓨팅인프라 클라우드 서비스 구축을 위한 제언〉 보고서에서 "초고성능컴퓨팅(HPC) 클라우드 기술이 필요하다"고 제언했다.

HPC란 여러 대의 컴퓨터와 스토리지를 응집력 있게 사용하여 매우 빠른 속도로 방대한 양의 데이터를 처리하는 방법을 말한다. 클라우드를 통해 운영 시스템(OS)과 데이터, 소프트웨어를 인터넷과 연결하면 시공간에 상관없이 접속할 수 있다. 슈퍼컴퓨터의 자원을 복수의 연구진이 동시에 사용할 수 있어 유휴 자원과 작업 시간을 최소화하는 반면 효율성을 높인다.

보고서에서 KISTI는 HPC 클라우드 기술이 필요한 이유로 "전통적인 계산과학 연구자를 넘어 ICT 기반의 인공지능 연구자 및 응용 개발자가 늘며 다양한 수요가 나타나기 때문"이라고 설명했다.

보고서는 이어 "기존 병렬 처리 기반의 컴퓨팅 환경을 제공하는 슈퍼컴퓨터만으로 다양해지는 계산과학 분야의 요구사항을 충족하기 어렵다"며 "계산과학 연구자의 수요에 대응할 수 있도록 HPC 기반의 클라우드 환경에서 병렬처리컴퓨팅, GPU 컴퓨팅, 스토리지 컴퓨팅, 소프트웨어 개발 등을 진행할 수 있는 서비스 기술 개발이 필요하다"고 밝혔다.

보고서는 또 "국가 센터 및 전문 센터의 컴퓨팅 자원을 통합·운영할 수 있는 플랫폼으로 클라우드 기술이 요구된다"며 "분산된 슈퍼컴퓨터 자원을 공동으로 활용할 수 있도록 통합하고, 유휴 자원을 최소화해 활용도를 제고해야 한다"고 강조했다.

아울러 보고서는 "지금의 상용 HPC 클라우드 서비스는 높은 자유도를 지니고 있지만, 사용 방법이 복잡하고 어렵다"며 "사용자가 손쉽게 HPC 소프트웨어를 사용할 수 있는 클라우드 서비스를 제공해야 한다"고 말했다.

보고서는 이를 충족하는 해결책으로 KISTI의 HPC 클라우드 서비스인 'KI 클라우드'를 제시했다.

KISTI는 슈퍼 컴퓨터 국가 센터로 지정됐는데, KI 클라우드는 KISTI의 슈퍼 컴퓨터 5호기 '누리온'과 고성능 서버 클러스터를 인프라로 쓰는 사용자 맞춤형 클라우드 서비스다. 오픈 소스인 ‘오픈스택(Openstack)’과 ‘쿠버네티스(Kubernetes)’에 기초해 가상 머신 등의 ‘서비스형 인프라스트럭처(IaaS)’, 데이터 분석 등을 지원하는 ‘주피터 노트북(Jupyter note book)’·‘R 스튜디오(Rstudio)’ 등의 애플리케이션 서비스를 지원한다.

보고서는 KI 클라우드를 통해 슈퍼컴퓨터의 성능과 기능을 효과적으로 사용하려면 "복잡한 코드 없이 데이터 분석, 시뮬레이션 등 데이터 중심의 계산과학 연구에 집중할 수 있는 연구 환경을 조성해야 한다"고 강조했다. 또 "HPC 성능을 보장하는 서버, 스토리지, 네트워크 등의 초고성능 인프라 장비를 클라우드 인프라로 활용해야 한다"며 "이를 위한 기술 개발이 필요하다"고 밝혔다.

오광진 KISTI 슈퍼컴퓨팅기술개발센터장은 "계산과학 연구자들이 HPC 인프라를 효율적으로 쓸 수 있는 클라우드 플랫폼이 필요하다"며 "HPC 인프라를 클라우드로 통합할 수 있는 자원 관리 및 가상 클러스터 관리 기능 개발도 이뤄져야 한다"고 덧붙였다.

김재수 원장은 “초고성능컴퓨팅센터를 국가센터–전문센터–단위센터로 체계화하고, 특성이나 운영환경 등이 서로 다른 초고성능컴퓨팅 자원들을 긴밀히 연동하고 있다”며 “이에 따라 사용자 접근성을 높여 막대한 예산이 투입되는 국가 초고성능컴퓨팅 자원의 활용도를 제고하겠다”고 말했다.