더 친환경적인 미래를 위한 해답이 수냉식 슈퍼컴퓨팅에 있는 이유
Sophie Proust
Atos 최고기술책임자
Jean-Pierre Panziera
Atos의 고성능 컴퓨팅 담당 최고기술책임자
게시일: 2019년 11월 18일
‘엑사스케일 경쟁(Race to Exascale)’의 결승선을 목전에 두고, 실제의 사례에 사용할 수 있는 고성능 컴퓨팅(HPC) 솔루션이 개발됨에 따라, 비용과 배기가스 배출량의 획기적인 감축을 기대
“우리는 실제의 사례에 사용할 수 있는 슈퍼컴퓨터를 개발하고 있습니다.“라고 Atos 그룹 최고기술자(CTO)이자 슈퍼컴퓨팅 경쟁에서 Atos의 지속가능성 자격증명에 대한 최고책임대변인으로 일하고 있는 Sophie Proust가 말했습니다. HPC 공간에서 10년 이상의 경력을 자랑하는 Atos 전문가들은 벤치마크 및 홍보 순위에 최적화된 슈퍼컴퓨터를 개발하는 것에 그치지 않고 실제 적용에 집중하고 있습니다.
그러나 오늘날 거의 모든 사람들의 관심에서 또 지속가능성이 높은 순위에 있는 상황에서 슈퍼컴퓨터도 정말 탄소 절감이라는 대망에 부합할수 있을까요? 결국 확장이란 더 많은 서버와 노드, 네트워크 및 스토리지를 보유하게 되고, 이들 장치 각각이 더 많은 에너지를 필요로 한다는 것을 의미하는데 말입니다.
혁신, 지속가능성에서 더 높은 인증을 받는 데 기여
20세기의 ‘우주개발경쟁‘에서 그랬던 것처럼 ‘엑사스케일 경쟁’에서 승리하기 위해서는 우리가 살고 있는 세상을 확실히 바꿀 엄청난 기술적 진보를 달성하기 위한 선구적인 노력이 필요하다는 것은 의심의 여지가 없는 사실입니다.
슈퍼컴퓨터는 또한 매우 뜨거워지기 때문에 냉각 상태를 유지하려면 엄청나게 많은 양의 전기가 필요할 것으로 예상됩니다. 고성능 컴퓨팅을 위한 유럽 기술 플랫폼 즉, 유럽의 경쟁력을 지원하기 위해 유럽 HPC 연구 및 혁신을 촉진하는 업계의 주도적 싱크 탱크인 ETP4HPC의 회장이자 Atos 산하 HPC의 CTO인 Jean-Pierre Panziera는 다음과 같이 자신의 의견을 밝혔습니다. “시스템을 실행할 때에는 시스템 냉각을 위해 그만큼의 많은 전력을 사용할 수 있습니다. “1메가와트당 연간 평균 100만 유로에 해당하는 전력이 소모됩니다.”
이러한 생각에 진땀이 난다면 Atos가 이미 그 열기를 식혀 놓았습니다. Atos의 수냉식 냉각방법은 40°C 이하의 온수를 사용하여 시스템을 적합한 온도에서 유지시키면서 작동시킵니다. Jean-Pierre Panziera는 Atos가 어떻게 “10년 전에 이러한 문제를 정확하게 찾아내고 해결하기 위해 노력하기 시작했는지“를 밝히고, 수냉식 냉각방법은 이제 “매우 효율적인 방식으로 매우 큰 구성에 배치할 수 있는 매우 성숙한 기술“이라고 지적합니다.
수냉식 냉각방법은그러한 예 중 하나일 뿐입니다. 수냉식 냉각방법 없이는 엑사스케일을 보건의료, 방어, 유지보수, 운송, 및 생각할 수 있는 거의 모든 산업의 일상적인 사용에 현실적으로 적용할 수 없습니다.
혁신의 추진력은 공동창조
슈퍼컴퓨팅은 급속하게 발전하고 있는 영역이고 이에 따라 많은 신기술이 넘쳐나고 있습니다. 또한 “HPE는 Cray를 인수했으며, NVIDIA는 Mellanox를 인수했습니다.”라고 Sophie Proust가 확인시켜 준 것처럼 슈퍼컴퓨팅 분야는 빠르게 변화하고 있습니다. 발전하고 있는 업계 현황을 보고, 이를 이해하는 것은 분명히 중요합니다.
‘엑사스케일 경쟁’의 또 다른 중요한 측면인 공동설계도 마찬가지입니다. 역사적으로 프랑스의 CEA(Atomic Energy Commission, 원자력 위원회)는 2004년 Bull에서 모든 것이 시작되었을 때 HPC 개발을 위한 Atos의 주요 파트너였습니다. Jean-Pierre Panziera는 다음과 같이 현재의 상황을 밝혔습니다. “지금은 확장이 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 우리는 이제 차세대 가속기 모듈 개발에 있어서는 독일의 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터와의 공동설계 방식을 택했습니다.”
그리고 공동설계는 공동창조와 밀접하게 관련되어 있습니다. Atos가 중대한 설계 질문에 답할 수 있으려면 하드웨어가 어떻게 진화하고 있는지 깊이 이해해야 합니다. 양자 가속을 포함시켜야 할까요? GPU를 사용해도 될까요? 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 사용해도 될까요? 일부 응용프로그램에서 인공 지능(AI)을 사용해도 될까요? 일부 프로세싱을 클라우드에서 오프로드해도 될까요?
병합과 융합에 대한 이해
인공지능 및 클라우드와 같은 기술이 어떻게 진화하고 있는지 이해하는 것이 특히 중요합니다. 왜 그래야 할까요? 인공지능 및 클라우드가 슈퍼컴퓨팅 기술과 병합(및 융합)하기 시작했기 때문입니다.
첫째, HPC와 AI를 결합한다는 것은 문제를 보다 지속가능하게 해결할 수 있다는 것을 의미합니다. 슈퍼컴퓨팅 문제를 해결하려면 수치 시뮬레이션을 처리하는 데 수개월이 소요될 수 있습니다. 먼저 AI를 도입하여 문제의 일부를 해결한 다음 수치 시뮬레이션을 실행합니다. “그렇게 하는 것이 훨씬 빠르고, 에너지를 적게 사용합니다.”라고 Sophie Proust가 주장합니다. 또한 이 새로운 접근법을 사용하게 되면 예전에는 도달할 수 없었던 문제를 취급할 수 있을 것입니다.
둘째, HPC와 클라우드를 병합하여 “적합한 용법에 맞는 적합한 장소에서” 일부 문제를 계산합니다. 이렇게 하면 지속가능성에도 도움이 됩니다!
그러나 이는 Jean-Pierre Panziera가 다음과 같이 설명한 것과 같이 단순히 기술 병합에 대한 것이 아니라 융합에 대한 것이기도 합니다. “AI는 작은 규모에서만 가능할 수 있었습니다. 더 큰 규모에서는 더 많은 전력이 필요하고, 강력하게 결합되어 있는 대규모의 인프라들이 필요합니다. 이러한 결합은 HPC에서는 흔하게 이루어지는 일입니다. 그리고 이러한 융합의 다른 측면은 사람들이 이미 HPC를 적용함에 있어 AI를 사용하기 시작했다는 것입니다. 그리고 AI는 소위 인지형 데이터 센터라고 호칭하는 데이터 센터의 관리 및 유지보수를 개선하는 데에도 사용할 수 있기 때문입니다.”
유럽의 자국내 산업
여기에서 다양한 회사와 기술에 대해 언급했지만, 이들은 엑사스케일 경쟁에서 빙산의 일각에 불과합니다. 이 경쟁은 진정으로 전세계적인 경쟁이기 때문입니다. 일본과 중국처럼 미국에도 국가 프로그램이 있습니다. 마찬가지로 유럽도 자국내 HPC 산업을 발전시키려는 야심이 있습니다.
Jean-Pierre Panziera는 EuroHPC(European High-Perfomance Computing Joint Undertaking, 유럽 고성능 컴퓨팅 공동 사업)에 대해 너무나 잘 알고 있습니다. “EuroHPC는 현지의 HPC 노하우와 기술을 개발하기 위한 첫 번째 단계 중 하나로서, 이미 모든 EU 회원국은 단일 프로그램 안에서 연합되어 있습니다. 스위스, 노르웨이, 터키도 이 프로그램에 참여했습니다. 그리고 Atos는 이 프로그램에서 빠질 수 없는 중요한 존재로 이 분야의 첨단 기술 개발에 기여하게 된 것을 자랑스럽게 생각합니다.”
유럽의 오픈 마켓 접근방식은 의심할 여지 없이 해결해야 할 당면과제입니다. Jean-Pierre Panziera는 다음과 같이 설명합니다. “HPC 마켓은 전략상 전세계 도처에 존재합니다.” “따라서 HPC 마켓은 개별적으로 소유하고 마스터하고 통제해야 합니다. 일부 국가는 국가 프로그램에 의해 이를 보호합니다.”
결승선이 얼마나 남았나요?
지금 결승선에 도달하기 위해 남아있는 시간에 대해 논의하기 전에. 엑사스케일은 “한 단계를 해결하면 다음 단계가 나타나는” 움직이는 목표라는 점을 인정해야 합니다.
현재 현장에 설치된 시스템은 유럽 수준에서 ‘프리 엑사스케일‘으로 알려진 시스템이라고 Jean-Pierre Panziera는 밝혔습니다. 유럽의 관점에서 2020년 말 쯤에 설치될 3개의 프리 엑사스케일 시스템의 조달 및 운영에 대해서는 EuroHPC의 요구에 따라 진행될 것입니다.
그러나 여전히 오늘날 사용되고 있는 페타스케일 시스템보다 10배 또는 100배 더 강력한 엑사스케일 시스템을 개발해야 합니다. Jean-Pierre Panziera는 다음과 같이 언급합니다.“이 단계는 HPC가 다음에 도달해야 할 단계이자 HPC 세계에 있는 모든 사람들이 목표로 삼고 있는 단계입니다. 우리는 유럽 고객을 위해 2022년이나 2023년경에 그 단계에 도달해야 합니다. 일부 초기 시스템은 2021년이나 2022년에 미국에 설치될 수 있습니다.”
EuroHPC는 연구 및 혁신 프로그램을 통해 유럽 HPC 기술의 공동 설계와 1세대 유럽 저전력 마이크로프로세서 기술의 개발을 진행하고 HPC의 적용, 기술 개발 및 광범위한 사용을 촉진하고 있습니다.
Atos는 프랑스에 처음 진출했을 때부터 확장을 시작하여 오늘날도 여전히 유럽 전역으로 확장해 나가고 있으며 “전세계 고객의 관심이 무엇인지 살펴보고 있습니다. 작년에 Atos는 인도의 내셔널 슈퍼컴퓨팅 미션(National Supercomputing Mission)의 일환으로 자체적인 HPC 산업 및 노하우를 개발하기 위해 인도와 파트너십 계약을 체결했습니다.
결국 엑사스케일의 시대는 도래할 것입니다. Sophie Proust는 Atos가 “1등이 되기 위해 기술을 개발하는 것이 아니라” “실제로 사용 가능한 기술에 대해 연구하고 있다“는 사실을 자랑스럽게 생각합니다. 실제 적용을 위한, 실제 사용을 위한, 그리고 지속가능한 미래를 위해 전력 소모 감축이 필수인 실제 세계를 위한 기술말입니다.
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Sang-Moon Lee, sang-moon.lee@atos.net / Charlie Park, chalie.park@atos.net / Steve Park, steve.park@atos.net