지난 15년간 상위급 슈퍼컴퓨터의 설치대수보다도 불과 3,4년간 보급된 중위급 슈퍼컴퓨터의 수가 배를 넘고 있는 상황은 사용의 용이성과 간단히 일반 미니컴퓨터와 같이 설치하여 사용할 수 있고, 풍부한 응용 소프트웨어와 저렴한 가격때문이라고 본다. Convex 시스템을 설계한 Steven Wallach은 미니슈퍼컴퓨터를 정의하는데 있어 슈퍼컴퓨터보다 적다는 의미가 아니라 가격이나 활용성은 미니컴퓨터와 같고 성능은 슈퍼컴퓨터와 같다는 뜻으로 미니슈퍼컴퓨터라고 말하고 있다. 그러나 상위급 슈퍼컴퓨터가 하여야 할 일과 할일들이 산재해 있는 관계로 상위급 슈퍼컴퓨터는 반드시 필요하고 더욱 성능이 높은 슈퍼컴퓨터의 출현을 기다리고 있다. 슈퍼컴퓨터 분야는 시스템 개발도 중요하지만 시스템을 어떻게 활용할 것인가가 매우 중요하다 그러기 위하여는 국내에 도입된 시스템을 더욱 효율적으로 활용하기 위하여는 각 분야의 사용자들이 효율적인 벡터 또는 병렬 알고리즘 개발에 주력하여 우리의 실정에 맞는 연구, 개발의 밑거름이 되어줄 소프트웨어를 많이 개발하여야 겠다.
슈퍼컴퓨터의 개요와 그 이용실태를 간단히 살펴보았다. 이제 우리나라에도 곧 슈퍼컴퓨터가 도입, 설치될 예정인 바, 앞으로 많은 이용과 그에 따른 국내 연구활동에 많은 변화가 예상된 다고 하겠다. 이러한 시점에서 슈퍼컴퓨터의 효율적인 이용을 위해 다음의 사항들이 고려되어야 할 것이다. 첫째 슈퍼컴퓨터에 맞는 알고리듬과 소프트웨어에 대한 연구와 그 개발이 필요하다 하겠다. 둘째로 고려되어야 할 것은 슈퍼컴퓨터의 운영에 대한 것이다. 슈퍼컴퓨터가 고가의 기계인 만큼 보다 많은 이용이 바람직 할 것이고, 이에 따라 이용 효율을 높이기 위해 가능한 한 많은 주변기기가 마련되어야 할 것이며 추후의 운영 비용으로 이용할 수 있어야 할 것이다.
현대의 과학기술 및 정보산업 그리고 컴퓨터 관련 기술의 급속한 발전으로 인하여 슈퍼컴퓨터의 요구도가 점차 증가하고 있는 실정이다. 국내에서도 슈퍼컴퓨터의 필요성에 대하여 부분적으로 상당한 논의가 있었으며, 당 연구소에서도 슈퍼컴퓨터 도입 타당성 연구를 수행한 바 있다. 또한 최근에 한국과학기술원 부설 시스팀공학센터에서는 슈퍼컴퓨터의 기종선정 작업에 착수하여 검토중에 있다. 본 고에서는 슈퍼컴퓨터의 구조적 분류와 발전과정 그리고 벡터 처리 기법을 조사 분석함으로서 슈퍼컴퓨터의 개요 및 병렬 처리를 설명하였으며 슈퍼컴퓨터의 응용 분야 및 도입현황을 조사하였다. 그리고 슈퍼컴퓨터의 시스팀 규모를 분류함으로서 도입, 운영을 위한 각 시스팀 규모별 소요 예산을 분석 제시하였다.
최근 수년간 슈퍼컴퓨터 분야에서 중국과 일본은 막강한 자본력과 인적 자원에 힘입어 급격한 발전을 거듭하여, 2010년 중국이 세계 슈퍼컴퓨터 1위를 차지하고 이어서 2011년 일본이 이를 다시 추월함으로써 슈퍼컴퓨터 분야에서 세계적인 경쟁우위를 확보하게 되었다. 이와 같은 국내외적인 추세에 따라, 최근 한국 내에서도 슈퍼컴퓨터에 대한 관심이 늘고 있는 추세이다. 슈퍼컴퓨터 기술은 컴퓨터 시스템 및 관련 소프트웨어의 최첨단 기술이 종합된 기술로 한 국가의 기술력을 판단할 수 있는 기술 분야의 하나로써, 전 세계적으로 슈퍼컴퓨터 기술은 이미 Petaflops 시대를 시작하였으며, Exaflops 시대로 진행 중에 있다. 국내의 경우는 생활에 밀착된 IT 정보기술 분야에 집중하여 연구개발을 진흥함에 따라, 슈퍼컴퓨터 관련 기술의 수준이 경제 수준에 비하여 상대적으로 낮은 것으로 평가되고 있다. 본 고에서는 슈퍼컴퓨팅 기술개발 정책 및 연구방향에 도움이 되고자, 슈퍼컴퓨팅 기술과 관련한 세계 각국 및 한국의 연구정책 동향과 기술개발 현황을 알아보도록 한다.
크레이 리서치(Cray Research Inc.)는 1972년 미국의 Seymour Cary가 슈퍼컴퓨터의 설계, 제작, 판매 및 기술지원을 목표로 Wisconsin주 Chippew Fall에 설립한 회사로, 혀재까지 세계 각지에서 300여 시스템을 공급한 슈퍼컴퓨터의 선두주자이다. 슈퍼컴퓨터의 역사를 이야기 할 때 크레이의 역사를 빼놓을 수 없을 정도로, 크레이 리서치는 1976년 세계최초의 슈퍼컴퓨터인 CRAY-1 시스템을 발표한 이래 끊임없는 연구노력을 경주하여, 1982년에 CRAY X-MP 시스템, 1985년에 CARY-2 시스템, 1988년에 CRAY Y-MP 시스템, 1992년에 CRAY C-90 시스템을 발표하였으며, 이들 시스템들은 각각 당 시대에 세계 최고의 성능을 지닌 슈퍼컴퓨터로 공인되어져 왔다.
88년 9월중에 한국과학기술연구원 시스템공학연구소가 당시의 슈퍼컴퓨터 중 최상위 성능을 가진 Cray-2S(4 CPU, 1GB)를 설치함에 따라 국내에도 슈퍼컴퓨터 시대가 열리게 되었으며, 90년 10월에 산업계에서는 최초로 기아자동차에서 Cray Y/MP(1CPU)를 설치한 이래 최근에 국방과학연구소, 삼성그룹에서도 Cray Y/MP계열의 슈퍼컴퓨터를 설치하여 과학기술 계산 및 공학해석에 폭넓게 활용할 전망이다. 따라서 본 고에서는 슈퍼컴퓨터의 정의 및 분류, 특징과 보급현황에 대하여 알아보고 슈퍼컴퓨터 및 병렬처리기술을 이용한 유한요소해석에 관하여 간략히 기술하고저 한다.
지금가지 세계적으로 슈퍼컴퓨터에서 주로 이용되고 있는 응용분야의 개요와 국내에서 공동으로 이용 가능한 응용소프트웨어의 간략한 설명을 하고자 한다. 본고에서는 미국이나 유럽 또는 일본등의 선진국에서 새로운 과학기술분야나 최첨단 기술을 더욱 발전시켜 나가기 위하여 300여대 이상의 슈퍼컴퓨터를 설치하여 이용하고 있다. 국내에도 1988년도에 Cray슈퍼컴퓨터가 도입가동되고 있어 과학기술분야의 발전에 도움이 크리라 예상된다. 외국의 과학기술연구의 거의 모든 분야가 1990년도 이후에는 슈퍼컴퓨터를 필요로 할 것으로 예상되기 때문에 국내에서도 슈퍼컴퓨터를 이용한 연구가 더욱 활성화되어 국내 과학 기술분야에 이바지할 수 있기를 바란다.
1983년말에 출하된 FACOM VP시리즈는 고속성 및 범용컴퓨터와의 친화성을 특징으로 하는 시스템으로 여러 부문에서 좋은 평가를 얻어왔다. 슈퍼컴퓨터의 보급 때라 어플리케이션 프로그램은 거대화되었으며, 보다 대규모.고속의 처리능력을 가지는 시스템이 요구되어 왔다. 또한 컴퓨터 네트워크의 표준화/고속화는 슈퍼컴퓨터의 적용범위 확대에 중요한 요건이 되었다. FUJITSU는 이러한 시장 요건의 변화에 부응하기 위하여 1990년에 'VP 2000 시리즈'를 출하하였고, 개방화(OPEN CULTURE)에 대응하기 위하여 1991년에 UNIX슈퍼컴퓨터 'VPX 시리즈'를 출하하였다. 본 고에서는 슈퍼컴퓨터의 시장상황과 함께 VPX 시리즈에 관하여 소개하고자 한다.
컴퓨팅 파워 제공의 비용분석에 있어서 슈퍼컴퓨팅센터의 가장 큰 특징은 슈퍼컴퓨터의 사용이 외부에 오픈되어 있다는 점이다. 즉, 슈퍼컴퓨팅 사업의 주된 목적이 컴퓨팅 파워의 공동활용에 있다. 반면에 민간부문의 경우 슈퍼컴퓨터의 도입 활용은 전용시스템을 기본으로 하고 있다. 따라서 슈퍼컴퓨팅 파워 공급비용의 차원에서 슈퍼컴퓨팅 사업의 효과분석은 슈퍼컴퓨터 공동활용 효과를 측정하는 것이 가장 직접적인 경제적 효과 측정 방법이 될 것이다.
슈퍼컴퓨터는 주로 거대 과학문제를 해결하는데 활용되었으나, 최근 산업체의 신제품 및 신기술 개발을 위한 활용이 확대되는 추세이다. 이를 보다 활성화시키기 위해서는 산업체의 연구개발자들이 슈퍼컴퓨터를 활용하여 보다 쉽고 편리하게 시뮬레이션을 수행할 수 있는 환경의 개발이 요구된다. 이를 통해 저비용/고효율의 제품 개발 기반을 확보할 수 있으며, 산업체의 글로벌 경쟁력 향상을 모색할 수 있다. 용접은 선박, 항공기 등의 대형 구조물뿐만 아니라 금속을 사용하는 소형 구조물의 접합을 위해 널리 활용되는 기술이다. K-WeldPredictor는 용접 기술의 80% 정도를 차지하는 아크 용접을 웹 사이트에서 시뮬레이션 할 수 있도록 지원하는 슈퍼컴퓨터 기반의 시뮬레이터이다. 미국 WeldPredictor와의 기술협력을 통해 개발되었으며, 슈퍼컴퓨터의 높은 보안 수준을 준수하기 위해 별도의 웹 서버를 활용하였다. 특히 웹 서버와 슈퍼컴퓨터와의 안전한 데이터 전송을 위해 SSH 로컬 포트 포워딩 기술을 활용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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