기존 슈퍼컴퓨터 4호기를 대체하기 위해 2013년 KISTI는 차기 초고성능컴퓨팅 시스템(국가 슈퍼컴퓨터 5호기) 도입을 위한 “국가 초고성능컴퓨팅 인프라 선진화 사업(사업명 “슈퍼코리아 2020”)”을 추진하게 되는데 ’13년에 자문회의, 미래창조과학부 협의 등을 거처 예타에 착수하여 「Super Korea 2020 국가 초고성능컴퓨팅 인프라 선진화 사업」에 대한 기획보고서를 제출(’13.12)하고 ’15년 2월과 5월에 자체 개발 관련 사업계획을 변경 후, 최종적으로 5호기 구축 사업(908억원)과 자체 개발 사업(95억원)에 대한 승인(’15.7.7)을 받게 된다.
이로서 약 990억 예산 규모의 국가 슈퍼컴퓨터 5호기 구축 사업을 시작하게 되었다.
이와는 별도로 5호기 구축을 위한 시스템 및 기반 시설 설치 공간 확보를 위해 신규 건물 (국가초고성능컴퓨팅센터 ‘복합지원동’) 건립을 추진(’12.1)하여 3년뒤 완공(’15.6)하게 된다.
예타 통과 직후 2015년 12월에 국가 슈퍼컴퓨터 5호기 RFI 초안 검토를 시작으로 2년여 간에 걸친 도입사업을 진행하게 된다. 5호기 구축 기본 계획을 수립(’15.8)과 시스템 도입을 위한 슈퍼컴퓨터 최신 관련 정보 수집(’15.9~11)하고 시스템 평가를 위한 성능 시험용 벤치마크 도구 선정 (’15.12~’16.1), 한글ㆍ영문 정보제공요청서(RFI) 및 벤치마크(BMT)코드 공개 (’16.3) 등을 진행했다. 이후 기술위원회를 구성 (‘16.4) 하여 구축 추진방안, 제안요청서(RFP), BMT 결과 및 예측 타당성 등을 검토한 후 RFP를 확정(미래부 승인)하고 조달의뢰 (‘16.7)를 하게 된다.
2017년 8월 최종 계약을 마무리하고 그 해 10월부터 순차적으로 시스템 도입이 이루어져 2018년 7월 구축 완료 단계에 이르렀다. 당초 예측했던 30펩타플로스급 보다는 약간 낮은 25.7페타플로스급 시스템으로 구축되었지만 이미 세계적 추세는 최고 이론성능보다는 소비 전력 당 성능을 추구하는 효율성 위주로 변화하였고 이에 국가 슈퍼컴퓨터 5호기는 전력대비 성능이 극대화된 시스템이라 할 수 있다.
5호기의 대표적인 특징들을 살펴보면 1소켓(CPU) 당 성능이 3테라플롭스나 (4호기 시스템의 약 1/100 성능) 되는 매니코어 CPU(68개의 코어로 구성) 약 8,300여개(코어로는 약 56만개)로 구성되어 국내 4차 산업혁명, 즉 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터등을 주도할 수 있는 기반을 갖추게 된다. 그리고 고성능 인터커넥트와 대용량 스토리지 그리고 응용프로그램에서 순간적으로 발생하는 대규모 I/O요청을 원활히 처리할 수 있는 버스트 버퍼(Burst Buffer) 등이 있다.
슈퍼컴퓨터의 월등한 계산 능력은 국가 연구개발(R&D)의 경쟁력과 밀접한 관계가 있다. 날씨 예측이나 주가 예측 등 연필과 종이만으로는 풀기 어려운 복잡한 문제나 핵실험이나 신약개발 등 실험적으로만 해결하기에는 너무 위험하거나 비용이 많이 필요한 문제는 모두 슈퍼컴퓨터 차지가 된 지 오래다. 슈퍼컴퓨터 5호기 또한 복잡하고 어렵고 위험한 과학기술 문제를 해결하기 위해 기획 단계부터 슈퍼컴퓨터가 해결할 수 있는 다양한 분야의 난제를 발굴하는 노력이 병행되었다. 이를 위해 주요 연구개발 분야별 전문가들을 대상으로 하는 표적집단면접을 통해 향후 슈퍼컴퓨터를 이용하여 해결할 난제들을 발굴하였다. 사회 안전을 위한 지진 해석 및 예측, 첨단 가상원자로 기술 개발, 우주 경쟁력 확보를 위한 가상우주발사체, 신약개발을 위한 가상세포모델링 분야들이 모두 이러한 난제에 해당된다.
슈퍼컴퓨터 5호기는 도출된 난제들의 시급성과 중요도에 따라 필요한 계산 수요를 충족시킬 수 있는 방향으로 설계되었다. 특히 최근 발표된 지능정보사회 중장기 종합대책 이후 4차 산업혁명과 인공지능이 중심이 될 지능정보사회의 핵심 인프라로서의 역할 또한 강조되고 있다. 인공지능 기술의 근간이 되는 빅데이터 계산에 슈퍼컴퓨터는 없어서는 안 될 필수 요소이며, 빅데이터와 인공지능이 결합된 신산업 발굴, 가상설계를 이용한 제조업 혁신 등 슈퍼컴퓨터가 필요한 분야는 폭발적으로 증가하고 있다. 다양한 분야의 수요를 충족시키기 위해 슈퍼컴퓨터 5호기에는 유기적인 하드웨어와 소프트웨어 연동 기술과 함께 다양한 서비스 기술이 적용될 예정이다.
해외 선진국들은 일찍이 슈퍼컴퓨터를 국가 미래경쟁력을 좌우하는 핵심요소로 간주하고 아낌없는 투자를 지속적으로 수행해왔다. 세계 과학기술 분야의 최강국인 미국은 세계 최초로 슈퍼컴퓨팅 법안을 도입한 이후, 과학기술 분야 뿐만 아니라 사회문제해결과 산업혁신 분야에 슈퍼컴퓨터를 전방위적으로 앞세운 국가차원의 R&D 프로그램을 추진하여 왔다. 또한 중국은 정부 주도의 대규모 투자로 세계 1위 슈퍼컴퓨터 자리를 차지한 이후 활용과 기술개발 분야에서도 미국의 지위를 넘보고 있다. 전통적인 슈퍼컴퓨터 강국이었던 일본은 다양한 분야의 슈퍼컴퓨터 활용 확대를 목표로 생명과학, 소재, 자연재해, 산업혁신, 우주기원의 5대 중점분야의 9개 집단연구과제를 도출하여 슈퍼컴퓨터로 집중 지원하고 있다.
대한민국도 “제2차 국가초고성능컴퓨팅 육성 기본계획”과 “지능정보사회 중장기 종합대책”에 따라 4차 산업혁명에 대응하는 초고성능컴퓨팅 역량 확보에 전력을 다하고 있다. 슈퍼컴퓨터 5호기는 국가 과학기술의 발전과 지능정보사회 구현의 핵심 인프라로서 역할을 수행하기 위한 첫 걸음을 시작하려하고 있다.
4호기 | 5호기 | 보조시스템(서비스용) | ||||||
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KNL 노드 | Skylake 노드 | GPU 노드 | 빅메모리 노드 | Sylake 노드 | ||||
제조사 | Oracle | CRAY | Lenovo | Oracle, Fujitsu | Dell | |||
시스템 모델명 | B6275 | CS500 | nx360-m4 | x4470m2, rx4770m3 | R640 | |||
시스템명 | TACHYON2 | NURION | NEURON | |||||
시스템 구조 | CPU 클러스터 | Xeon Phi 클러스터 | CPU 클러스터 | CPU+GPU 클러스터 | ||||
프로세서 종류 | Intel Xeon X5570 2.97GHz | Intel Xeon Phi 7250 1.4GHz | Intel Xeon 6148 2.4GHz | Intel Xeon E5-2670 2.5GHz |
Intel Xeon E7-4870 2.4GHz, E7-4830 v4 2.0GHz |
Intel Xeon Gold 6140 2.3GHz | ||
NVIDIA GPU K40/V100 | - | - | ||||||
노드당 | CPU수 | 2 | 1 | 2 | 2 | 4 | 2 | |
GPU수 | - | - | - | K40 1ea(17) V100 2ea(11) V100 1ea(2) | - | - | ||
총 노드수 | 3,200 | 8,305 | 132 | 30 (17+11+2) | 2 | 10 | ||
노드당 메모리 | 24GB | 96GB | 192GB | 128GB | 512, 768GB | 192GB | ||
이론 최고성능 | 0.3 PF | 25.3 PF | 0.4 PF | 204.3 TF | 2.2 TF | 26.5 TF | ||
25.7 PF | 1.2 PF | |||||||
디스크 스토리지 | 1.2PB | 21PB | 2.4 PB | |||||
내부연결 네트워크 | Infiniband | OPA | Infiniband | |||||
도입년도 | 2009년 | 2018년 | 2014년 | 2014, 2016년 | 2017년 |