리눅스 기반 PC 연결해 수퍼컴퓨팅 기술 개발

수십억내지 수백억원대 가격의 슈퍼컴퓨터에서 가능했던 난해한 공학문제를 여러 대의 개인용 컴퓨터를 이용해 풀 수 있는 소프트웨어가 개발됐다.

과기부가 지난해 국가연구실로 지정한 서울대학교 초대형 구조해석 연구실(책임자: 김승조 항공우주공학과 교수)은 인터넷에 연결된 개인용 PC의 계산능력을 모아 병렬 수치해석이 가능한 소프트웨어를 개발, 이제까지 수퍼컴퓨터에서나 가능했던 공학상의 수치문제를 여러 대의 PC들로 푸는데 성공했다고 2일 밝혔다.

이번에 성공한 인터넷 병렬수퍼컴퓨팅 기술개발의 핵심부분은 여러 곳에 분산된컴퓨터들에서 연립방정식을 병렬 처리하는 소프트웨어 알고리즘이다.

연구팀은 이 알고리즘을 통해 32대의 PC들을 이용해 270만 미지수를 가진 문제를 20시간내에 풀어낸데 이어 최근 64대의 PC를 연결, 400만 미지수의 해석문제를 20시간내에 풀어냈다. 이 정도의 계산은 국내에 있는 슈퍼컴으로는 불가능하다.

첫번째 연구결과는 4월 초 미국 애틀랜타에서 개최된 국제학술회의 `제 41회 SDM 컨퍼런스''에서 발표됐으며 최근 성과는 오는 10월에 열리는 수퍼컴퓨팅 컨퍼런스에 발표될 예정이다.

연구팀은 실제 계산을 PC 사용자가 퇴근한후 시작했다. 업무나 연구활동에는 PC가 주로 윈도환경에서 사용되므로 퇴근 시 PC를 네트워크 기능이 우수한 리눅스 운영체제로 전환하고 수퍼컴퓨팅이 필요한 연구원이 이들을 네트워크를 통해 연결해병렬계산을 수행했다.

먼저 개발된 소프트웨어를 이용, 해석하고자 하는 문제를 병렬화가 가능하게끔분할한 다음에 인터넷 수퍼컴퓨팅에 동원되는 각각의 컴퓨터들의 하드웨어 사양 등을 고려해 각 컴퓨터들에게 적절한 계산량을 할당해 계산을 수행했다.

기존의 컴퓨터에서 기존의 계산 기술로 이 400만 미지수의 문제를 풀게되는 경우 대략 100GB의 주 기억(CPU)용량이 필요하고 계산량은 대략 125Tera회(1Tera는 1조)정도의 부동소수점 계산이 필요하다.

이 계산을 위해 준비된 입력데이터는 100MB정도이고 계산 중 각각의 PC가 임시로 사용하는 하드디스크 총량은 90~100 GB에 달한다. 실제로 이 정도의 초대형 수치 해석문제는 수퍼컴퓨터 성능이 상대적으로 열악한 현재 한국 내의 수퍼컴퓨터에서는 계산이 거의 불가능하다.

김승조 교수는 "비용이 거의 들지 않아 무료 컴퓨팅 이라고 말할 수 있는 새로운 이 수퍼컴퓨팅 기술은 복잡한 시스템인 항공기, 인공위성, 로켓 등의 대형 복합시스템을 정밀 설계·해석하는데 활용될 수 있을 뿐만 아니라 구조물의 균열 예측손상 진단을 정교화해 안전성을 높이는데 쓰일 수 있다"고 말했다.

또 이 연구개발의 핵심기술인 연립방정식 분산 병렬화 알고리즘은 자원탐사, 전자기장 해석, 정밀 진동해석, 고정밀 충돌해석, 고정밀 비선형 해석 등에 쉽게 활용될 수 있다는 것이다.

연구팀은 개발된 소프트웨어 시스템을 이용하면 PC의 빠른 성능향상에 따라 2~3년만에 조기 용도폐기돼 버려지는 PC들도 네트워크를 형성하여 계산에 사용할수 있어 PC의 재활용이 가능하다고 밝혔다.