국내 연구진이 슈퍼컴퓨터의 핵심 기술인 가속기용 칩 개발에 성공하며, 한국이 세계 5번째 슈퍼컴퓨터 제조국으로 나아갈 기틀을 마련했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 ‘K-AB21’이라는 이름의 시스템온칩(SoC) 형태의 슈퍼컴퓨터 가속기 칩을 국내 최초로 개발했다고 밝혔다. 이번 성과는 고성능 연산과 배정도 정밀 연산 가속을 지원하는 새로운 칩으로, 기존 가속기 대비 성능에서 우위를 보인다.

고정밀 연산 최적화된 국내 최대 규모 가속기 칩
ETRI가 개발한 가속기 칩의 크기는 77mm x 67mm, 12나노 공정으로 제작됐으며, 범용 프로세서와 64비트 병렬 연산기가 내장돼 있다. 이 칩은 배정도 부동소수점(FP64) 연산 병렬처리를 위한 8테라플롭스(TFLOPS) 성능을 제공하며, 3U 크기의 계산 노드 한 대에 최대 2개의 가속기 칩을 장착할 수 있다. 가속기 내에는 약 100억 개의 트랜지스터가 포함된 국내 최대 규모의 초병렬 프로세서가 집적돼 있으며, 고성능 코어, 병렬 부동소수점 연산기, DDR5, PCIe GEN5 등 초고속 인터페이스도 지원한다.

세계 시장에서 경쟁력… 슈퍼컴 생태계 조성 기대
ETRI는 오는 11월 미국 애틀랜타에서 열리는 세계 최대 슈퍼컴퓨팅 전시회 ‘SuperComputing24’에서 해당 칩을 탑재한 계산 노드를 공개하고 기능 검증을 시연할 계획이다. 또한 내년 상반기에는 고성능 컴퓨팅 서버와 소프트웨어를 통합해 실증을 진행할 예정이다.


현재 슈퍼컴퓨터를 자체 생산할 수 있는 국가는 미국, 중국, 일본, EU(프랑스) 등 4개국에 불과하다. 특히 기존 가속기는 AI 연산에 적합한 저정밀도 중심으로 설계돼 있어 고정밀 연산을 요구하는 전통 슈퍼컴퓨터 응용에는 비효율적이다. 이에 ETRI는 고정밀 슈퍼컴퓨터 연산을 가속하기 위해 슈퍼컴 가속기 칩과 소프트웨어, 계산 노드를 자체 개발했다.

슈퍼컴퓨팅 시장의 변화… 틈새시장 공략
ETRI의 조일연 인공지능컴퓨팅연구소장은 “이번 성과는 12나노 동일 공정의 세계 최고 제품보다 우수하다고 평가된다”며 “국내 연구진의 노력으로 이뤄진 성과로, 앞으로 한국의 슈퍼컴퓨터 생태계 조성과 활성화에 기여할 것”이라고 설명했다. ETRI 슈퍼컴퓨팅시스템연구실 한우종 연구위원은 “슈퍼컴퓨터 가속기 시장만큼은 한국 기술로 독립해 외산 의존을 탈피할 계획”이라고 밝혔다.

연구진은 이번 성과를 기반으로 국내외 특허 29건 출원, SCI 논문 15편 발표, 기술 이전 3건 등의 성과를 이루었다. 또한, 상용화 이후에는 크기와 가격을 고려한 대규모 고성능 슈퍼컴퓨터 틈새시장을 공략할 방침이다.


산업 전반으로 기술 확산… 관련 생태계 활성화 기대
이번 가속기 칩은 슈퍼컴퓨터 시스템 구축업체와 데이터 센터, 시스템 통합(SI) 업체뿐만 아니라 자율주행, 로봇, 엣지 서버, 클라우드 서비스 등 다양한 분야로 기술 이전될 계획이다. 연구진은 이를 통해 슈퍼컴퓨터 제작 체계를 고도화하고, 관련 산업 생태계 조성과 기업 육성에 기여할 방침이다.

ETRI는 이번 성과가 10여 년에 걸친 연구진의 유전체 분석용 슈퍼컴퓨터 ‘마하’ 개발 경험과 시스템 소프트웨어 역량이 바탕이 됐음을 강조했다. 정부는 국가 연구개발 지원을 통해 슈퍼컴퓨팅 핵심기술 내재화를 추진해왔으며, 이를 통해 한국이 세계 5번째 슈퍼컴퓨터 제조국으로 자리매김할 수 있는 기반을 마련했다고 밝혔다. 앞으로는 틈새시장 공략을 위한 기술 수출도 적극 지원할 계획이다.

이번 성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단(NRF)의 ‘초병렬 프로세서 기반 슈퍼컴퓨터 계산노드 개발’ 과제를 통해 이루어졌으며, ETRI가 총괄 주관하고 한국과학기술정보연구원이 소프트웨어 개발을 담당했으며, 다수의 국내 대학 및 기업이 참여했다.

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