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Sep 04, 2023

아시아 슈퍼컴퓨터의 탄소 상쇄

사려 깊은 프로세서 설계, 최적화된 프로그래밍 및 강력한 정부 지원

사려 깊은 프로세서 설계, 최적화된 프로그래밍 및 강력한 정부 지원은 고성능 컴퓨팅 생태계를 더욱 지속 가능하게 만드는 데 도움이 됩니다.

AsianScientist(2023년 4월 11일) — Pixar와 Disney가 2013년 애니메이션 영화 Monsters University를 처음 공개했을 때 팬들은 한 가지 놀라운 세부 사항을 금방 알아차렸습니다. 영화의 두 주인공 중 한 명인 Sulley를 덮고 있는 모피가 매우 사실적이었습니다.

수백만 개의 작은 털가죽이 이 온화한 거인이 팔다리를 움직일 때마다 확실하게 흔들렸고, 심지어 여러분이 예상한 대로 꽉 끼는 셔츠 아래에서 주름이 잡혔습니다. 애니메이터들의 비밀은? 당시 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터에 속했을 슈퍼컴퓨터는 모피 한 올 한 올을 자동으로 다시 그려 각 프레임의 움직임에 따라 빛을 포착하고 반사시킵니다.

일반 데스크톱 컴퓨터에는 이러한 유형의 애니메이션을 수행할 수 있는 처리 능력이 없습니다. 실제로 고급 버전에서도 문제가 발생할 수 있습니다. 그러나 애니메이터들은 설리와 영화 속 다른 괴물들이 모든 질감, 음영, 프레임과 함께 선명하고 생생한 존재가 고성능 컴퓨팅(HPC) 덕분이라고 밝혔습니다.

수십억 개의 계산을 쉽게 처리할 수 있는 이 기술은 쓰나미를 예측하고 의료 혁신을 강화하며 초대형 블랙홀의 기원을 연구하는 데 활용되는 것과 동일한 유형의 기술입니다. 강력한 프로세서, 정교한 소프트웨어 및 기타 최첨단 컴퓨팅 기술을 결합한 HPC는 동시에 작동하는 수천 개의 컴퓨팅 노드를 사용하여 일반 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 매우 복잡한 컴퓨팅 작업을 완료합니다.

문제가 하나 있습니다. 뛰어난 컴퓨팅 성능에는 엄청난 에너지 부담이 따릅니다. HPC 시스템은 Monsters University 이후 10년 동안 사회에서 가장 시급한 문제 중 일부를 해결하는 데 도움을 주었음에도 불구하고 막대한 탄소 배출량이라는 또 다른 문제를 제기합니다.

컴퓨팅 능력과 지속 가능성의 균형을 맞추기 위해 아시아 전역의 슈퍼컴퓨터는 점점 더 에너지 효율적인 프로세서와 프로그래밍으로 설계되고 있습니다. 한편, 정부는 성장하는 HPC 생태계를 형성하면서 보다 지속 가능한 에너지원과 정책에 대한 필요성을 인식하고 있습니다.

HPC 탄소 배출의 주요 동인 중 하나는 가파른 에너지 수요입니다. 결국, 이러한 강력한 컴퓨팅 성능을 지원하려면 안정적이고 강력한 에너지 흐름이 필요합니다. 예를 들어 Monsters University의 HPC 시스템은 총 24,000개의 코어에 달하는 2,000대의 컴퓨터로 구성되었습니다. 이러한 컴퓨팅 성능에도 불구하고 영화를 완전히 렌더링하는 데 여전히 1억 CPU 시간 이상이 걸렸습니다. 그러는 동안 Pixar의 전력 요금은 계속해서 늘어났습니다.

더욱이, 2022년 11월 현재 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터인 Frontier 시스템은 870만 개가 넘는 코어에 20MW 이상의 전력이 필요합니다. 이는 싱가포르의 약 52,600 가구에 한 달 동안 전력을 공급할 수 있는 양입니다.

전체적으로 세계 500대 슈퍼컴퓨터에 전력을 공급하는 것만으로도 연간 약 200만 미터톤의 이산화탄소가 배출됩니다. 이는 약 285,000가구에 해당합니다.

또한 HPC 시스템의 환경 피해에 대한 정직한 설명은 이를 지원하는 기술의 전체 생태계를 조사해야 합니다. 결국, 컴퓨팅 기계 자체는 비록 중심이기는 하지만 방정식의 일부인 단 하나의 부분을 형성합니다.

슈퍼컴퓨터에 유입되는 에너지의 대부분은 열로 소산됩니다. 온도를 관리하고 기계가 계속 제대로 작동하도록 하기 위해 컴퓨팅 시설은 정교한 냉각 메커니즘을 사용하며, 그 자체로 많은 전력을 소비하는 경우가 많습니다.

HPC 시스템에서 탄소 배출의 또 다른 주변 소스는 데이터입니다. 국제 에너지 기구(International Energy Agency)는 2021년에 전 세계 데이터 센터가 약 220~321TWh의 에너지를 사용한 것으로 추정했습니다. 이는 일부 국가의 소비량을 능가할 만큼 충분합니다. 전 세계적으로 HPC 시스템에 대한 의존도가 높아지고 있는 상황에서 싱가포르 국립 슈퍼컴퓨팅 센터(NSCC)의 CEO인 Tan Tin Wee 교수는 앞으로 전 세계 에너지 소비의 최대 10%가 데이터 센터 운영에서 나올 것이라고 예측했습니다. Tan은 Supercomputing Asia에 "에너지 소비는 큰 문제가 될 것"이라고 말했습니다.