[고든 정의 TECH+] 중국의 ‘슈퍼컴퓨터 굴기’ 마침내 미국을 넘어서다

지난 20일(현지시각) 독일 프랑크푸르트에서 열린 국제 슈퍼컴퓨터 콘퍼런스(ISC, International Supercomputing Conference)에서 큰 이변이 일어났습니다. 올해에도 중국 슈퍼컴퓨터가 top 500 리스트에서 1위를 달성했는데, 이번에는 미국에서 개발한 프로세서가 아닌 중국 자체 프로세서를 이용해서 1위를 했기 때문입니다. 이는 미국은 물론 전 세계가 놀랄 만한 사건입니다.

이미 이전에도 1위 아니었냐고 반문할 수도 있습니다. 하지만 과거 1위였던 중국의 텐허-2는 인텔 프로세서를 사용했습니다. 슈퍼컴퓨터는 핵무기 시뮬레이션 등 군사적 목적으로도 사용될 수 있는 만큼 미국 정부가 수출에 제동을 걸었죠. 그러나 이는 중국의 슈퍼컴퓨터 굴기를 꺽지 못했습니다. 오히려 텐허-2의 34페타플롭스(PFLOPS)보다 거의 3배나 빠른 93페타플롭스의 선웨이 타이후라이트(Sunway Taihu Light)를 선보이며 지난 10여 년간 막대한 투자를 해온 중국의 프로세서 기술력을 과시했습니다.

선웨이 아키텍처 프로세서

선웨이 타이후라이트는 SW26010라는 64비트 RISC 프로세서를 사용합니다. 선웨이(Sunway, ShenWei, 神威) 아키텍처에 대해서는 자세한 내용이 공개되어 있지 않지만, 아마도 과거 파산한 미국의 대표적 IT 기업인 DEC의 알파 프로세서 기술에 기반을 둔 프로세서로 생각됩니다. 사실 이 프로세서가 중국의 일부 연구소에서만 사용되다 보니 여러 가지 내용은 베일에 가려 있습니다.

공개된 내용에 따르면 SW26010은 256개의 64비트 RISC 코어와 4개의 보조 코어를 가진 CPU입니다. 1.45GHz 클럭으로 작동하며 선웨이 타이후라이트는 4만 960개의 CPU(즉 1064만 9600개 코어)를 지니고 있습니다. 각각의 CPU는 3테라플롭스급의 성능을 지니고 있어 이론적인 최고 성능은 120페타플롭스급이지만, 보통 슈퍼컴퓨터의 실제 성능은 이론적 성능보다 약간 낮아지기 때문에 93페타플롭스가 되는 것입니다.

당연히 SW26010은 갑자기 튀어나온 CPU가 아닙니다. 이를 개발한 장난 컴퓨터 연구소(江南计算技术研究所))는 2000년대 초반부터 중국 정부의 지원을 받으며 이를 준비했습니다. 이들이 2006년에 공개한 첫 CPU는 SW-1로 연구 목적의 싱글코어 CPU였습니다. 2008년에 등장한 듀얼코어 CPU SW-2 역시 성능은 기대하기 힘든 물건이었습니다. 하지만 2010년 이들은 SW-3 혹은 SW1600으로 알려진 16코어 64비트 RISC 프로세서를 공개하며 본격적인 메니코어 (manycore) 기술을 확보했습니다.

SW1600은 65nm 공정에서 제조되었으며 1.1 GHz에서 140기가플롭스급 성능을 지니고 있었습니다. 이를 이용해서 만든 첫 슈퍼컴퓨터가 바로 선웨이 블루라이트 (Sunway BlueLight·神威蓝光))입니다. 이 컴퓨터는 8575의 CPU를 사용해 795.9 테라플롭스의 성능을 기록해 top 500 슈퍼컴퓨터 목록에 이름을 남겼습니다. 오랜 세월 끈기 있는 투자 끝에 얻어낸 결과입니다.

하지만 이들은 여기서 만족하지 않고 더 많은 코어를 CPU에 집적하는 기술을 개발했습니다. CPU 코어는 벽돌이 아니므로 그냥 무작정 밀어 넣는다고 해서 성능이 향상되지 않습니다. 코어 수가 많아질수록 코어 상호 간, 그리고 메모리와의 병목 현상이 커지게 됩니다. 따라서 SW26010은 중국의 자체적인 메니코어 기술이 이제 상당한 수준에 이르렀다는 뜻입니다. 이는 중국의 프로세서 설계 기술이 이제 미국을 위협하는 수준이라는 의미이기도 합니다.

물론 이 성과는 단기적인 성과에 집착하지 않고 오랜 시간 꾸준한 투자를 한 결실입니다.

미국의 반격은?

중국 슈퍼컴퓨터 기술의 약진에 가장 놀랄 국가는 물론 한국이 아니라 미국입니다. 아직 미국의 IT 기술은 전체적으로 중국보다 우위에 있지만, 중국이 이를 따라잡는데 생각보다 많은 시간이 걸리지 않을 수 있다는 점을 보여줬기 때문입니다.

미국의 슈퍼컴퓨터 개발은 민간 주도로 이뤄져 사실 중국처럼 이익을 볼 수 없더라도 지속적인 투자를 하기는 어려운 상태입니다. 하지만 이번 사태를 계기로 미국 정부가 특단의 대책을 내놓을 것이라는 관측이 무성합니다.

미국 기업 가운데서 슈퍼컴퓨터 부분에 경쟁력을 갖춘 기업은 인텔, 엔비디아, IBM 등이 있습니다. IBM은 새로운 power9 CPU를 준비 중인데 이는 엔비디아가 개발한 GPU와 함께 미 정부 연구 기관에서 사용할 100~300페타플롭스급 슈퍼컴퓨터에 사용될 것입니다. IBM은 CPU 개발을 담당하고 엔비디아는 병렬 연산에 특화된 GPU를 제공하는 방식입니다. 엔비디아가 이번 국제 슈퍼컴퓨터 콘퍼런스에서 공개한 테슬라 P100의 경우 GPU 한 개가 최대 5.3테라플롭스의 배정밀도 연산이 가능하므로 이를 사용하면 다시 세계 1위를 찾아오는 것도 불가능한 것은 아닙니다.

여기에 인텔도 본래 서버용으로 개발된 제온 프로세서는 물론 병렬 연산용의 코프로세서인 제온 파이를 개발해 이 시장에 본격적으로 뛰어든 상태입니다. 이들은 슈퍼컴퓨터 시장에서 치열한 경쟁을 벌이고 있지만, 새로운 변수가 등장함에 따라 서로 협력하게 될 가능성도 배제는 할 수 없습니다.

사실 이번 사건은 오히려 이들에게는 희소식입니다. 슈퍼컴퓨터의 가장 중요한 고객인 미국 정부 기관들이 더 강력한 슈퍼컴퓨터를 도입해야 하는 시급한 이유가 생겼기 때문이죠. 과연 미국이 어떤 대책을 내놓을지가 앞으로 관전 포인트입니다.

여전히 답보 상태인 한국

한국이 슈퍼컴퓨터 분야에서 크게 뒤졌다는 이야기는 굳이 설명할 필요도 없는 이야기입니다. 사실 단순히 슈퍼컴퓨터에서 뒤졌다기보다는 이를 이용하는 기초 과학 연구 자체가 뒤처졌다고 할 수 있을 것입니다.

그래도 정부에서는 몇 년 주기로 한국의 슈퍼컴퓨터 기술을 획기적으로 끌어올릴 계획을 발표하곤 합니다. 예를 들어 2012년에는 2017년까지 세계 7대 슈퍼컴퓨터 강국이 된다는 야심찬 계획을 세웠는데 쉽게 예상할 수 있듯이 역시 지금까지 달라진 것은 없습니다. 최근에도 새로운 계획을 들고 나왔지만, 역시 이전과 다를까 하는 의구심이 드는 게 사실입니다. 물론 이는 당장 나오는 성과에 연연하지 않고 장기적인 안목으로 10년, 20년간 관련 인력과 기술을 키우는 접근 방식이 부족하기 때문입니다.

슈퍼컴퓨터 개발은 우리 입장에서 우선순위가 아닐 수 있습니다. 하지만 중국의 슈퍼컴퓨터 굴기가 우리에게 시사하는 것은 적지 않습니다. 한 과학기술 분야에서 강력한 경쟁력을 확보하기 위해서는 장기간의 투자와 인내가 필요하다는 것이죠. 자칭 IT 강국인 한국이 못했던 일을 중국이 해낸 것은 우리에게 적지 않은 교훈을 주고 있습니다.

사진=Jack Dongarra, Report on the Sunway TaihuLight System

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com