기상청 슈퍼컴퓨터 성능 일반PC 수백만대 수준

현재 세계 각국의 기상청은 기상 예측을 위해 연산량이 많은 슈퍼컴퓨터를 활용하고 있다. 슈퍼컴퓨터는 일반적인 컴퓨터 대비 월등한 연산 능력을 보유한 컴퓨터다. 가정에서 사용하는 일반 컴퓨터 수백만 대의 성능을 구현한다. 중앙처리장치(CPU) 1개와 그래픽처리장치(GPU) 등으로 구성되는 소비자용 컴퓨터와 다르게 수천 개의 CPU를 결합하고 병렬 처리 방식을 통해 여러 작업을 동시에 처리하는 데 특화돼 있다.

현재 이러한 슈퍼컴퓨터의 성능은 페타플롭스(PF) 단위로 측정하는데, 페타플롭스는 1초당 1000조회의 연산을 처리할 수 있음을 의미한다. 올해 6월 기준 전 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터는 미국 오크리지 국립연구소의 '프런티어'로 실측 성능은 1206 페타플롭스, 즉 1.206엑사플롭스(EF)다.

슈퍼컴퓨터 순위의 경우 국제 슈퍼컴퓨팅 콘퍼런스(ISC 2024)에서 전 세계 슈퍼컴퓨터 순위 '톱 500'을 매년 상반기와 하반기 발표한다. 기상 예측도 이러한 슈퍼컴퓨터가 활발하게 활용되는 영역이다. 날씨를 예측하기 위해서는 대기의 흐름을 계산하는 역학 과정과 작은 규모의 현상을 계산하는 물리 과정이 합쳐진 대기 방정식을 풀어야 한다.

이 방정식을 계산해 구한 값으로 미래의 날씨를 예측하는 것이 수치예보 모델인데, 이 과정에서 필요한 미분, 적분 등의 복잡한 계산을 빠르고 효율적으로 계산하기 위해 슈퍼컴퓨터가 활용되는 것이다. 특히 수치예보모델을 통해 계산하는 값은 정확한 값이 아닌 근사치로, 이 오차를 줄이기 위해 지속적으로 계산하는 과정에서 슈퍼컴퓨터가 쓰인다.

한국 또한 기상청에서 슈퍼컴퓨터를 활용하고 있다. 2021년 컴퓨터 제조사 레노버에서 구축한 기상청의 슈퍼컴퓨터 그루와 마루가 주인공이다. 구축 비용만 628억원에 달하는 고성능으로 충북 청주 국가기상슈퍼컴퓨터센터에 도입됐다. 각각 30만6432개의 코어로 설계된 그루와 마루는 18페타플롭스의 연산 성능을 갖추고 있으며, 올해 6월 기준 전 세계 슈퍼컴퓨터 순위에서 58위와 59위를 기록한 바 있다.

일본 기상청 또한 자국 기업 후지쓰가 설계한 슈퍼컴퓨터를 활용하고 있는데, 이 컴퓨터는 13.37페타플롭스의 연산 성능을 갖추고 있다. 프랑스 기상청은 자국의 슈퍼컴퓨터 기업이 구축한 슈퍼컴퓨터 '타라니스'와 '벨레노스'를 활용하고 있으며 영국의 기상청은 휴렛패커드 엔터프라이즈(HPE)의 슈퍼컴퓨터를 사용한다.

[정호준 기자 / 이상덕 기자]

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