- 슈퍼컴퓨팅과 인공지능을 통해 지구, 도시, 인체 장기의 디지털 트윈을 만들어 복잡한 시나리오를 시뮬레이션하고 예측하는 것이 가능해졌습니다.
- 유럽은 슈퍼컴퓨터, 연구 센터 네트워크, 자체 칩 개발을 결합한 Destination Earth, LUMI, BSC와 같은 프로젝트를 추진하고 있습니다.
- 인공지능의 초점은 대규모 학습에서 추론으로 옮겨가고 있으며, 이를 위해 새로운 서버, PC, 심지어 데스크톱 슈퍼컴퓨터까지 준비되고 있습니다.
- 스페인은 스페인 슈퍼컴퓨팅 네트워크인 마레노스트룸(MareNostrum)과 피카소(Picasso)와 같은 시스템을 통해 과학, 산업 및 사회에 서비스를 제공하며 이 경쟁에 참여하고 있습니다.
슈퍼컴퓨팅 과 인공지능은 오늘날 기술 분야에서 가장 뜨거운 조합으로 자리 잡았습니다. 더 이상 과학 연구 시설에 숨겨진 거대한 데이터 센터만을 이야기하는 것이 아니라, 지구, 인체 심장 , 심지어 도시 전체의 디지털 쌍둥이를 만들어낼 수 있는 기계, 나아가 사무실 책상 아래에 (대략적으로) 들어갈 만한 데스크톱 슈퍼컴퓨터까지 등장하고 있습니다.
동시에 인공지능 분야는 전환기를 맞이하고 있습니다. 거대한 모델을 학습시키는 데 집중했던 시기를 지나, 이제는 추론 , 즉 이러한 모델을 일상적인 작업에 최대한 활용하는 데 몰두하고 있습니다 . 하드웨어 제조업체, 연구 센터, 대학들은 바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터(BSC) 나 유럽의 LUMI와 같은 슈퍼컴퓨팅 센터부터 소형 서버, 데스크톱에 "미니 슈퍼컴퓨터"를 제공하는 AI 지원 PC에 이르기까지 모든 것을 제공하기 위해 경쟁하고 있습니다.
슈퍼컴퓨팅이란 정확히 무엇이며, 그 성능은 어떻게 측정될까요?
슈퍼컴퓨팅이라고 하면 단순히 성능을 향상시킨 PC를 말하는 것이 아니라, 수천 대의 컴퓨터가 마치 하나의 기계처럼 협력하여 작동하는 클러스터를 의미합니다. 이러한 컴퓨터 각각은 CPU, GPU, RAM, 저장 장치를 갖춘 노드이며, 성능 저하의 가장 큰 적수인 지연 시간을 최소화하는 초고속 상호 연결 네트워크로 모두 연결되어 있습니다 .
이러한 컴퓨터의 성능은 FLOPS(초당 부동 소수점 연산) 로 표현됩니다 . 일반 가정에서 사용하는 고성능 컴퓨터는 테라FLOPS(TFLOPS) 수준의 성능을 낼 수 있습니다. 슈퍼컴퓨팅 분야는 차원이 다른 영역입니다. 페타FLOPS ( 초당 10¹⁵ 연산)라는 용어가 흔히 사용되며, 가장 최첨단 시스템에서는 엑사FLOPS ( 초당 10¹⁸ 연산)에 이릅니다. 미국의 프론티어(Frontier)는 최초로 엑사스케일 장벽을 공식적으로 돌파했습니다.
이해를 돕기 위해 설명드리자면, 최신 슈퍼컴퓨터는 가정용 컴퓨터가 수년이 걸릴 계산을 단 한 시간 만에 처리할 수 있습니다 . 이러한 엄청난 연산 능력 덕분에 우리는 허리케인부터 단백질 역학에 이르기까지 모든 것을 시뮬레이션하거나 수조 개의 매개변수를 사용하여 AI 모델을 학습시킬 수 있습니다.
슈퍼컴퓨터는 물리적으로 어떻게 생겼으며, 왜 그렇게 많은 냉각 장치가 필요할까요?
외관상으로 슈퍼컴퓨터는 일반 데스크톱 PC와는 전혀 다릅니다. 보통 수백 또는 수천 개의 프로세서, GPU, 하드 드라이브가 들어 있는 금속 캐비닛으로 가득 찬 방 처럼 보입니다. 그 성능은 엄청나서 에너지 소비량이 수 메가와트 에 달할 수 있으며, 그 에너지의 상당 부분은 열로 손실됩니다.
그래서 이러한 시스템에는 극한의 냉각이 가능한 전용 공간이 필요합니다 . 산업용 온도 및 습도 조절 시스템, 냉온 통로, 칩에 직접 액체 냉각을 적용하는 방식은 물론, 발생하는 열을 활용하는 창의적인 솔루션까지 필요합니다. 예를 들어 스위스에서는 슈퍼컴퓨터에서 발생하는 열을 대학 건물 난방 에 재활용하여 문제를 오히려 장점으로 바꾸고 있습니다.
어떤 경우에는 전자 장비를 손상시키지 않고 화재를 진압할 수 있는 미세 분말수를 사용하는 특수 소화 시스템이 장착된 유리 케이스 와 같은 매우 정교한 보안 및 보호 시스템이 사용됩니다 . 바르셀로나에 있는 최초의 마레노스트룸(MareNostrum)이 바로 그러한 사례로, 카탈루냐 공과대학교 예배당 내부에 설치되어 있습니다. 아마도 세계에서 가장 특이한 위치에 설치된 슈퍼컴퓨터 중 하나일 것입니다.
디지털 트윈 혁명: 지구에서 인간의 마음까지
슈퍼컴퓨팅과 인공지능의 결합은 디지털 트윈 이라는 핵심 개념을 이끌어내고 있습니다 . 디지털 트윈은 단순한 가상 모델이 아니라, 실제 세계의 데이터를 거의 실시간으로 통합하여 물리적 세계에서 일어나는 일을 시뮬레이션하고 예측하며 최적화하는 동적 복제본입니다.
유럽에서는 유럽 위원회가 지구의 디지털 쌍둥이 모델을 몇 년 안에 매우 정확하게 구현하는 것을 목표로 하는 ' 지구의 미래(Destination Earth, DestinE)' 프로그램을 추진하고 있습니다. 유럽 연합에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터인 LUMI 와 같은 장비 덕분에 대기, 해양, 지표면을 포함한 매우 높은 해상도의 장기 기후 시뮬레이션을 수행할 수 있게 되었으며, 이는 최근까지는 단기 기상 모델에서만 가능했던 수준의 세부적인 모델링을 가능하게 합니다.
HPE HPC/AI EMEA 연구소 소장인 우츠-우베 하우스에 따르면, 이러한 기능은 재난 관리를 위한 극단적인 기상 현상에 대한 더 나은 이해 , 기후 변화 시나리오 연구, 그리고 빙하, 해빙, 초목, 에어로졸이 지구 기후에 미치는 영향 평가를 가능하게 합니다. 뿐만 아니라, 매우 실용적인 측면에서도 활용될 수 있는데 , 지역이나 도시 규모에서 평균 강우량, 가뭄, 홍수와 같은 국지적 영향을 매우 정밀하게 예측하는 것이 가능해집니다.
이는 농업 계획 (특정 지역에서 어떤 작물이 재배 가능하며 위험도는 어느 정도인지), 재생 에너지 투자 (수십 년에 걸친 일조량 및 풍속 예측), 그리고 인프라 설계에 직접적인 영향을 미칩니다 . 이는 슈퍼컴퓨팅이 추상적인 개념을 넘어 매우 구체적인 경제적 결정에 영향을 미치기 시작하는 명확한 사례입니다.
도시, 강, 항구의 디지털 트윈
디지털 트윈은 지구 기후에만 국한되지 않습니다. 바르셀로나 광역권은 164개 자치구의 디지털 트윈을 구축하여 향후 수십 년 동안 도시, 경제, 교통, 주택 및 지식 관련 시나리오를 시뮬레이션할 수 있습니다. 정책과 계획은 실제 세계에서 결정을 내리기 전에 이 가상 복제본에서 시험해 볼 수 있습니다.
항만 및 하천 운송 부문에서 세비야 항은 디지털화 계획의 일환으로 과달키비르 수로의 디지털 트윈인 과달트윈(Guadaltwin)을 개발하고 있습니다. 이 시스템은 인공지능(AI)과 머신러닝을 통합하여 하천 교통, 수심 관리, 조수, 기반 시설 및 안전과 관련된 예측 및 의사 결정을 개선합니다 .
고에너지 물리학과 패션처럼 겉보기에는 전혀 다른 분야에서도 디지털 트윈이 산업계에 도입되기 시작했습니다. CERN은 입자 물리학 실험, 로봇 공학, 냉각 시스템에 이러한 모델을 활용하는 방법을 연구하고 있으며, H&M과 같은 기업은 광고 캠페인을 위해 사람 모델의 디지털 복제본을 만들어 이미지 저작권과 창작 활동의 미래에 대한 논쟁을 불러일으키고 있습니다.
차세대 디지털 트윈으로서의 인체
가장 야심찬 도전 과제 중 하나는 의료 분야에 있습니다. 임페리얼 칼리지 런던의 스티븐 니더러 교수 연구팀과 같은 연구팀들은 개별 심장의 모양, 크기, 기능을 그대로 재현한 디지털 트윈 모델을 개발하고 있습니다. 이러한 모델을 통해 환자에게 위험을 초래하지 않고 수술과 치료를 시뮬레이션 할 수 있으며 , 이미 임상 시험 및 치료 계획 수립에 활용되고 있습니다.
발렌시아 공과대학교의 안드레우 클리멘트와 마리아 데 라 살루드 기옘 같은 연구자들은 이러한 디지털 심장 쌍둥이가 복잡한 부정맥 치료, 이식형 제세동기 시술 적합성 판단, 그리고 급성 심장사 위험 예측에 핵심적인 역할을 할 것이라고 믿습니다. 더 나아가 장기적인 목표는 더욱 야심적입니다. 바로 인체의 완전한 디지털 쌍둥이를 구축하여 치료법을 시험하고, 약물 용량을 조절하며, 개인 맞춤형 의료를 최대한 실현하는 것입니다.
인공지능, 슈퍼컴퓨팅, 그리고 학습에서 추론으로의 전환
수년간 인공지능 투자의 대부분은 특히 생성형 인공지능 분야에서 점점 더 큰 규모의 모델을 학습시키는 데 집중되어 왔습니다. 하지만 오늘날 그 초점은 분명히 추론 으로 옮겨가고 있습니다 . 즉, 이러한 모델을 대규모로, 지속적으로, 그리고 운영 비용을 낮추면서 프로덕션 환경에서 활용하는 데 집중하는 것입니다.
이러한 변화는 CES 2026 에서 분명하게 드러났습니다. 레노버와 같은 제조업체들은 ThinkSystem SR675i, SR650i , ThinkEdge SE455i 와 같이 추론에 특화된 서버를 공개했는데 , 이 서버들은 데이터 소스 근처, 즉 소위 엣지 에서 AI 모델을 실행할 준비가 되어 있습니다.
현재 Corsair 생태계의 일부인 Origin PC는 네트워크 엣지에서 AI를 개발하기 위한 소형의 즉시 사용 가능한 플랫폼인 S-Class Edge AI 개발자 키트를 선보였습니다. 이 키트의 핵심 아이디어는 소규모 개발 또는 연구 팀이 클라우드 나 대규모 외부 데이터 센터에 항상 의존하지 않고도 AI를 테스트하고 배포할 수 있도록 하는 것입니다.
CES에 참가한 대부분의 PC 제조업체들은 비슷한 행보를 보였습니다. 에이서는 RA100 AI 미니 스테이션과 업데이트된 베리톤 데스크톱을, LG GRAM 은 듀얼 AI 기능(로컬 + 클라우드)을, 에이수스는 다양한 신형 비보북과 AI 기반 크리에이터를 위한 프로아트 PX13 컨버터블을, 델은 AI 워크로드에 맞춰 XPS 제품군을 , HP는 엘리트북, 엘리트보드, 옴니북, 옴니스튜디오를 AI 가속 및 데이터 처리 능력 으로 업데이트했습니다.
데스크톱에서 사용할 수 있는 슈퍼컴퓨팅: "데스크톱 슈퍼컴퓨터"
특히 흥미로운 추세 중 하나는 로컬 슈퍼컴퓨팅 입니다 . 국가급 슈퍼컴퓨팅 센터에는 미치지 못하지만, 데스크톱 형태로 엄청난 성능을 제공하는 기기들이 등장하고 있습니다. 기가바이트는 자회사인 기가 컴퓨팅을 통해 CES 2026에서 진정한 "데스크톱 슈퍼컴퓨터"인 기가바이트 W775-V10 을 공개했습니다.
이 시스템은 NVIDIA AI 스택 과 NVIDIA GB300 Grace Blackwell Ultra 데스크톱 가속기를 비롯한 최고급 구성 요소를 통합합니다. 이 시스템의 목표는 AI 팀이 클라우드 나 외부 데이터 센터에 의존하지 않고 복잡한 모델을 학습하고 추론할 수 있도록 지원하는 동시에 데이터 및 런타임 환경에 대한 완벽한 제어권을 유지하는 것입니다.
이와 더불어 CES는 새로운 인텔 코어 울트라 CPU , 새로운 AMD 라이젠 프로세서, 퀄컴 스냅드래곤 X2 플러스 칩 , 키옥시아 BG7 SSD, 기가바이트의 고급 DDR5 메모리, MSI의 업데이트된 마더보드 등 데이터 집약적 및 AI 집약적 워크로드를 지원하도록 설계된 다양한 부품들을 선보이며 부품 생태계를 새롭게 단장하는 계기가 되었습니다.
주변기기 부문에서는 Corsair와 같은 브랜드들이 최신 고급 마우스와 키보드를 선보였고, Anker, eufy, soundcore는 연결 기기에 집중했습니다. AI 기반의 소형 필기 기기 인 Plaud Notepin S 와 같은 흥미로운 제품들도 등장했습니다.
오늘날 슈퍼컴퓨터는 코로나19부터 대기질 분석까지 어떤 분야에 활용되고 있을까요?
슈퍼컴퓨터는 일반 PC로는 계산하는 데 엄청난 시간이 걸리는 첨단 연구 분야 에 거의 항상 사용됩니다 . 대표적인 활용 분야로는 기상학 및 기후학 , 지진 시뮬레이션, 천체 물리학, 지구 물리학, 생물학, 의학, 신약 개발, 항공우주 공학 등이 있습니다.
코로나19 팬데믹 기간 동안 여러 슈퍼컴퓨터가 바이러스 단백질의 거동을 시뮬레이션하고, 분자 조합을 테스트하고, 신약 개발을 가속화하는 데 사용되었습니다. 대규모 시뮬레이션을 통해 연구자들은 가능성이 낮은 접근법을 배제하고 성공 가능성이 가장 높은 화합물에 노력을 집중할 수 있었습니다.
바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터 와 같은 곳들은 매우 구체적인 사례들을 보여주었습니다. 센서 데이터와 유체 역학 모델을 활용하여 신경망을 훈련시켜 소각로를 제어 하고 배출량을 줄여 연료 사용을 개선하거나 , 수년간의 과거 데이터를 기반으로 대도시의 대기 질을 놀라운 정확도로 예측하는 등의 성과를 거두었습니다.
또 다른 주목할 만한 사례는 딥마인드(DeepMind)의 단백질 아미노산 서열로부터 단백질 접힘 구조를 예측하는 시스템인 알파폴드(AlphaFold) 입니다. 노벨상급 난제였던 이 문제는 인공지능, 빅데이터, 슈퍼컴퓨팅 기술 의 폭발적인 결합 덕분에 큰 성과를 거두었습니다 . 알파폴드는 생물의학 및 신약 개발 분야에 엄청난 영향을 미쳤으며, 전 세계 수만 명의 연구자들이 이미 매일 그 결과를 활용하고 있습니다.
슈퍼컴퓨팅의 일반적인 활용 사례
- 날씨 및 기후 예보 중장기적으로.
- 지진, 쓰나미 및 자연재해 시뮬레이션 피해를 줄이기 위해.
- 항공기, 차량 및 로켓의 설계 및 시험 공기역학 모델을 사용하여.
- 신약 개발 및 설계 및 분자 상호작용 연구.
- 천체물리학과 우주론은하, 별, 블랙홀의 형성.
- 대기질 및 대기 구성 지역 및 도시에서.
- 빅데이터와 사회 시뮬레이션문화적 진화, 인구 이동, 스마트 시티.
- Seguridad y defensa핵무기 시뮬레이션부터 레이더 및 복잡한 시스템의 디지털 트윈에 이르기까지.
대형 슈퍼컴퓨터는 어디에 위치해 있으며, 스페인은 어떤 역할을 하고 있습니까?
Top500 목록은 1993년부터 매년 두 차례 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터 500대를 선정하여 순위를 매깁니다. 중국이 목록에 오른 시스템 수에서는 선두를 달리고 있지만, 미국은 특히 프론티어와 같은 슈퍼컴퓨터를 중심으로 총 처리 능력 면에서 여전히 선두를 유지하고 있습니다.
현재 시장을 주도하는 주요 업체로는 오랜 기간 선두를 유지해 온 일본의 후 가쿠(Fugaku) , 미국의 서밋( Summit) 과 시에라(Sierra) , 그리고 한때 1위를 차지했던 중국의 선웨이 타이후라이트 (Sunway TaihuLight) 와 톈허-2A(Tianhe-2A) 등이 있습니다. 이탈리아는 HPC5 와 마르코니-100(Marconi-100 ) 같은 시스템을 보유하고 있으며 , 스위스는 유럽에서 오랫동안 선두 자리를 지켜온 피즈 다인트(Piz Daint)를 자랑합니다.
스페인에서는 바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터의 마레노스트럼(MareNostrum) 이 벤치마크 역할을 합니다. 2004년 처음 출시되었을 당시 약 42,4 테라플롭스(teraFLOPS)의 성능을 보였던 마레노스트럼은 현재의 마레노스트럼 4까지 확장되어 약 13,7 페타플롭스(petaFLOPS)의 성능을 발휘합니다. 차세대 마레노스트럼 5는 성능과 에너지 소비량 면에서 수십 배의 비약적인 발전을 이룰 것으로 예상되며, 엑사스케일 인프라 구축을 위한 유럽 전략의 일환입니다.
특히 중요한 네트워크로는 스페인 슈퍼컴퓨팅 네트워크(RES)가 있는데 , 이는 여러 자율적인 커뮤니티에 분산된 센터와 슈퍼컴퓨터를 통합하여 스페인 전역의 연구원들에게 서비스를 제공합니다. 이러한 기반 위에 이베로아메리카 슈퍼컴퓨팅 네트워크 도 구축되어 멕시코 및 기타 라틴 아메리카 파트너 국가들의 자원을 연결하여 공동 프로젝트를 진행하고 있습니다.
지역 차원에서는 말라가 대학교의 피카소 슈퍼컴퓨터 와 같은 시설이 눈에 띄는데, 약 40.000만 개의 컴퓨팅 코어와 180TB의 RAM을 갖추고 있습니다. 피카소는 말라가 대학교 연구진과 안달루시아 생물정보학 플랫폼을 통해 안달루시아 지역 사용자들에게 서비스를 제공할 뿐만 아니라, 스페인 생물정보학 네트워크(RES)를 통해 스페인 전역의 과학자들에게도 서비스를 제공합니다.
이러한 시스템은 오픈 소스 특성, 안정성, 그리고 다른 상용 운영 체제에 비해 낮은 리소스 소비량 덕분에 거의 항상 Linux 또는 그 파생 운영 체제에서 실행됩니다. 이러한 기반 위에 과학 도구, 프로그래밍 환경 및 AI 라이브러리로 구성된 전문적이고 정교한 생태계가 구축되었습니다.
참고 센터: 바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터와 유럽의 자체 하드웨어 확보 경쟁
바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터(BSC) 는 유럽 최고의 슈퍼컴퓨팅 및 컴퓨터 아키텍처 연구 기관 중 하나입니다. 마테오 발레로가 수십 년간 이끌어온 BSC는 단 한 대의 슈퍼컴퓨터를 관리하는 소규모 기관에서 시작하여 현재 50개국 이상에서 온 1,000명이 넘는 연구원들이 소속된 컴퓨터 과학, 생명 과학, 지구 과학, 사회 응용 분야 부서로 구성된 센터로 성장했습니다.
BSC의 차별화된 특징 중 하나는 단순히 기계를 운영하는 데 그치지 않고 자체 소프트웨어, 알고리즘, 심지어 프로세서 까지 개발한다는 점입니다. 수년간 BSC는 유로HPC 와 같은 유럽 프로젝트와 유럽 프로세서 이니셔티브(EPI), 그리고 RISC-V 와 같은 개방형 아키텍처 기반의 유럽 칩 개발 에 참여해 왔으며 , 이는 유럽의 미국 및 아시아 제조업체에 대한 의존도를 줄이는 것을 목표로 합니다.
BSC는 다른 파트너들과 협력하여 벡터 프로세서 , ARM 및 RISC-V 기반 플랫폼, 그리고 Turtle, Lizard, Chameleon과 같은 이름의 다양한 설계 제품군의 프로토타입을 개발해 왔으며 , 이러한 설계 제품군은 세대를 거듭할수록 더욱 복잡해졌습니다. 목표는 중장기적으로 유럽에서 개발된 핵심 컴퓨팅 기술을 활용하여 "MareNostrum 6" 슈퍼컴퓨터를 구동할 수 있는 칩을 만드는 것입니다.
이러한 노력은 불편한 현실 속에서 이루어지고 있습니다. 유럽은 과거 ARM 아키텍처의 일부를 설계했지만, ARM이 비유럽 기업에 매각되고 자체적인 대규모 파운드리가 부족해지면서 유럽 대륙은 불안정한 위치 에 놓이게 되었습니다 . 미국이 TSMC의 애리조나 첨단 생산을 보장하거나 독일과 프랑스가 상당한 공공 보조금을 통해 반도체 공장을 유치하는 등 스페인에서 일부 사업이 진행되고 있기는 하지만, 스페인은 상대적으로 제한된 자원으로 설계, 제조 및 산업 생태계를 통합해야 하는 과제에 직면해 있습니다.
이러한 맥락에서 스페인의 전략은 BSC와 같은 센터를 강화하고, RES와 같은 네트워크를 육성하며, 오픈칩 프로젝트를 지원하고, 컴퓨터 아키텍처 및 AI 분야에서 수요가 높은 전문가를 양성하는 데 중점을 두고 있습니다. 센터의 책임자들조차 인정하듯이, 이러한 분야를 전공한 박사들이 학계에서 충족하기 어려운 높은 연봉을 제시하는 민간 기업의 제안을 받는다는 것은 결코 우연이 아니며, 이는 인재 유지를 어렵게 만드는 요인입니다.
한편, 말라가의 피카소 연구소와 전국에 분산된 RES 노드에서 볼 수 있듯이 다른 스페인 대학들도 인프라를 강화하고 있습니다. 이러한 시스템은 입자 물리학 , 기후 변화 연구, 공학, 생물정보학 및 스마트 시티 프로젝트에 활용되고 있으며, 슈퍼컴퓨팅이 더 이상 소수의 연구실만을 위한 사치가 아님을 보여줍니다.
전체적인 관점에서 보면, 슈퍼컴퓨팅은 연구실의 호기심거리에서 벗어나 기후, 보건, 안보, 경제는 물론 도시 설계, 차량 개발, 의약품 제조 방식에까지 영향을 미치는 핵심 인프라로 자리 잡았다는 것이 분명합니다 . 동시에 인공지능이 연구실에서 상용화 단계로 도약하고 디지털 트윈 기술이 등장하면서, 이러한 슈퍼컴퓨팅 기술의 일부가 특수 서버는 물론 엔지니어와 과학자들의 데스크톱까지 보급되고 있습니다. 이는 슈퍼컴퓨팅이 사라지기는커녕, 우리가 직접 인지하지 못하더라도 점점 더 우리 일상생활에 깊숙이 통합되고 있음을 보여줍니다.
