< Science >1초당 2.57경 연산 능력… 알츠하이머 규명 돕고 나노 개발 단축

■ 세계 14번째 빠른 슈퍼컴퓨터 ‘누리온’ 활약 1년

내일 KISTI 대전 본원에서
도입 1주년 ‘슈퍼컴데이’ 개최

우주 탄생 비밀 찾는 실험서
일반PC 30만년 걸릴 계산도
우수논문 발표에 핵심적 기여

우리나라에서 가장 빠른 컴퓨터 ‘누리온’이 우주 탄생의 비밀 찾기에서 알츠하이머병의 새 원인 발견까지 폭넓은 분야의 과학 연구현장에서 맹활약하고 있다. 한국과학기술정보연구원(원장 최희윤·이하 KISTI)은 3일 KISTI 대전 본원에서 초고성능(슈퍼)컴퓨터 5호기 서비스 개시 1년을 맞아 ‘슈퍼컴데이’를 개최한다. 누리온은 지난 1년간 140개 기관, 2000여 명의 연구자에 의해 150만 건의 계산을 수행하면서 과학자들이 세계적 수준의 우수논문을 발표하는 데 핵심적 기여를 하고 있다.

◇물 분해로 수소 생성하는 저렴한 나노 촉매 개발 = 울산과학기술원(UNIST) 김광수 교수 연구팀은 수소 경제를 뒷받침하는 새로운 고성능 물 분해 광촉매 연구 결과를 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’에 발표했다. 연구팀은 물을 분해해 수소를 생산할 때 많이 사용되는 값비싼 백금 촉매 대신 흑연 시트로 덮인 루테늄 나노 촉매를 개발했다. 이 과정에서 슈퍼컴퓨터로 루테늄 나노 촉매의 작용 원리를 규명하고 성능을 예측할 수 있었다.

◇차세대 반도체와 첨단 소재 개발 = 서울대 박철환 교수 연구팀은 새로운 정보 저장용 소재로 주목받는 2차원 자성물질인 삼황화린니켈 소재를, 한국과학기술연구원(KIST) 김상태 박사 연구팀은 배터리 소재를, UNIST 이근식 교수 연구팀은 차세대 나노전자소자를 연구해 각각 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 발표했다. 서울대 한승우 교수 연구팀은 1만7700개 물질을 대상으로 여러 단계의 시뮬레이션 분석을 통해 최종적으로 두 개의 후보물질을 P형 반도체용 최적 소재로 제시했다. 카이스트 정유성 교수 연구팀은 인공지능(AI) 기술과 슈퍼컴퓨터 활용을 융합해 소재 개발 기간을 크게 단축할 수 있는 새로운 소재 역설계 방법을 찾아내 4종의 신물질을 발견했다. 이들 연구 결과들은 각각 국제학술지인 ‘물질 화학(Chemistry of Materials)’과 ‘셀 (Cell)’ 자매지 ‘매터(Matter)’에 발표됐다.

◇폐암과 알츠하이머병의 원인 규명하고 암세포 파괴 물질도 찾아 = 카이스트 의과학대학원 주영석 교수와 서울대 의대 흉부외과 김영태 교수 공동 연구팀은 138개의 폐 선암 사례 전장 유전체 서열 데이터를 분석해 비흡연자한테서 폐암을 일으키는 유전체 돌연변이는 10대 이전 유년기부터 나타날 수 있다는 연구 결과를 국제학술지 ‘셀’에 발표했다. 카이스트 의과학대학원 이정호 교수, KISTI 이준학 박사 공동 연구팀은 52명의 알츠하이머병 환자에게 얻은 사후 뇌 조직에서 전장 엑솜 유전체 서열(whole-exome sequencing) 데이터를 분석해 알츠하이머병에 존재하는 뇌 체성 유전변이를 찾아냄으로써, 노화과정에서 발생하는 후천적 뇌 돌연변이가 알츠하이머병의 새로운 원인이 될 수 있다는 이론을 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 발표했다.

◇우주 생성 직후의 원시 은하를 세계 최대 규모로 연구 = 고등과학원 박창범 교수 연구팀은 세계 최대 규모의 우주론적 유체역학 수치모의실험 ‘Horizon Run 5(이하 HR5)’를 수행했다. 무려 90일 동안 계산한 그랜드챌린지 과제였다. 슈퍼컴 4호기 타키온으로는 6년 이상, 일반 PC로는 30만 년 이상 걸리는 계산이었다. HR5는 우주생성 직후(138억 년 전)부터 110억 년까지 원시 우주의 은하, 은하단 및 대규모의 구조물 형성을 설명하려는 시도이다. 누리온 덕분에 은하를 대상으로 하는 통계학적 분석 및 연구에 활용할 데이터를 기존에 비해 5배 이상으로 확장할 수 있었다. 박 교수는 “은하 생성에 우주 거대구조의 효과를 처음으로 제대로 반영한 우주론적 시뮬레이션”이라며 “원시 은하단의 생성 등 천체 생성의 비밀을 캐낼 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

■ 용어설명

누리온 : 세계에서 14번째로 빠른 슈퍼컴퓨터로 연산 속도는 25.7페타플롭스(PF). 페타는 10의 15제곱이므로 1초에 2.57경(京·1만 조) 번의 실수(實數) 연산이 가능하다는 뜻이다. 더 쉽게 설명하면 빛이 1m를 가는 아주 짧은 시간에 8570만 번 연산할 수 있는 속도다.

노성열 기자 nosr@munhwa.com