초고성능컴퓨팅 국가전략분야 중심 응용SW 개발 및 공유사업 기술수요조사 안내자료

□ 수요조사 목적

가. 목적

ㅇ 고성능컴퓨팅 응용SW개발과 관련된 기술을 발굴하고, 중기(5개년) 집중연구를 통해 초고성능컴퓨팅 엑사스케일 시대에 대응하고자 함

ㅇ 본 수요조사는 초고성능컴퓨팅 응용SW개발을 위한 기술수요를 조사하고자 추진함

나. 대상분야

ㅇ 초고성능컴퓨팅 국가전략분야 중심 응용SW 개발을 위한 수요 기술

□ 수요조사 개요

ㅇ (조사 기간) 2022년 3월 16일~25일

ㅇ (조사 방법) 서면 작성 및 이메일 접수(smheo@miraevision.com)

- 수요조사 양식을 다운받아 작성 후, 수요조사서 파일(HWP) 이메일 접수

ㅇ (조사 대상) 기초연구진흥 및 기술개발지원에 관한 법률 제14조(특정연구개발사업의 추진)에 해당하는 기관 또는 단체 소속 연구자

- 산·학·연 연구자, 관련 협회·산업체 관계자 등

ㅇ (조사 분야) 초고성능컴퓨팅 10대 전략분야*

* ① 소재‧나노  ② 생명‧보건  ③ ICT  ④ 기상‧기후‧환경  ⑤ 자율주행
⑥ 우주  ⑦ 핵융합‧가속기  ⑧ 제조기반기술  ⑨ 재난‧재해   국방‧안보

ㅇ (조사 활용) 2022년 초고성능컴퓨팅 국가전략분야 중심 응용SW 개발 및 공유사업 기획을 위한 기술수요 파악

초고성능컴퓨팅 국가전략분야 중심 응용SW 개발 및 공유사업 기술수요조사

안녕하십니까?

초고성능컴퓨터는 국가차원의 핵심 혁신인프라로, 미국, 일본, 유럽 등 주요 선진국들은 국가 전략분야 연구의 질적 향상과 초고성능컴퓨팅 역량 제고를 위해 경쟁적으로 전방위적(하드웨어, 운영시스템, 소프트웨어, 활용체계 등) 투자를 확대하고 있습니다.

이에 대응하기 위해, 과학기술정보통신부는 우리나라를 초고성능컴퓨팅 강국으로 이끌「국가초고성능컴퓨팅 혁신전략」을 발표(‘21.5)하고, 중점으로 육성할 10대 전략분야*를 제시하였습니다.

* ①소재‧나노, ②생명‧보건, ③ICT, ④기상‧기후‧환경, ⑤자율주행, ⑥우주, ⑦핵융합‧가속기, ⑧제조기반기술, ⑨재난‧재해, 국방‧안보

과학기술정보통신부와 한국과학기술정보연구원에서는 우리나라의 초고성능컴퓨팅 활용 생태계 구축을 목적으로 초고성능컴퓨팅 응용 SW개발 및 고도화 지원을 위한 사업을 기획 중입니다.

본 수요조사는 초고성능컴퓨팅 기술 분야 전문가 등을 대상으로 실시하며, 제안하신 의견은 초고성능컴퓨팅 국가전략분야중심 응용SW 개발 및 공유사업에 반영될 예정이오니 적극적인 참여와 관심을 부탁드립니다.

귀하의 고견은 사업 기획에 중요한 기초 자료로 활용할 것이며, 조사 목적 이외에는 사용하지 않을 것임을 약속드립니다.

※ 초고성능컴퓨팅: 계산과학, 인공지능, 데이터분석, M&S(Modeling & Simulation), 가시화 등의 대용량 연산을 일반적인 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 수행하기 위한 대형 컴퓨터 시스템 환경

* 본 조사는 한국과학기술정보연구원 및 수행기관인 ㈜미래비전그룹(연구책임자: 주진오)에서 공동으로 진행하고 있습니다.

2022년 3월

한국과학기술정보연구원

용역 수행기관: ㈜미래비전그룹

문의처	연락처	메일	문의사항
한국과학기술정보연구원	042-869-1995	claireon@kisti.re.kr	사업관련내용
㈜미래비전그룹	02-6951-3135	smheo@miraevision.com	기술수요조사 내용

개인정보 취급방침

1. 개인정보의 처리 목적

‘초고성능컴퓨팅 국가전략분야 중심 응용SW 개발 및 공유사업 기술수요조사’는 이용자 확인을 위한 목적으로 귀하의 개인정보를 수집 · 이용하고 있습니다.

수집방법에 따른 구체적인 수집 및 이용목적은 다음과 같습니다.

- ‘초고성능컴퓨팅 활용고도화사업 신규 R&D 기술수요조사’ 제안자 본인 확인을 위한 정보 수집

2. 처리하는 개인정보의 항목

‘초고성능컴퓨팅 국가전략분야 중심 응용SW 개발 및 공유사업 기술수요조사’의 서비스 제공을 위하여 필요한 최소한의 범위 내에서 아래와 같이 개인정보를 수집하고 있습니다.

- 성명, 소속기관, 직위, 연락처, 이메일주소

3. 개인정보 제3자 제공

- 개인정보를 제공받는 자: 한국과학기술정보연구원, ㈜미래비전그룹

- 개인정보를 제공받는자의 개인정보 이용 목적: 수요조사 취합 및 제안 과제 관련 문의

- 제공하는 개인정보항목: 성명, 소속기관, 직위, 연락처, 이메일주소

- 개인정보를 제공받는자의 개인정보 보유 및 이용기간: 제공 후 6개월

개인정보 취급방침과 개인정보 제3자 제공에 동의합니다.        □ 예        □ 아니오

※ 개인정보의 수집, 이용, 제공, 위탁 등과 관련한 위 사항에 대하여 원하지 않는 경우 동의를 거부할 수 있습니다. 동의하지 않으시는 경우, 수요조사서 처리가 불가함을 알려 드립니다.

▣ 수요조사서 양식

※ 양식은 최대 4페이지 이내로 작성하되, 필요시 별도 참고자료 추가 가능

연구개발

기술명

※ 개발하고자 하는 기술의 명칭

예시) 대용량 CFD 데이터 병렬 처리·가시화 SW 개발

기술분류

계산과학

□ 데이터컴퓨팅

□ AI

활용분야

□ 소재·나노

□ ICT

□ 자율주행

제조기반기술

□ 국방·안보

□ 우주

□ 핵융합·가속기

□ 생명·보건

□ 기상·기후·환경

□ 재난·재해

응답자정보

성명

연락처

이메일

소속기관유형

□산업계

□학계

□ 연구계

□ 정부(관)

□ 기타______

소속기관

소속부서

직위

응용SW

개발 경험

□ 개발경험 있음

□ 개발경험 없음

개발 SW

정보

※ 개발한 인하우스 SW의 활용분야, 개발이유, SW수준 등을 기재

기술개요

※ 해당 기술의 개념 및 정의 등을 기재

예시)

ㅇ 대용량 CFD 병렬 데이터의 가시화를 위한 데이터포맷 구조로, 데이터가 기록된 기록매체 및 데이터 파일 포맷 구조를 생성하는 SW개발

- 웹데이터 파일 포맷 구조로 데이터를 생성하고, 생성된 데이터 파일 포맷 구조의 대용량 데이터를 저장·기록

- 별도의 해석도구 없이 대용량의 CFD 데이터를 병렬로 처리하여 가시화

필요성

※ 해당 기술의 중요성 및 시급성 제시

예시)

□ 기존 기술의 문제점

ㅇ CFD를 수행하는 상용도구(fluent, CFD++), 해석도구는(OpenFOAM, Open Source)는 후처리를 위한 가시화를 수행할 수 있으나, 가시화 수준이 매우 낮고, 별도의 가시화 도구를 활용하여 가시화를 수행하는 문제가 발생

ㅇ 후처리 전용 가시화 도구들도 대용량 데이터 가시화 분석 시간이 너무 오래 걸림

- Ensight는 시변화 데이터의 가시화 속도가 매우 느려 대용량 데이터의 실시간 분석이 불가능

- Paraview의 경우도 대용량 데이터 성능이 매우 느리고 메모리 효율성이 떨어짐

ㅇ 시뮬레이션 결과의 신뢰도 문제로 외국 시뮬레이션 상용 소프트웨어(ANSYS 등)을 주로 사용하고 있으며, 일부 오픈소스 코드(OpenFORM)를 하용하고 있음

□ 해당 기술의 차별성

ㅇ 메타 데이터는 구조와 비구조의 특성에 따라 전체 데이터셋에서 공통으로 기술할 수 있는 정보 만을 추출하여 제시

ㅇ 병렬 I/O를 위해 클러스터 노드들이 접근하기 쉬운 구조와 원칙으로 구성

ㅇ 디렉토리 구조로 표현하여 디렉토리 정보 자체가 데이터 구성 정보를 보여줄 수 있으며, 병렬 처리 시 노드별, CPU별로 정보를 분리하여 읽을 수 있음

연구 목표 및 내용

※연구개발하고자 하는 기술의 목표 수준, 지표, 수행할 세부기술의 내용 및 범위 등을 기재

예시)

ㅇ (기술 목표 수준) TRL 6단계(기술개념 형성 및 응용분야 식별)의 SW개발

ㅇ (세부기술 내용) 하기의 기능이 포함된 SW 개발

- 대용량 CFD 병렬 데이터 가시화를 위한 데이터 파일 포맷 구조로 데이터가 기록된 기록매체 및 그 데이터 파일 포맷 구조 생성

- 시변환 시뮬레이터 데이터의 가시화를 통한 애니메이션 가시화 서비스 시스템

- 대용량 데이터 분산 병렬을 위한 어플리케이션 독립 가시화 프로토콜 서비스 시스템

ㅇ (구현방법) 대용량 CFD 병렬 데이터 가시화를 위한 구조 격자의 데이터 파일 포맷 구조로 데이터가 기록된 기록 매체 도면

- 대용량의 CFD 데이터를 병렬로 처리하여 가시화 하는데 있어서 그 처리 속도를 빠르게 할 수 있는 데이터 파일 포맷 구조로 데이터를 생성

- 데이터 파일 포맷 구조의 대용량 데이터를 저장하거나 기록

국내외동향

※ 해당 기술 분야의 국내외 연구개발 현황

예시)

ㅇ CFD는 단일상 흐름에 관한 시뮬레이션에 있어서는 정확성이 이미 오래 전부터 검증되어 자동차, 항공, 선박 등을 비롯한 기계공학 분야에서는 보편적인 해석도구로 자리 잡음

ㅇ 컴퓨터 자원의 한계를 극복하기 위해 HPC(High Performance Computing), GPGPU와 같은 기술들이 적극적으로 활용되고 있는 추세

- 특히, GPGPU의 경우, 연산용으로 만들어진 그래픽카드를 활용하여 병렬계산을 통해 계산속도를 비약적으로 높이는 방식으로 이미 상용 CFD프로그램에 적용

ㅇ HPC의 경우, 과거에는 슈퍼컴퓨터 구축 비용으로 인해 기상관측 등 특수한 경우에 한해서만 사용되었으나, 최근 들어 KISTI의 슈퍼컴퓨팅센터와 같이 민간 연구에 개방하는 사례도 있어 직접 HPC 환경을 구축하는 사례가 늘고 있음

해당분야 기술수준

선도 연구그룹	주요 연구 내용	주요 개발 SW
(국외)
(국내)

활용계획 및 기대효과

※ 해당 기술개발 결과 얻어지는 효과 등을 기재

예시)

ㅇ (기대효과) 고비용 외산SW를 대체하는 기술로 사업경쟁력 강화 및 고정밀 시뮬레이션 결과에 대한 빠른 분석으로 설계 기간 단축 및 비용 절감 효과

- (기술 활용 적용처) 유체역학 관련 산업(항공, 조선, 자동차, 톡목, 플랜트 등)에 설계 지원

- (기술 활용 수요처) 기계공학 관련 기업 및 HPC환경 구축 기업에 비용절감 효과

- (비용 대체 효과) 외국 시뮬레이션 소프트웨어 도입 비용(연간 약800억원)의 국산 대체 효과

연구기간 및

소요예산

연구기간

____________5___년

소요예산

(단위 :억원)

총_____________50__억원

기타

※상기사항 외 의견이 있을 경우 기재

예시)

ㅇ 스토리지 서비스가 제공된다면 향후에 수요가 많을 것으로 예상됨

- 1 Case 당 1Tbyte 가량 데이터가 생성되는데 대략 500Case(500 Tbyte)가 생산되므로 이를 수용할 수 있는 스토리지 서비스가 제공되어야 함

- 즉, 이에 대한 대안으로 스토리지 서비스는 성능향상을 위해 필요함

ㅇ 미래 계산 성능 요구량이 더욱 커질 것으로 예상

- 정확도를 높이고 새로운 시나리오를 시뮬레이션하며, 설계에 필요한 특정 데이터를 확보하기 위해 모델의 크기가 증가
(‘10년)700만개 → (’19년) 2800만개

- 현재보다 계산 성능이 대략 2,000배 이상 필요할 것으로 예상됨

▣ 기술수요조사 참여 방법

ㅇ 기술수요조사 양식에 맞춰 응답자가 제안하는 기술수요를 작성 → 메일로 기술수요조사서 송부 (smheo@miraevision.com)

▣ 기술수요조사 접수 기한

ㅇ ~ 2022년 3월 25일까지

▣ 기술수요조사 FAQ

ㅇ 본 기술수요조사는 초고성능컴퓨팅 국가전략분야 중심 응용SW 개발 및 공유사업 추진기획을 위한 유망기술 발굴을 목적으로 연구자의 수요를 조사하는 것으로, ①신규과제 선정과는 관련이 없는 수요조사 및 의견수렴 과정이며, ②별도의 제안서 선정 및 공고 절차는 없음을 유의하시기 바랍니다.

ㅇ 수요조사서는 최대 4장 이내로 하되 1장(키워드 중심)으로 요약하여 작성하셔도 됩니다.

붙임 1		초고성능컴퓨팅 국가전략분야 중심 응용SW 개발 및 공유사업

□ 추진방향

□ 초고성능컴퓨팅 응용SW란?
일반 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 대용량 연산을 수행하는 대형 컴퓨터 시스템(‘초고성능컴퓨터’)를 활용하기 위한 응용 소프트웨어를 통칭

ㅇ 초고성능컴퓨터는 난제 해결, 획기적 연구 시간 단축 등 과학·산업 경쟁력 강화 및 패러다임 변화를 촉발하는 혁신 플랫폼임에도 불구, 주요 선진국과의 역량 격차는 확대되고 있어, 국산 응용SW 경쟁력을 확대하고자 함

- 주요국들은 엑사스케일 수준(1초당 1018번 연산)*의 초고성능컴퓨팅 자체 경쟁력 확보를 위해 SW 개발을 추진하고 있으며, 특히, 증가하는 AI분야 SW 개발 추세에 대응할 필요

(NVIDIA Tesla V100 클라우드 : 355년 소요 vs 1엑사 초고성능컴퓨터 : 3.6일 소요)

< ‘Top500 초고성능컴퓨터’ 현황(‘11~’20) >
※ 매년 세계 1위국 대비 한국의 자원량 격차 확대 : (‘11)26배 → (’20)37배

- 우리나라는 다양한 분야의 계산과학 기반 연구개발 과제를 통해, 소규모 응용SW 개발을 지속 추진해왔으나, 주요 선진국과의 응용SW 역량 격차를 해소하기 위해 보다 전략적이고 고도화된 응용SW 개발을 추진하고자 함

□ 사업 개요

ㅇ (목적) 국가 전략분야에서의 활용성이 높은 SW를 개발함으로써, 국가연구개발 역량의 질적 향상과 국내 초고성능컴퓨팅 경쟁력 제고

ㅇ (기간/예산) 5년/약 480억원(미정)

ㅇ 본사업 추진 방향

- 국가전략 분야의 연구 커뮤니티 차원에서 활용 가능한 상용 수준의 응용SW 개발

ex) Abaqus(구조/고체 분야 SW), Ansys(열유체 분야 SW)

- SW 개발 전문가와 연구자가 개발→활용→유지·보수를 협업함으로써 활용성 제고

엑사스케일 수준의 초고성능컴퓨팅 환경에 최적화된 SW 개발

- 고품질의 국산 응용SW 공유를 통해 초고성능컴퓨팅 응용 SW 기술을 국가적으로 축적하고, 개발된 성과의 활용을 확대하는 등 응용SW 생태계 활성화