일본산업뉴스요약

슈퍼컴의 사명은 산업 공헌
로켓개발∙고속도로 방재 등, 용도를 넓혀 시장 개척

슈퍼컴퓨터를 산업에 이용하려는 움직임이 확산되고 있다. 슈퍼컴퓨터는 지금까지 국가의 연구기관이나 대학 등에서 사용되는 일이 많았다. 그러나 막대한 개발비를 투자한 슈퍼컴퓨터의 성능을 산업계에도 환원할 필요성이 커지고 있다. 최신 슈퍼컴퓨터 성능 랭킹에서는 미국과 중국이 상위를 차지, 일본의 존재감은 약해지고 있다. 민간기업의 이용을 통해 존재가치를 나타낼 수 있을지 주목된다.

슈퍼컴퓨터의 이용을 촉진하고 있는 고도정보과학기술연구기구(RIST)에 따르면 슈퍼컴퓨터 ‘케이(京)’는 다양한 업종의 기업이 이용하고 있다고 한다. 스미토모고무공업은 타이어의 원료인 고무 개발에서 ‘케이’를 활용하고 있다. 자동차 주행 중에 항상 모양을 바꾸는 타이어와, 타이어를 구성하는 분자의 움직임을 시뮬레이트를 통해 상세하게 조사하여 신재료 설계에 활용하였다.

시미즈건설은 길이 100m의 풍동장치를 ‘케이’를 사용한 시뮬레이션으로 충실하게 재현하여 건물에 대한 풍압을 높은 정밀도로 예측하였다. 실제 실험에서는 대응하기 어려운 복잡한 분석에 활용하였다.

7월 하순, 슈퍼컴퓨터의 산업 이용을 촉진하는 세미나가 고베시에서 열렸다. 세미나에서는 실제로 슈퍼컴퓨터를 이용하고 있는 기업과 연구기관이 활용 방법을 소개. 세미나에는 약 100명의 청중이 참여하였다.

우주항공연구개발기구(JAXA)는 미쓰비시중공업 등과 추진하는 신형로켓 ‘H3’의 엔진 개발에 자사 개발한 슈퍼컴퓨터를 사용하고 있다. JAXA 연구개발부문 제3연구유닛의 네기시(根岸) 주임연구원은 “로켓은 복잡하고 대규모 시스템으로 구성된다. 발사는 한판 승부다. 사용 환경과 요구 사양이 엄격하다”라고 어려운 점을 토로한다.

기존의 개발에서는 시행착오를 반복했었다. 현재는 슈퍼컴퓨터를 사용하여 설계 직후와 실험 전에 시뮬레이션을 하고 있다. 설계 시점에서 중요한 고장 패턴을 생각하고 문제점을 찾아낸다.

엔진의 연소에는 수십 개의 물리현상이 복잡하게 얽혀있다. 현상을 이해하면서 계산 방법을 구축하여 결과를 검증한다. 이를 통해 시험이나 실제 운용 전에 필요한 대책을 취할 수 있다.

네기시 씨는 “시험 횟수를 줄임으로써 수천만에서 수십억엔 규모의 비용 저감 효과를 기대할 수 있다. 그리고 시뮬레이션은 범용 기술이기 때문에 다른 산업으로 수평 전개할 수 있다. 로켓뿐 아니라 산업계 전반에서 사용했으면 좋겠다”라고 말한다.

방재에 슈퍼컴퓨터 ‘케이’를 활용하고 있는 곳이 한신고속도로다. 지진이나 풍우 등에 대해 구조물, 사람, 차량이 어떻게 움직이는가, 운전자가 어떻게 운전을 제어하는가를 시뮬레이트하여 정보 제공 방법이나 안전성 향상 등으로 연결시킨다.

지금까지도 큰 지진이 일어났을 때 바다 근처의 도로나 다수의 부재로 만들어진 큰 다리의 상황을 시뮬레이트했었다. 한신고속도로 건설∙신사업본부의 가나지(金治) 소장은 “상정 외의 지진이 발생했을 때의 거동을 파악한다. 지진이 발생했을 때는 무너지는 것은 어쩔 수 없지만 잘 무너지도록 하는 것이 중요하다”라고 말한다. 또한 최근에는 많은 다리가 있는 연안도로에 대해 난카이 트래프 지진을 상정한 지진 응답 시뮬레이션을 실시하였다.

지진 시뮬레이션은 지자체, 철도회사 등에도 많이 실시할 것으로 예상된다. 앞으로는 수십 년 전에 만든 다리와 같이 도면밖에 남아 있지 않은 경우에 대해서도 AI을 사용하여 도면을 판독할 있는지 검토하는 등 ‘스마트 하이웨이’를 추진하고 싶다고 한다.

시바우라 메카트로닉스는 반도체 제조에서 사용하는 ‘스핀 세정장치’의 기류 해석에 슈퍼컴퓨터를 사용한다. 원판 위의 웨이퍼를 수백 대의 가공장치로 연속 처리하는 공정에서 ‘스핀 세정장치’는 부착한 먼지 등을 제거하는데 사용한다. 불량품의 원인이 되는 웨이퍼에의 미스트 부착을 방지하는 기류 설계가 필요하다.

설계 내의 액체나 기체의 흐름을 조사함으로써 미스트가 어디에서 발생하여 어떻게 웨이퍼에 도달하는지 조사한다. 하나에 한달 이상 걸리는 복잡한 설계가 필요했지만 슈퍼컴퓨터의 활용으로 계산 속도가 수십에서 수백 배 빨라졌다고 한다.

슈퍼컴퓨터의 성능 차이가 국가의 경쟁력을 좌우한다고 지적되는 것은 기업이 슈퍼컴퓨터를 제품 개발이나 연구에 활용함으로써 사업 그 자체를 가속시킬 수 있기 때문이다. 최첨단 슈퍼컴퓨터 개발에 거액을 투자하는 정부는 중소기업과 스타트업 기업도 포함한 많은 기업이 슈퍼컴퓨터를 활용할 수 있는 환경을 어디까지 준비할 수 있을지, 정부의 역할이 중요해진다.

● ’케이’에는 다양한 산업 이용 실적이 있다

●포스트 ‘케이’ 투자, 천억엔 초과
슈퍼컴퓨터의 진화와 동시에 용도도 확대되고 있다. 후지쓰와 이화학연구소(리켄)가 개발하는 포스트 ‘케이’는 지금의 ‘케이’보다 계산 속도를 약 100배 높일 계획이다. 보다 대규모의 고정밀 시뮬레이션이 가능해진다. 신약개발과 기상예측 등 9개의 중점 과제가 선정되어 있다.

후지쓰는 22일, 포스트 ‘케이’에 탑재할 CPU 사양을 공개하였다. 계획대로 2021년 무렵의 공용 개시에 대한 전망도 섰다. 그러나 포스트 ‘케이’에는 1,000억엔 이상의 비용이 들기 때문에 거액의 투자금이 과제다.

후지쓰 테크니컬컴퓨팅솔루션사업부의 후지노(藤野) 부장은 앞으로도 “제조업을 비롯하여 신약개발, 유통업계 등 폭넓은 수요가 전망된다. 중소기업에도 보급될 여지가 있다”라며 시장 개척에 기대를 하고 있다.

슈퍼컴퓨터의 산업 이용이나 중소기업에 대한 보급에 주력하고 있다. 공익재단법인인 계산과학진흥재단(FOCUS)은 산업용 슈퍼컴퓨터를 기업에게 빌려준다. 계산 능력은 ‘케이’보다 낮지만 쉽게 사용할 수 있어 이용은 증가하고 있다. FOCUS는 입문 기계로서 어필할 생각이다.

FOCUS의 담당자에 따르면 “이용 기업의 대부분이 슈퍼컴퓨터의 리피터가 된다”. 이용 기업 중 중소기업은 약 40%를 차지한다고 한다.

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