[포커스] 제조 경쟁력을 위한 디지털 혁신, 클라우드 HPC에서 길을 찾다
제조산업에서도 업무 효율 및 R&D 혁신을 위한 수단으로 클라우드에 대한 관심이 높아지고 있다. 이런 가운데, 효과적인 클라우드 활용 방법을 제시하기 위한 ‘2022 HPC on AWS 온라인 콘퍼런스’가 지난 11월 16일 진행됐다. 캐드앤그래픽스 CNG TV를 통해 진행된 이번 콘퍼런스에서는 설계, 시뮬레이션, 데이터 관리, 협업 등 엔지니어링 영역을 중심으로 클라우드 HPC 관련 기술 동향과 효과적인 활용 방안 등이 폭넓게 소개됐다. ■ 정수진 편집장
클라우드의 목표는 생산성 높이고 혁신을 돕는 것
AWS 코리아의 황민선 ISV 세일즈 매니저는 “클라우드 HPC의 최종 목표는 온프레미스의 한계를 넘어, 시간 낭비 없이 생산성을 높이고 혁신을 지원하는 것”이라고 소개했다. 기존에 많이 쓰이던 온프레미스 HPC는 하드웨어를 확보/교체하거나 유지보수하는 데에 시간과 비용이 들고, 이 과정에서 HPC 작업이 지연되거나 중단되면 생산성이 낮아지거나 혁신의 기회를 놓칠 수 있다. 반면, 클라우드 기반의 HPC 기술은 이런 제약을 없애 기업의 혁신을 가속화할 수 있다는 것이 황민선 매니저의 설명이다.
전체 HPC 워크로드의 20%가 클라우드에서 실행되고 있어 전체 HPC 시장에서 비중은 작지만 향후 성장이 기대된다. 클라우드 HPC 시장 규모는 오는 2026년까지 110억 달러를 넘어설 것으로 보이며, 향후 5년간 17.6% 성장할 전망이다. 또한, HPC 워크로드를 실행 위해 기업이 퍼블릭 클라우드에 투자하는 비용은 올해 23% 이상 증가해 62억 달러를 넘을 것으로 예상되고 있다. 반면 온프레미스 HPC는 앞으로 5년간 6.9% 성장할 것으로 보인다.
황민선 매니저는 “AWS가 제시하는 클라우드 HPC는 무제한의 인프라에 액세스하고, 온디맨드 방식으로 빠르게 확장할 수 있다. 사용한 양만큼 비용을 지불하면서 대규모 투자가 없어도 최신 기술을 즉시 사용 가능한 이점이 있다. 유연한 구성 옵션으로 리소스를 빠르게 선택하고 비용을 최적화할 수 있는 것도 장점”이라고 설명했다.
에지부터 클라우드까지 지원하는 HW·SW 기술
인텔코리아의 이인구 전무는 “기술의 발전과 함께 다양한 기법으로 데이터를 수집, 가공, 분석해 비즈니스 인사이트를 얻고 새로운 비즈니스를 창출하는 흐름이 가속화된다”면서, “에지(edge)의 데이터가 네트워크를 거쳐 스토리지와 서버에 저장되고, 데이터 분석까지 병목 없이 데이터를 심리스하게 처리할 수 있도록 클라우드 아키텍처를 구성하고 소프트웨어 이용해 가속하는 것이 중요하다”고 짚었다.
인텔은 이를 위해 에지에서 생성되는 데이터를 데이터센터로 옮기거나 데이터센터간 빠른 전송을 위한 네트워크, 데이터센터에 더 많은 데이터를 저장하고 빠르게 액세스하기 위한 메모리 및 스토리지, 에지와 데이터센터에서 다양하게 이뤄지는 데이터 분석을 위한 저전력 CPU 및 데이터센터용 CPU, GPU와 AI 가속기 등 폭넓은 제품 포트폴리오를 제공한다.
특히 인텔의 3세대 제온(Xeon) 스케일러블 프로세서는 새롭게 출시된 서버 플랫폼에서 웹 서비스, 인공지능, 검색, 데이터베이스 등 다양한 분야의 성능을 높일 수 있는 것이 특징이다. 또한 보안 솔루션과 증가하는 워크로드를 효과적으로 처리하는 확장성 및 유연성을 제공하는데에 중점을 두었다.
한편, 인텔은 클라우드의 활용도를 높이는 소프트웨어 기술도 제공한다. 여기에는 워크로드의 클라우드 마이그레이션 및 클라우드 리소스를 최적화하는 기술, 데이터의 흐름과 처리 패턴을 실시간 분석해 최적의 실행경로를 탐색하는 워크로드 튜닝 기술, CPU/GPU/FPGA/가속기 등 다양한 아키텍처에서 개발 과정을 단순화하는 개발자 API 등이 있다.
클라우드 HPC의 비용 효율 높이는 CPU/GPU
AMD는 데이터센터 시장에서 HPC, 기업용 IT, 클라우드, 인공지능, 가상화&게이밍 분야에 집중하고 있다. AMD 코리아의 김홍필 이사는 “가장 두각을 나타내는 분야는 HPC로, AMD CPU와 GPU 가속기로 구성된 슈퍼컴퓨터가 톱 500 리스트 1위에 오르기도 했다. AMD는 클라우드 분야에서도 다양한 가상화 인스턴스를 출시하는 등 클라우드 HPC에 적합한 솔루션을 제공하고 있다”고 소개했다.
AWS에서도 AMD 기반의 다양한 EC2 인스턴스를 제공하고 있는데, 김홍필 이사는 AMD 인스턴스의 강점으로 가격 경쟁력을 꼽았다. 다른 인스턴스에 비해 낮은 가격으로 높은 성능을 제공해 비용 효율을 높일 수 있다는 것이다. 또한, 대부분의 클라우드 인스턴스가 x86 아키텍처로 구동되고 있는데, AMD의 CPU 또한 동일한 아키텍처에 기반하고 있어서, 소프트웨어를 변경하지 않고 AMD 기반 인스턴스로 마이그레이션이 가능하다는 점도 강조했다.
특히 EC2의 HPC6a 인스턴스는 3세대 에픽(EPYC) 프로세서로 구동되는 AWS의 첫 번째 AMD 기반 HPC 인스턴스이다. 최대 96개의 CPU 코어, 3.6Ghz 최대 클럭 속도, 384GB의 메모리를 탑재하고 100Gbps 네트워크를 지원해 HPC에 특화된 성능을 제공한다.
김홍필 이사는 HPC6a 인스턴스에서 CFD 애플리케이션를 테스트한 내용을 소개하면서 “시뮬레이션에서는 노드 증가에 따른 선형적인 성능 향상이 중요한데, HPC6a 인스턴스는 이런 성능을 잘 보여준다. 또한, 많은 인스턴스를 필요로 하는 작업일 수록 비용 절감 효과도 크다”고 전했다.
디지털 스레드로 클라우드 HPC의 활용 최적화
제조산업에서는 시장 경쟁이 심화되고 제품이 복잡해지면서 개발 난이도가 높아지고 있다. 이를 해소하기 위한 디지털 전환에 효과적으로 대응하는 한편, 재택근무가 늘면서 데이터 보안 및 네트워크 보안이 필요하다는 인식은 클라우드 HPC의 도입 증가로 이어지고 있다.
한편, 하드웨어 리소스의 사용량과 시간에 비례해 비용을 지불하게 되는 클라우드 HPC 환경에서는 HPC 리소스의 낭비 문제가 지적된다. 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어(지멘스 DISW)의 김현준 본부장은 이를 해결하기 위해 전체 해석 프로세스와 데이터의 흐름을 일관되게 관리하는 ‘디지털 스레드 플랫폼’을 제시했다. CAD 플랫폼인 NX, 시뮬레이션 플랫폼인 심센터(Simcenter), 시뮬레이션 프로세스 및 데이터 관리(SPDM) 프로세스를 통해 데이터의 연결성과 일치성 및 소프트웨어 사이의 연계성을 확보한다는 것이 디지털 스레드 플랫폼의 기본 개념이다.
지멘스 DISW의 클라우드 기반 PLM인 팀센터 X(Teamcenter X)는 PLM 시스템과 해석 데이터&프로세스 관리 도구를 제공해, 해석 데이터 및 프로세스 관리를 신속하게 진행할 수 있도록 한다. 또한, 클라우드 플랫폼에서 해석 프로세스 데이터와 툴, 원하는 가상 코어를 적용하고 해석 결과를 확인하는 심센터 클라우드 HPC(Simcenter Cloud HPC)와 연결해 HPC 리소스의 낭비를 막고 해석 데이터의 흐름을 관리할 수 있게 지원한다.
한편, 클라우드 HPC는 공장이나 사물인터넷 빅데이터를 처리하는 데에도 쓰일 수 있다. 김현준 본부장은 “시뮬레이션뿐 아니라 공장 자동화, 공장 데이터, 제품 IoT 데이터 등을 통합해 성능을 높이기 위한 데이터 처리 플랫폼으로 클라우드를 활용할 수 있다”고 전했다.
시뮬레이션의 가치 높이는 클라우드 플랫폼
많은 양의 수학 계산이 필요한 시뮬레이션을 위해서 기존에는 워크스테이션 등 고가의 장비가 쓰였는데, 최근에는 구조, 유동, 전자기, 진동소음, 다물체 동역학 등 다양한 시뮬레이션을 클라우드 기반에서 운영할 수 있게 됐다. 다쏘시스템코리아의 황하나 컨설턴트는 “클라우드는 데이터의 저장과 공유뿐 아니라 효율적이고 유연한 시뮬레이션 환경을 구축할 수 있게 한다”면서, “복잡한 계산은 클라우드가 수행하기 때문에, 일반 PC로도 시뮬레이션 데이터에 손쉽게 접근할 수 있고, 시뮬레이션을 위한 장비를 추가 구매/증설할 필요도 없다”고 설명했다.
한편, 높은 수준의 해석과 함께 조직 내 협업 역시 제품 개발 프로젝트를 성공하기 위한 필수 요소로 꼽힌다. 이를 위해서는 클라우드 플랫폼의 데이터 관리 체계를 통해 복잡한 데이터 간에 연결성을 확보하고, 모델·해석 시나리오·시뮬레이션 결과 등을 통합 관리할 수 있다. 다쏘시스템은 폭넓은 시뮬레이션 솔루션 포트폴리오를 제공하는 시뮬리아(SIMULIA)와 3DX 플랫폼: 역할(role) 기반 구조로 기술-사람-데이터의 연결과 공유를 지원하는 3D익스피리언스 플랫폼(3DEXPERIENCE Platform)을 제공한다.
황하나 컨설턴트는 “3D익스피리언스 플랫폼은 디자인 변경 내용, 해석용 형상, 요소, 시나리오 등을 그대로 유지하면서 추적 관리가 가능하고, CAD 모델과 시뮬레이션용 모델을 따로 제작/관리할 필요도 없다”고 소개했다. 또한 “클라우드를 통해 제품의 성능을 개선할 수 있는 시뮬레이션의 가치를 더욱 키울 수 있다. 나아가 클라우드는 빅데이터와 인공지능 등을 융합하기 위한 선행 기술이기도 하다”고 덧붙였다.
클라우드로 데이터 중심의 협업 구현
과거의 방식으로 구축된 제품 개발 시스템에서는 데이터가 고립된 방식으로 처리되고 보관되고 있다. 이런 환경에서는 필요한 데이터를 찾는 데에 많은 시간이 들고, 협업에도 어려움이 커진다. 오토데스크코리아의 김지훈 차장은 ‘데이터 중심의 프로세스 전환’을 해결책으로 제시했다.
오토데스크는 AWS의 다양한 기능을 활용해 하이브리드 클라우드 기반의 플랫폼 서비스를 구축했는데, 이 서비스는 전체 제품 개발 과정을 간소화하고 데이터 중심으로 협업할 수 있는 프로세스를 제공하는 데에 초점을 두고 있다. 김지훈 차장은 “데이터 중심의 통합 가치사슬을 만들고 공급업체 데이터의 안전한 액세스 및 고객 데이터의 통합을 통해 피드백 순환구조(loop)를 형성해야 제품 혁신을 빠르게 추진할 수 있다”고 설명했다.
오토데스크는 자사의 클라우드 플랫폼 서비스를 제조/건축/미디어 분야에 특화된 솔루션으로 제공하고 있는데, 이 가운데 제조 분야를 위한 플랫폼인 퓨전 360(Fusion 360)은 제품 개발의 시작 단계부터 설계, 데이터 관리, 제조 프로세스, 적층 프로세스 등을 통합된 환경에서 활용할 수 있도록 한다. 김지훈 차장은 “퓨전 360은 F3D 데이터 포맷에서 설계, 해석, 툴패스, 도면 등의 데이터를 하나로 관리할 수 있게 해 전체 제품 개발 프로세스의 연결을 위한 데이터 통합을 지원한다. 그리고 타사의 3D 소프트웨어 솔루션 데이터를 퓨전 360에서 통합해 리얼타임으로 업데이트하고 상호작용할 수 있도록 한다”고 소개했다.
또한, “클라우드 플랫폼은 최신 버전을 실시간 업데이트해 다양한 기능을 즉시 사용하고, 기존 시스템과 플랫폼 시스템을 비즈니스 상황에 맞춰 유연하게 사용할 수 있어야 한다. 또한 설계, 해석, 렌더링에 제한 없이 액세스하고 비즈니스 확대 및 협업을 통한 제조 생태계를 제공해야 한다”고 전했다.
클라우드 시뮬레이션 활용을 더욱 쉽고 빠르게
앤시스 코리아의 최장훈 부장은 “기존에 클라우드에서 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하려면 IT 및 클라우드에 대한 전문 지식이 필요했다. 앤시스와 AWS는 지난 10월에는 ‘앤시스 게이트웨이(Ansys Gateway)’를 출시해, 몇 번의 클릭으로 AWS 환경에서 앤시스의 소프트웨어로 쉽고 빠르게 시뮬레이션을 할 수 있도록 돕는다”고 소개했다.
앤시스 게이트웨이는 클라우드에서 VDI(가상 데스크톱 인프라) 및 HPC 기반으로 앤시스의 다양한 애플리케이션을 쉽게 구축할 수 있게 한다. 기존에 가진 앤시스 라이선스와 AWS 계정·크레딧을 사용할 수 있으며, 가상머신(VM)의 생성이나 CPU/메모리/디스크 용량의 변경 등을 손쉽게 할 수 있다. 클라우드상의 가상머신과 HPC 자원의 비용 및 사용량을 관리하는 기능을 제공하며, 데이터 공유 및 협업도 지원한다. 또한 앤시스뿐 아니라 다른 회사의 CAE 및 CAD 소프트웨어도 사용할 수 있게 했다.
최장훈 부장은 “웹 브라우저 기반에서 사용할 수 있도록 앤시스 게이트웨이를 제공해, 클라우드에 대한 기반 지식과 기술이 없어도 사용할 수 있도록 했다. 중요한 목적은 클라우드 시뮬레이션에서 고객이 겪는 하드웨어 관련 장벽을 제거하는 것”이라고 전했다.
현재 앤시스 게이트웨이는 앤시스의 주요 제품을 몇 번의 클릭으로 사용 가능. 플래그십 솔버를 비롯해 워크벤치(Workbench), 모션(Ansys Motion), 셜록(Sherlock), LS-다이나(LS-DYNA), CFX, 아이스팩(Icepak), 맥스웰(Maxwell), SCADE, 스페오스(Speos), 광학해석 툴의 자동 설치를 지원한다.
하이브리드 클라우드를 위한 스케줄링 및 관리
한국알테어의 박진구 책임은 기업이 자체 구축된 온프레미스 서버와 클라우드 가상머신/서버를 함께 구성하는 하이브리드 클라우드 아키텍처에 대해 소개했다. 온프레미스 HPC의 경우 업무량에 따라 시스템의 용량이 부족하거나 남는 경우가 생긴다. 물리적인 서버를 늘리려면 증설 요청부터 주문-배달-설치-운영까지 적지 않은 시간이 걸리는데, 클라우드는 주문부터 운영까지 걸리는 시간이 짧기 때문에 빠르게 대응할 수 있다는 것이다. 또한 사용하려는 소프트웨어에 맞춰 다양한 운영체제, CPU, GPU를 선택할 수 있는 것도 클라우드의 이점 중 하나이다.
알테어는 퍼블릭+온프레미스 또는 퍼블릭+프라이빗을 함께 사용하는 하이브리드 클라우드를 위해 HPC 스케줄러인 PBS와 클라우드 연동을 위한 클라우드 버스팅(cloud bursting) 시스템을 제공한다. 박진구 책임은 알테어가 제시하는 하이브리드 클라우드 구성을 소개하면서 “PBS 스케줄러를 사용해 시뮬레이션 등 사용자의 작업을 위한 클라우드 리소스를 요청하고, VPN을 통해 클라우드와 보안 연결이 가능하다. 온프레미스의 시뮬레이션 솔버 라이선스를 클라우드에서 사용하도록 구성할 수 있다”고 설명했다.
이렇게 구성된 하이브리드 클라우드 환경에서 사용자는 PC에서 클라우드로 작업 파일을 전송하고, 클라우드로 전송된 작업은 퍼블릭 클라우드에서 시뮬레이션을 진행하게 된다. 시뮬레이션 결과는 VPN 보안을 통해 온프레미스 시스템으로 전송되어 사용자는 PC에서 결과를 확인할 수 있다.
엔지니어링 R&D 위한 클라우드 HPC 및 VDI
ISBC의 김완희 대표는 최적의 R&D 환경을 지원하는 유연한 클라우드 HPC를 소개했다. 클라우드 HPC에 대해서는 비용 효율과 다양한 컴퓨팅 인스턴스 등의 이점이 알려져 있는데, 김완희 대표는 “ISBC는 HPC 환경에 필요한 통합 R&D 포털을 제공하며, 엔지니어링 VDI를 통해 다양한 전처리 작업 환경을 지원한다. 또한 HPC 서비스와 연동해 해석 솔빙(solving)을 진행할 수 있는 원스톱 VDI+HPC 서비스도 제공한다”고 소개했다.
ISBC의 엔지니어링 VDI는 AWS의 그래픽 중심 인스턴스를 사용하며 엔지니어링, 영화/콘텐츠 등 그래픽 작업을 위해 고성능 GPU를 원격에서 활용할 수 있는 환경을 지원하는 것이 특징이다. 한편, 백엔드에서는 HPC 환경에서 다양한 소프트웨어를 함께 사용할 수 있도록 지원한다. 제조기업에서는 다양한 소프트웨어를 함께 사용하는 경우가 많고 머신러닝을 활용하기도 하는데, 김완희 대표는 “이를 위해 유연한 HPC 활용을 지원하는 것이 핵심이다. ISBC는 여러 ISV(독립 소프트웨어 공급사)와 협력하고 있으며 HPC 컨설팅 노하우 및 다수의 레퍼런스를 갖추고 있다”이라고 설명했다.
■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.
작성일 : 2022-12-01
