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디지털 타임스 2014년 03월 17일 월요일 016면 산업과학

우주 탄생의 비밀 'IT협업'으로 푼다

미래 R&D 새장 여는 첨단 연구망

• <1>우주 신비를 푸는 조력자
• <2>글로벌 문화 예술공연 플랫폼
• <3>고에너지물리 공동연구의 브릿지
• <4>건설·건축의 사이버 연구 인프라
• <5>미래 기후예측의 동반자

'벨 실험'데이터 반년새 도출 그리드환경서 신속한 송·수신 힉스입자 발견 등 연구 '결실'

KISTI는 유럽입자가속기연구소(CERN)의 LHC 가속기에서 생산되는 대용량 데이터를 첨단연구망을 통해 국내 연구자들에게 제공하고 있다. 사진은 CERN에 설치된 대형 실험장비.

지난해 '신의 입자'로 불리는 힉스입자의 발견이 공식적으로 인정되면서 대중들에게 유명해진 고에너지물리(HEP, High Energy Physics)는 '물질은 무엇으로 만들어졌고, 서로 어떤 관계가 있는가'라는 인류의 근본적인 궁금증에 답하기 위한 기초 학문이다. 고에너지 물리학의 실험을 위해서는 실험장비의 설계, 제작, 신호처리, 실험자료 분석 및 수집 등 일련의 작업이 함께 이뤄진다. 이 때문에 대형 실험장비가 있는 연구소를 중심으로 세계의 많은 과학자들이 모여 공동으로 연구에 참여한다.

고에너지물리의 대표적인 예로 스위스 제네바에 있는 유럽입자물리연구소(CERN)에 설치된 직경 27Km의 대형강입자가속기(LHC, Large Hadron Collider)에서는 연간 15페타바이트(PB)의 거대한 데이터가 생성된다. 이 데이터를 정상적으로 처리하기 위해서는 약 7만 여대의 컴퓨터가 필요하고 이를 물리적으로 한 곳에서 동시에 처리하는 것은 불가능하다. 따라서 가속기에서 생산되는 방대한 데이터를 전세계 연구자들에게 동시에 전달하고 일정한 양의 데이터를 각각 나눠 분석한 뒤 결과를 모아야한다.

이처럼 수많은 다른 국가의 과학자들이 공동 참여하기 때문에 가속기에서 발생하는 데이터를 전 지구적으로 빠르게 전송하는 것은 연구의 성패를 좌우하는 핵심요소이며, 이를 위해서는 대륙과 나라를 연결해 데이터가 오고 갈 수 있는 다리가 필요하다.

첨단연구망은 새로 발생하는 수 페타(PB)급 자료를 세계에 분산된 컴퓨팅 자원으로 신속하게 전달하고 다른 나라의 과학자들이 함께 참여할 수 있는 사이버 실험 환경을 구현한다. 이를 위해 전 세계를 연결하는 10Gbs이상의 바른 속도와 안정적인 전송 성능을 구현하는 초고속 전송기술과 프로토콜을 연구하고, 이기종 계산장치와 저장장치들으르 연결한다.

KISTI가 첨단연구망을 이용해 고에너지물리 분야의 글롤벌 공동연구를 지원하는 프로젝트는 ▲콤팩트 뮤온 솔레노이드(CMS) 실험 ▲앨리스(Alice) 실험 ▲일본 고에너지가속기연구소(KEK)공동 실험 등을 대표적으로 들 수 있다.

우선, 한국 연구자를 포함한 41개국 179개 기관에서 4000여명의 과학기술자가 참여하고 있는 CMS 실험연구에서 나오는 데이터를 국내외 연구자들에게 제공하기 위해 경북대와 서울시립대 등에 구축된 병렬자원(Tier)센터를 지원했다. CMS는 LHC에 설치돼 있는 검출기 중 하나다. 첨단연구망은 CMS 병렬자원 센터를 이용, 총 37만 3000개의 분석 작업 및 20만개의 자료생산을 성공적으로 수행했다.

특히 매년 미국에서 열리는 슈퍼컴퓨팅콘퍼런스(CS)의 거대 데이터 처리대회에서 경북대와 미국 대회장소를 10기가급 광패스로 연결하고 200GB 용량을 처리하는 데이터 처리 환경을 제공한 결과, 경북대가 이대 회에서 지난 2003년부터 2010년까지 세꼐 신기록을 달성하는데 큰 역할을 했다.

또한 고려대를 중심으로 이리본 고에너지가속기연구소(KEK)의 가속기를 활용한 한-일 공동연구도 첨단연구망 지원 통해 이뤄졌다. 벨(Belle) 실험에 사용되는 일본선형가속기의 데이터를 첨단연구망을 이용해 실시간 분석함으로써 연구결과를 예상보다 빠른 6개월 만에 도출하는데 성공했다.

이처럼 고에너지물리 분야는 첨단연구망과 함께 발전하고 상생하는 첨단과학 인프라 중의 하나로 주목받고 있따. 전세계를 10기가급 광통신망으로 연결한 국제연구망격인 글로리아드(글로벌과학기술협업연구망)는 스위스 CERN 연구소를 비롯, 미국 페르미연구소(Fermilab), 미국 국립에너지연구과학컴퓨팅센터(NERSC) 등의 선진 연구기관들과 직접 연동·운영되고 있다.

최근에는 최상위병력센터(Tier-1 Center)로 지정된 KISTI의 글로벌데이터허브센터 지원을 위해 세계 최대 규모의 10Gbps급 가속기데이터전용망(LHCOPN)에 직접 연동해 최고의 고에너지물리연구 환경을 제공하고 있다.

이처럼 KISTI는 첨단연구망을 통해 고에너지물리 분야 연구를 수행하는 세계 주요 연구소와 과학자, 그리고 컴퓨팅 자원을 빠르게 연결함으로써 연구시간을 단축하고, 기족에 불가능했던 계산을 가능케 하는 글로벌 공통 연구환경 구현을 지원하고 있다.

더 나아가 슈퍼컴퓨팅 자원을 연계해 기후변화 모델링과 단백질 접힘 등 매우 복잡한 연산이 필요한 문제를 해결하는 자우너을 제공하고 대용량의 데이터를 분산·공유·관리할 수 있는 수단으로 활용함으로써 ICT를 기반으로 과학기술의 연구환경을 획기적으로 개선하는 중요한 역할을 하고 있다.

대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr