계산과학공학 동향(KISTI EDISON 플랫폼의 기여)
Trends in Computational Science and Engineering (Contribution of the KISTI EDISON Platform)
by Sang Kwon Han, trimaran, 2024.06.19
디지털 전환 가속화와 연구개발 효율화를 위해서는 계산과학공학의 활용과 이를 위한 R&D 플랫폼의 구축이 필수적입니다. 이는 데이터 활용 분야 발굴 및 협업 확대를 목표로 합니다.
계산과학공학은 데이터 및 수치해석 기반의 과학 연구 방법론으로, 과학, 공학, 사회, 인문 영역 문제 해결에 활용됩니다. 1980년대부터 저렴해진 컴퓨터 연산 자원의 활용으로 연구개발에 본격적으로 도입되었으며, 병렬 컴퓨팅, 빅데이터, 인공지능 기술 등과의 융합이 확대되고 있습니다.
해외 주요국은 이미 초고성능컴퓨팅 인프라 구축에 막대한 투자를 하고 있으며, 이를 통해 과학기술 발전을 촉진하고 국가 경쟁력을 강화하고 있습니다.
국내에서는 초고성능컴퓨팅 육성 로드맵을 통해 국가 전략 분야 중심 연구 및 SW 개발, 신서비스 창출을 지원합니다. 국내 주요 정책으로는
과학기술정보통신부의 ‘초고성능컴퓨팅 인프라 구축 및 활용 활성화 방안’이 있으며, 이 방안은 국가 초고성능컴퓨팅 인프라를 강화하고 연구와 산업에서의 활용을 확대하는 것을 목표로 합니다.
해외에서는 미국의 ‘Exascale Computing Project’, 유럽연합의 ‘European High-Performance Computing Joint Undertaking’ 등이 주요 정책으로 추진되고 있으며, 초고성능컴퓨팅 인프라 구축에 대규모 투자를 하고 있습니다. 이러한 정책들은 과학기술 발전을 촉진하고, 국가 경쟁력을 강화하는 데 중점을 두고 있습니다.
by Jihyun Heo, trimaran, 2024.01.29
위성정보는 인공위성에서 획득한 영상, 음성, 음향, 데이터 또는 이들의 조합으로 처리된 정보를 의미한다. (우주개발진흥법) 이러한 정보는 지도제작, 환경, 농업, 기상 등의 다양한 분야에서 활용된다.
위성은 활용 목적에 따라 지구관측위성, 통신
위성, 항법위성, 기상위성, 군사위성, 과학위성 등으로 구분할 수 있다. 우리나라는 정부 주도의 위성개발을 통해 자체적으로 구축한 위성을 운영하고 있으며, 2030년까지 총 130기의 위성을 발사할 예정이다. 이러한 위성의 증가로 획득할 수 있는 위성정보의 양 또한 증가하고 있는데,
국내 다목적실용위성의 영상 획득량은 누적 기준, 2013년 243만장에서, 2017년 443만장, 2022년 773만장으로 크게 증가하였다(위성정보활용종합계획 시행계획)
위성에서 획득한 데이터는 가치사슬(Value chain)의 여러 단계를 거쳐 사용자가 활용할 수 있는 특정 정보·제품이 된다. 예를 들어, 원격탐사위성은 위성의 운영, 위성영상의 수신 및 처리의 운영 단계, 위성정보의 저장과 배포의 공급 단계, 공급된 위성영상 기반의 1차 서비스를 제공하는 사용 단계, 위성영상 기반 부가가치서비스를 제공하는 활용단계로 구분된다.
위성의 특성에 따라 환경, 에너지, 식량안보, 재난대응, 해양,임업, 농업, 기상 및 기후 변화 등 다양한 사회문제 분야 해결을 위한 서비스에 활용되고 있다.
계산과학공학은 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 하고 있으며, 특히 기상 예측, 신소재 개발, 바이오
인포매틱스 등의 분야에서 활발히 활용되고 있습니다.
계산과학공학은 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 특히, 기상 예측, 신소재 개발, 바이오 인포매틱스, 제조업, 에너지 등에서의 활용이 두드러집니다. 이 분야의 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 초고성능컴퓨팅(HPC) 시장은 매년 두 자릿수 성장률을 기록하고 있습니다. 이는 연구 효율성 향상과 새로운 기술 개발을 촉진하는 데 기여하고 있습니다. 인공지능(AI)과 빅데이터 분석의 발전으로, 계산과학공학의 적용 범위가 더욱 확장되고 있으며, 이는 다양한 산업 분야에서 혁신을 이끌고 있습니다.
최근 (초)소형 군집위성 (Constellation)의
등장, 위성정보와 AI, 빅데이터 등의 첨단기술 융합을 통한 새로운 서비스가 등장하고 있다.
위성정보는 전지구를 대상으로 장기간에 걸친 시공간 및 물리적 특성에 대한 자료를 주기적으로 수집하는 특성이 있다. 지구 표면, 기상 및 기후, 기타 이벤트에 대한 정보의 획득 측면에서 위성 정보는 주요한 가치를 가지고 있으며, 특히 군집위성은 특정 지역의 준실시간 정보 획득이 가능한 장점을 보유하고 있다.
고해상도 위성개발은 육안으로도 대상을 식별가능한 수준에 와있으며, 첨단기술과의 융합으로 위성정보 기반의 새로운 서비스의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 해외는 이미 AI 및 빅데이터 등의 첨단기술을 활용하여 수요자 맞춤형의 정보를 생산하고 있으며, 국내는 첨단기술 기반 위성영상 분석기술 개발을 위한 위성영상 AI 학습데이터를 구축하고 있다.
우리나라는 다중위성 시대를 맞이하여 위성활용의 범위 확대 및 관련 기술이 활발히 개발될 전망이다.
지난 2023년 5월, 실위성 8기가 실린 한국형 발사체 ‘누리호’의 발사 성공은 국내 우주산업이 본격적인 우주개발 시대를 맞이했음을 의미한다. 해외에서는 위성을 보유하고 있지 않으나, 위성영상을 전문적으로 분석하여 솔루션을 제공하는 기업이 등장하여 서비스 중이다.
국내 또한 운용 위성이 증가될 예정으로, 향후 위성정보를 활용한 분석서비스 전문 기업이 등장할 것으로 보인다.
국내외 주요 대학과 연구기관은 기상 예측, 바이오 인포매틱스, 신소재 개발 등 다양한 분야에서 계산과학
공학을 활용한 활발한 연구를 진행 중입니다.
국내에서는 서울대학교, KAIST, POSTECH 등 주요 대학과 KISTI, ETRI 등의 연구기관이 계산과학공학 분야에서 활발한 연구를 진행하고
있습니다. 서울대학교와 KAIST가 계산과학공학을 활용한 기상 예측 시스템을 개발하여 실시간 예측 정확도를 크게 향상시켰습니다. 또한, POSTECH에서는 신소재 개발을 위한 시뮬레이션 연구를 통해 혁신적인 소재를 발굴하는 데 성공하였습니다. KISTI는 다양한 산업과 협력하여 초고성능컴퓨팅 자원을 활용한 연구를 지원하고 있습니다.
해외에서는 미국의 MIT, Stanford, UC Berkeley 등의 대학과 Argonne National Laboratory, Lawrence Livermore National Laboratory 등의 연구소가 계산과학공학의 선도적 역할을 하고 있습니다. MIT는 계산과학공학을 활용한 기후 모델링 연구를 통해 지구 온난화 예측 모델을 개발하였고, Stanford University는 약물 설계를 위한 시뮬레이션 연구로 새로운 치료법을 제안하는 데 기여하였습니다. Argonne National Laboratory는 에너지 효율성을 높이기 위한 시뮬레이션 연구를 통해 산업 전반에 걸쳐 혁신적인 솔루션을 제공하고 있습니다.
KISTI는 EDISON 플랫폼을 통해 시뮬레이션 SW 개발과 활용을 확산시키고, 국산 SW 실용화와 융합형 인재 양성을 추진하고 있습니다.
KISTI의 EDISON(EDucation-research Integration through Simulation On the Net) 플랫폼은 이공계 시뮬레이션 SW 개발, 활용, 확산을
통한 원천기술 확보, 국산 SW 실용화 기반 마련 및 융합형 인력 양성을 지원하고 있습니다.
주요 기능과 역할
∙ 시뮬레이션 SW 개발 및 배포: 다양한 이공계 분야 시뮬레이션 소프트웨어를 개발하여 제공
∙ 교육 및 연구 지원: 웹 기반 개방형 플랫폼으로 교육기관과 연구기관의 접근성 향상
∙ 전문 센터와의 협력: 각 분야 전문 센터와 협력하여 시뮬레이션 SW 활용 성과 극대화
∙ 커뮤니티 형성 및 확산: 사용자 커뮤니티 형성을 통해 경험과 지식 공유
EDISON 플랫폼의 의의
∙ 연구자원 공유 및 효율화: 연구 비용 절감 및 연구 효율성 향상
∙ 융합형 인재 양성: 다양한 분야의 공동 연구 환경 제공
∙ 국산 SW 실용화 기반 마련: 국산 시뮬레이션 SW 개발과 확산으로 해외 SW 의존도 감소
∙ R&D 혁신 촉진: 신기술과 신서비스 개발을 위한 R&D 혁신 촉진
계산과학공학은 디지털 전환 시대의 필수적인 분야로, 학문과 산업에서 문제 해결에 큰 기여를 하고 있습니다. KISTI의 EDISON 플랫폼은 이 과정에서 중요한 역할을 하고 있습니다.
계산과학공학은 디지털 전환 시대의 필수적인 분야로, 다양한 분야의 학문 연구와 산업 영역에서 문제 해결에 큰 기여를 하고 있습니다.
초고성능컴퓨팅을 기반으로 한 다양한 국가 전략 분야 연구와 혁신적 서비스 모델 개발이 향후 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
KISTI의 EDISON 플랫폼은 시뮬레이션 SW의 개발과 확산을 통해 학문과 산업 전반에 걸쳐 중요한 역할을 하고 있습니다.
