구축사례 > 수퍼컴퓨팅 솔루션
석유 자원에 관한 지질 탐사는 우리나라가 또 다른 의미의 산유국 대열에 오르는 데 있어 꼭 필요한 기술이다. 지하의 매질은 구성 성분의 물리적 특성에 따라 진동파의 전파 속도가 달라지는데, 이 파동장을 기초로 지하 자원 지도를 얼마나 자세하고 정확하게 그려내느냐에 따라 최소 수백, 수천억 원에 이르는 석유 시추 비용이 크게 절감된다. 이 분야에 있어 국내외에서 인정받고 있는 신스지오피직스는 공개SW 운영체제와 x86 서버 시스템을 사용해 석유 탐사에 관한 경쟁력을 세계 수준으로 끌어올리고 있다.
 
기관 : 신스지오피직스

문제 : 석유매장 지역을 파악하기 위해 지하 자원에 대한 각종 데이터를 연산해 지하 자원에 대한 영상 이미지를
문제 :신속히 도출 :
문제 :슈퍼컴퓨팅급 성능이 필요한 연산 작업이지만 슈퍼컴퓨터를 구축하기에는 초기 구축 비용 부담이 너무 높고,
문제 :슈퍼컴퓨팅 센터 등에서 리소스를 이용하기도 하나 100만 ~ 수백만 원의 사용료가 매번 작업 시 소요됨

해결 : 클루닉스를 통해 x86 서버 시스템과 리눅스 운영체제로 클러스터링 컴퓨팅 환경을 구축해 10% 수준의
해결 : 비용으로 수퍼컴퓨팅급 성능 구현
계획 : 클러스터링 시스템 확장
 
석유는 산업의 젖줄로 불리기도 한다. 미국의 이라크 전까지 거론하지 않더라도 국제 정세와 경제에 석유가 미치는 영향은 이론의 여지가 없다.
 

올해 정부와 공기업 등 공공부문에서 에너지 연구개발에 투자되는 비용이 1조 1000억 원을 상회할 것이라고 한다. 이러한 공기업으로는 한국 전력공사, 한국수력원자력, 한국가스공사, 한국석유공사 등이 해당 되는데, 특히 한국석유공사는 석유지질 탐사 생산 기술 개발과 자원개발 인프라 구축 등에 투자한다는 계획이다.

우리나라는 석유 매장국은 아니지만, 해외 석유 매장 지역에 대한 채굴권을 획득해 또 다른 의미의 산유국이 될 수 있다. 하지만 채굴권을 획득했다고 하더라도 석유 매장 지역에 대한 정확한 탐사 기술과 생산(시추) 기술이 없으면 막대한 시간과 비용 낭비를 부를 수 있다.

 

석유 지질 탐사 분야에 있어 신스지오피직스 신창수 대표이사(서울대 물리탐사연구실 교수)는 이 분야 권위자로 국내외에서 인정받고 있으며, 이 작업을 리눅스 환경의 클러스터링 시스템으로 처리하고 있다.

신스지오피직스 신창수 대표는 서울대 물리탐사연구실 교수로 재직 중이다. 물리탐사는 지표 혹은 고체 표면에서의 물리적 현상을 측정해 이 결과를 바탕으로 지구 내부 혹은 고체 내부를 영상화하는 것을 말한다.

물리 탐사는 토목 분야에서는 지반 조사, 지하 매설물 조사 또는 터널, 교각, 도로 등의 안전 진단을 위해 사용되며, 문화재 등 분해가 어려운 소규모 건축물의 검사에서도 사용될 수 있다. 즉, 물체 내부의 구성 물질을 물체에 대한 파괴 작업 없이 진행하는 것으로, 석유나 가스 등 에너지 자원 탐사, 지하수, 온천 등의 수자원 탐사에도 적용 된다.

신스지오픽스는 2006년 6월 설립된 신생 벤처이지만 전신은 신스이미징테크놀로지다. 서울대 벤처기업으로, 지난 2005년 석유 탐사 기술인 '3차원지하구조 영상화 기술'을 상용화해 미국의 석유 탐사 전문 업체 GX테크놀로지완 40만 달러 규모의 수출 계약을 체결했다.

이 계약은 언론에 소개돼 많은 관심을 모았는데, 그 동안 미국과 유럽 등 일부 선진국의 전유물이었던 석유 탐사 관련 기술을 국내에서 상용화하고 수출한 첫 사례였기 때문이다. GX테크놀로지는 나스닥 상장된 석유 탐사 자료 처리 업체로 1억 달러 매출 규모의 회사다.

석유 자원에 관한 지질 탐사는 우리나라가 또 다른 의미의 산유국 대열에 오르는데 있어 꼭 필요한 기술이다. 쉽게 말해 지하의 매질은 구성 성분의 물리적 특성에 따라 진동파의 전파 속도가 달라지는데, 이 파동장을 기초로 지하 자원 지도를 그리는 것이다.

석유는 보통 지표면으로부터 수 킬로미터, 최대 10킬로미터 아래에 매장돼 있기 때문에 어느 지역에 매장돼 있는지 사전에 정확하게 알기 어렵다. 매장 지역을 가능한 한 정확하게 짚어낼수록 석유 시추에 소요되는 시간과 비용, 노력을 크게 절감할 수 있다.
 

시추 공 하나 뚫는 비용은 수백억 원에 이르는데 한 번만 실패해도 수백억 원이 소요되니 석유 지질 탐사의 기술이 석유 시추에 있어 차지하는 중요도는 두 말할 필요가 없다. 신스지오피직스에서는 자체 개발한 소프트웨어와, 레드햇 리눅스 운영체제, 클루닉스의 클러스터링 기술을 이용해 이러한 비용을 최소화할 수 있도록 지원하고 있다.

신스지오피직스의 신창수 대표는 "지하 자원에 대한 탄성파 계수를 이용해 지하 자원 또는 지하 임의 지점에 대한 정확한 영상을 구하는 것이다. 파동방정식을 사용해 음원으로부터 수신기까지 탄성파 도달 시간과 진폭을 계산하고 속도 모델을 반복적으로 수정해 가면서 지하 구조 이미지를 찾아낸다"고 설명한다.

이러한 작업을 위해 서울대 물리탐사실과 연계하고 있으며, 작업 시스템으로는 32CPU 클러스터링 시스템, 쿼드 CPU sc450NX 1대, 1CPU 10대가 리눅스 환경에서 구동되고 있다. 이외에 출력을 위한 컬러 플로터 및 다수의 프린터, 공개SW 기반의 지오비트(Geo Bit)와 시스믹 유닉스(Seismic Unix)와 같은 탄성파 전산 처리 소프트웨어를 사용하고 있다.

석유 지질 탐사에 사용되는 중합전 심도 구조보정 기술은 계산 시간이 길고 거대 저장 능력을 요구하므로 슈퍼컴퓨터가 필수적으로 요구된다.

 

그러나 신스지오피직스와 서울대 물리탐사연구실은 슈퍼컴퓨터 대신에 클러스터링 기술과 리눅스의 힘을 빌어 상업용 슈퍼컴퓨터의 10%의 비용으로 동일한 효과를 내고 있다.

해외 석유 기업들과 달리, 자료 처리 전문 업체들이 수십, 수백억 규모의 슈퍼컴퓨팅을 구축하기에는 초기 구축 비용 부담이 과다하다. 이 때문에 필요한 경우 슈퍼컴퓨팅 리소스를 빌려주는 곳도 있다. 대전의 슈퍼컴퓨팅 센터나 서울대 내 슈퍼컴퓨터 센터가 그곳이다.

이러한 센터에서 리소스를 대여하는 경우 2만 CPU 타임당 100만원 내외(서울대 기준)의 사용료가 요구된다. 서버 가격이 많이 하락한 현재, 보급형 서버 1대 가격이다. 더욱이 이러한 임대형 슈퍼컴퓨팅 시스템에서는, 한번에 수십 개 이상의 CPU를 몇 주일씩 사용하기 위해서는 다른 사용자들이 사용하지 않는 때를 기다려야 한다. 이 때문에 몇 개월을 대기해야 하는 경우도 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 리눅스 운영체제와 저가격 서버를 사용하여 신스지오피직스와 서울대 물리탐사 실은 인텔 펜티엄4 CPU 32노드, 인텔 제온 듀얼 CPU 40노드, AMD 옵테론 듀얼 CPU 10개 노드로 슈퍼컴퓨팅 급에 해당하는 성능을 갖췄다.

이를 구동하는 운영체제로는 레드햇 페도라 리눅스 배포판 운영체제가 사용되고 있다. 전세계 슈퍼컴퓨팅 순위를 다루는 Top 500 리스트를 봐도 75%가 운영체제로 리눅스를 사용하고 있으며, 지질 탐사용 슈퍼컴퓨터는 Top 500 리스트 가운데 4.6%를 차지하고 있다.

석유는 보통 지표면으로부터 수 킬로미터, 최대 10킬로미터 아래에 매장돼 있기 때문에 어느 지역에 매장돼 있는지 사전에 정확하게 알기 어렵다. 매장 지역을 가능한 한 정확하게 짚어낼수록 석유 시추에 소요되는 시간과 비용, 노력을 크게 절감할 수 있다.
 

지질 탐사 자료 처리의 최종 결과물은 영상 이미지 한 장이지만 해석 기술에 따라 정확도가 달라지며, 컴퓨팅 시스템에 의해 자료 처리 시간이 좌우된다. 소프트웨어의 알고리즘에 따라 기존의 방법들은 워크스테이션급 컴퓨터 한 대로 충분했다고 한다. 그러나 수백 노드의 클러스터를 이용하면 주어진 시간 내에서 정확도 높은 이미지를 추출해낼 수 있다.

"이미지의 정확도가 실제 지질 정보의 정확도로 이어지고, 석유 매장 지역에 대한 오탐율을 최소화"함으로써 석유 채굴에 소요되는 비용, 인력, 시간을 최소화할 수 있으며, 매장 지역을 정확히 단번에 파악, 시추함으로써 환경 보호 효과도 있다.

석유 시추의 작업 규모나 시행 업체의 규모가 대단히 크기 때문에 실제 시추에 들어가기 전에 석유 매장 지역을 선별해내기 위한 자료 처리 작업은 전문 업체에게 의존하는 경우가 늘어나고 있는데, 신스지오피직스 또한 해외 업체들의 요청을 받고 있다.

 

국내에서 석유 지질 탐사를 위한 클러스터링 시스템을 보유한 곳은 극소수라는 게 관계자의 전언이다. 이 때문에 초기에는 시행착오도 많았다. 클러스터링으로 수십 대 시스템이 함께 구성돼 있는데, 건물과 시설이 전용 서버실(데이터센터)가 아니어서 발열 관리와 전원 관리에 어려움이 있었다.

신스지오피직스 신창수 대표는 "전문 설계된 서버 실이 아닌 대학 내 일반 연구실에 설치돼 있어서 초기에는 온도가 올라가 시스템이 다운된 적도 있었다. 또 대학 내 공사로 전력이 차단되는 경우가 더러 있는데, 일과 중에 차단될 경우에는 사전에 공지를 하지만 야간, 휴일에 차단될 경우도 있어서 출근해보면 전날 걸어둔 작업이 중단돼 있기도 했다"고 에피소드를 전했다.

이외에 클러스터링 시스템에 대한 기술 지원과 문제 해결은 클러스터 슈퍼컴 전문 업체인 클루닉스에서 수행하고 있다. 클루닉스 관계자는 "자원 탐사 분야의 클러스터링 슈퍼컴퓨팅인 수주일 이상의 장기적인 계산을 요구하는 분야"이며, "계산용 컴퓨터가 한대라도 다운되면 전체 계산에 차질을 빚게 되기 때문에, 장기적으로 과부하를 야기하는 계산에 있어서 시스템 안정성을 유지하는 노하우와 리눅스의 안정성이 중요한 역할을 하고 있다"고 말했다.

 
 
현재 국내에서는 이와 유사한 규모의 석유 지질 탐사 자료 처리 시스템을 구축한 곳이 거의 없기 때문에 다른 상용 운영체제와 리눅스 운영체제를 비교하기는 어렵다. 하지만 석유 한 방울 나지 않는 우리나라에서, 석유 매질 탐사에 관한 기술력을 갖추는 데 탁월한 안정성과 성능, 가격 경제성으로 리눅스가 혁혁한 공을 세우고 있음은 자명하다.
 
출처 : 공개SW 리포트(한국소프트웨어진흥원 발행)
글 이동훈기자(정보통신기자협회), 사진 김윤형 | 2007.12
 
Copyright(C) by Clunix, Inc., All rights reserved.
본사 및 연구소 : 서울특별시 영등포구 경인로 775. 1동 1206호
빅데이터센터 : 대구광역시 동구 동대구로 481 대구지식서비스센터 4층
Tel:02.3486.5896 Email:bizsup@clunix.com