일본이 2030년 가동을 목표로 추진하는 차세대 슈퍼컴퓨터 '후가쿠넥스트(FugakuNEXT)' 개발에 엔비디아가 합류한다.

엔비디아는 GPU 인프라 설계를 직접 맡아 후지쯔의 CPU와 결합한 인공지능(A)-고성능 컴퓨팅(HPC) 플랫폼 구축을 통해 기존 후가쿠 대비 최대 100배 성능 향상을 목표로 한다.

23일 일본의 이화학연구소(리켄, RIKEN)는 후지쯔 및 엔비디아와 협력해 일본의 차세대 플래그십 슈퍼컴퓨터 후가쿠넥스트 개발을 위한 국제 이니셔티브를 시작한다고 밝혔다.후가쿠는 리켄과 후지쯔가 공동 개발해 2020년 가동한 슈퍼컴퓨터다. 한때 세계 슈퍼컴퓨터 순위 1위에 올랐으며 코로나19 확산 시뮬레이션, 신약 개발, 기후 연구 등 다양한 과학 분야에서 활용됐다.

이번에 추진되는 후가쿠넥스트는 후가쿠의 뒤를 잇는 차세대 슈퍼컴퓨터다. 일본 정부와 연구기관은 단순한 계산 능력의 향상에 그치지 않고 AI와 과학 시뮬레이션을 결합해 새로운 연구 패러다임을 열겠다는 목표를 내세우고 있다.

후가쿠넥스트의 가장 큰 변화는 GPU 도입이다. 기존 후가쿠는 CPU 중심 구조였지만, 이번에는 처음으로 GPU를 본격적으로 탑재한다. GPU는 대규모 병렬 연산과 AI 연산에 특화돼 있어 슈퍼컴퓨터 성능을 크게 끌어올릴 수 있다.

엔비디아는 이 GPU 인프라 설계를 담당하며, 세계적인 AI 및 GPU 기술력을 바탕으로 후가쿠넥스트의 핵심 연산 성능을 뒷받침하게 된다. 후지쯔는 CPU와 시스템 전체 설계를 맡고, 리켄은 연구 방향과 소프트웨어 최적화를 주도한다. 세 기관이 역할을 나눠 글로벌 차원의 공동 개발 체계를 구축한 셈이다.

이번 프로젝트는 기존 후가쿠 대비 하드웨어 성능을 최소 5배 이상 끌어올린다. 여기에 혼합 정밀도 연산, 대체 모델, 물리 기반 신경망(PINNs) 등 소프트웨어 최적화를 더해 최종적으로 후가쿠보다 최대 100배 빠른 처리 성능을 달성한다는 목표다. 이를 통해 AI와 시뮬레이션을 긴밀하게 결합한 '지능형 슈퍼컴퓨터'로 진화하겠다는 계획이다.

후가쿠넥스트는 기초과학뿐 아니라 산업 경쟁력 강화에도 기여할 전망이다. 특히 일본 연구진은 후가쿠넥스트를 활용해 대규모 지진 시뮬레이션을 계획하고 있다. 거대한 지각 변형부터 개별 건물의 진동까지 세밀하게 예측하는 다중 규모(multiscale) 시뮬레이션이 가능해질 것으로 기대된다.

제조업 분야에서도 활용이 예상된다. 제품 설계와 테스트를 실제 실험 대신 슈퍼컴퓨터와 AI 시뮬레이션으로 진행해, 비용을 절감하면서도 설계 효율을 크게 높일 수 있다. 나아가 AI가 축적된 데이터를 바탕으로 자동으로 설계안을 제시하는 '지능형 제조' 시대도 앞당길 수 있다.

슈퍼컴퓨터 분야는 미국, 중국, 유럽이 치열하게 경쟁하는 전략 산업 영역이다. 미국 에너지부(DOE)는 이미 AI와 슈퍼컴퓨팅을 결합한 엑사스케일 시스템을 운영 중이며, 중국 역시 독자 칩을 활용한 초고속 슈퍼컴 개발에 나서고 있다.

이런 상황에서 일본이 엔비디아와 손잡은 것은 글로벌 경쟁 속에서 성능과 기술력을 동시에 확보하려는 전략으로 풀이된다. 일본은 CPU 분야에서는 독자 기술을 유지하면서도 GPU에서는 글로벌 최강자인 엔비디아의 힘을 빌린 것이다.

리켄은 2025 회계연도 내 기본 설계를 완료하고 2026년부터 상세 설계에 착수한다. 2030년경에는 본격적인 가동을 시작한다는 계획이다.

또한 후가쿠넥스트는 단순한 슈퍼컴퓨터를 넘어 양자컴퓨터와의 하이브리드 연계까지 내다보고 있다. 리켄과 후지쯔는 양자 기술 연구에도 적극 나서고 있어 향후에는 슈퍼컴퓨터와 양자컴퓨터가 결합된 차세대 컴퓨팅 환경을 실현할 가능성이 있다.

마코토 고노카미 리켄 이사장은 "이번 프로젝트는 AI, 반도체, 양자컴퓨팅이 결합된 새로운 컴퓨테이셔널 사이언스의 전환점이 될 것"이라며 "상속과 혁신(Inheritance and Innovation)의 원칙 아래 글로벌 기준을 새롭게 세우겠다"고 말했다.