고성능 컴퓨팅(HPC)은 복잡한 데이터 분석, 복잡한 프로세스 시뮬레이션, 운영 최적화를 가능하게 함으로써 에너지 부문을 지원하는 데 매우 중요해졌습니다. HPC는 엄청나게 강력하지만 계속해서 발전하고 컴퓨팅 성능에 대한 기하급수적인 수요에 대응하면서 몇 가지 과제에 직면해 있습니다. 무어의 법칙이 종식될 날이 점점 다가오고 있는 가운데, HPC 솔루션 제공업체인 Red Oak Consulting의 창립자인 Owen Thomas는 HPC가 변함없이 클라우드로 전환함에 따라 에너지 부문이 계속 번창할 것이라고 주장합니다.

1965년 고든 무어(Gordon Moore)가 공식화한 무어의 법칙(Moore's Law)은 집적 회로 칩의 XNUMX평방인치에 배치되는 트랜지스터의 수가 XNUMX년마다 두 배로 늘어나 컴퓨팅 성능이 기하급수적으로 증가할 것이라고 예측했습니다. 이 법은 특히 에너지 부문의 HPC 개발과 클라우드 컴퓨팅의 발전에 심오한 영향을 미쳐 현대 기술의 지형을 형성했습니다.

이제 무어의 법칙이 종말에 가까워지고 있다는 것이 잘 알려져 있습니다. 공식화 이후 예측 모델에 사용되는 컴퓨팅 성능의 양이 약 1조 배 증가했으며 이러한 고성능 모델을 더욱 개선하려면 기하급수적으로 더 많은 컴퓨팅 성능이 필요합니다. 그렇지 않으면 필요한 정확성 향상 효과가 줄어들 것입니다. 그러나 비용이 증가하고 HPC 컴퓨팅과 관련된 반도체 칩의 수가 늘어나면서 사용 가능한 공간이 줄어들면서 석유 및 가스에서 재생 에너지에 이르기까지 에너지를 포함한 모든 부문은 새로운 딜레마에 직면해 있습니다.

McKinsey는 다음과 같이 추정합니다. 전 세계 전력 소비량 3배 증가 에너지 공급업체는 에너지를 보다 지속 가능하게 생성, 저장 및 소비자에게 전달할 수 있는 신기술 개발에 노력하고 있습니다. 기후 변화의 영향으로 에너지 사용과 에너지 낭비를 줄이는 것이 시급해짐에 따라 에너지 산업은 규모에 따른 영향력과 성과를 창출하기 위해 혁신을 가속화하고 있습니다. HPC가 지원하는 인공 지능(AI), 고급 분석, 2050D 이미징 및 사물 인터넷(IoT)은 모두 에너지 생산에 기여하여 보다 지속 가능한 경로로 보다 원활하게 전환할 수 있도록 합니다.

에너지 분야의 실제 HPC
석유 및 가스 산업에서 HPC는 현대 과학 연구에 광범위하게 사용되고 있으며, 일기예보, 지진 영상, 유전자 분석 등 적용할 수 있는 분야가 지속적으로 늘어나고 있습니다. 이제 석유 추출에서 HPC를 활용하여 프로세스 효율성과 정확성을 향상시킬 수 있으며, 광산 회사는 막대한 비용을 절감하여 이 시장에서 더 큰 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다.

슈퍼컴퓨터에서 실행되는 고급 알고리즘은 엄청난 양의 데이터를 처리할 수 있으므로 지구과학자는 더 높은 정확도와 해상도로 상세한 지하 지도를 만들 수 있습니다. 이 기능은 탐사 노력의 성공률을 높이고 시추 위험을 줄이며 자원 추출을 최적화합니다. 또한 HPC는 저장소 시뮬레이션을 용이하게 하여 엔지니어가 지하 구조물 내 유체 흐름 동작을 예측할 수 있도록 해줍니다. 다양한 생산 시나리오를 시뮬레이션함으로써 기업은 유정 배치, 추출 기술 및 저수지 관리 전략을 최적화할 수 있습니다. 또한 이러한 시뮬레이션은 수력 파쇄와 관련된 지리학적 복잡성을 이해하는 데 도움이 되므로 더욱 안전하고 지속 가능한 추출 작업이 가능해집니다.

HPC는 또한 날씨 패턴, 에너지 수요 변동 및 그리드 운영 모델링에서 재생 에너지 부문에 큰 영향을 미치고 있습니다. HPC로 구동되는 기상 예측 모델은 재생 에너지 발전 잠재력을 정확하게 예측하여 유틸리티 기업이 태양광 발전과 풍력 발전을 그리드에 통합하는 것을 최적화하는 데 도움을 줍니다. 수요 패턴에 따라 발전을 조정함으로써 전력망 운영자는 대규모 사물 인터넷(MIoT)을 통해 전력망 안정성을 강화하고 제한을 최소화하며 재생 가능 에너지 사용을 극대화할 수 있습니다.

또한 HPC는 화력발전소, 원자로, 스마트 그리드 등 발전 및 배전 시스템의 최적화에 기여합니다. 고급 시뮬레이션 도구를 사용하면 엔지니어는 보다 효율적인 터빈, 보일러 및 냉각 시스템을 설계하여 에너지 손실과 환경 영향을 줄일 수 있습니다. 또한 HPC가 지원하는 실시간 모니터링 및 제어 시스템은 그리드 탄력성을 향상시켜 정전, 변동, 심지어 사이버 위협에도 신속하게 대응할 수 있도록 해줍니다.

확장성이 핵심이었습니다
무어의 법칙에 따른 확장성과 비용 효율성은 클라우드 컴퓨팅 개발에 큰 영향을 미쳤습니다. 더 많은 트랜지스터를 칩에 담는 능력으로 인해 하드웨어가 더욱 강력하고 저렴해졌으며, 클라우드 서비스 제공업체는 클라우드 컴퓨팅이 가상화 및 주문형 리소스 할당 원칙을 활용하여 저렴한 비용으로 강력한 컴퓨팅 리소스를 제공할 수 있게 되었습니다. 무어의 법칙을 뒷받침하는 기술과 혁신은 클라우드 제공업체가 인프라를 지속적으로 개선하여 에너지 기업이 필요에 따라 확장하거나 축소할 수 있는 능력을 제공할 수 있도록 지원했습니다.

또한, 반도체 기술의 급속한 발전은 클라우드 서비스 혁신을 가속화하고 있습니다. 클라우드 제공업체는 최신 하드웨어 발전을 활용하여 사용자에게 새롭고 향상된 서비스를 제공할 수 있습니다. 이러한 지속적인 혁신 주기는 클라우드 플랫폼의 민첩성을 향상시켜 변화하는 기술 환경에 적응할 수 있도록 해줍니다.

HPC와 클라우드의 성장은 Moore의 예측과 일치하지만 물리적 한계와 소형화로 인한 수익 감소와 같은 과제에 직면해 있습니다. 트랜지스터가 원자 규모에 접근함에 따라 발전 속도를 유지하기 위해 양자 컴퓨팅과 같은 대체 기술이 필요할 수 있습니다.

무어의 법칙의 의미
그렇다면 우리가 사용 가능한 계산 능력의 한계에 거의 도달했다고 생각하는 것은 용서받을 수 있는 것 같습니다. 그러나 반드시 그런 것은 아닙니다. 효율성과 결과를 개선하기 위해 필요한 도구를 모두 사용하여 더 효율적으로 작업하는 한 클라우드는 계속해서 모든 부문에 걸쳐 HPC의 영향을 실현하는 주요 촉매제가 될 것입니다.

그 중 대부분은 교육과 자금 조달에 달려 있지만 중요한 것은 진정한 힘이 어디에 있는지, 페타바이트 규모의 데이터가 밀리초 단위로 처리되는 위치를 이해하는 것입니다. 이는 우리 보고서에도 반영되어 있습니다. 'HPC 믹스에 클라우드 통합', 여기서 HPC와 클라우드에 대해 더 자세히 설명합니다.

시간이 지남에 따라 필요한 지원의 성격이 변화함에 따라 요구사항도 진화할 것입니다. 그러나 중요한 것은 에너지 부문이 HPC와 함께 발전함에 따라 HPC의 이점을 실현하기 위해 최적의 사용과 전력을 확보하기 위한 지원이 필요하다는 것입니다. 그리고 모든 것에도 불구하고, 무어의 법칙은 여전히 ​​에너지 부문에서 운영자의 효율성을 높이고 소비자의 손끝에 더 큰 힘을 제공하기 위해 계산 능력을 강화하는 새로운 방법을 모색하도록 안내하고 있습니다.

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• 출처: https://envirotecmagazine.com/2024/02/19/comment-the-energy-sector-will-continue-to-thrive-through-hpc-even-as-moores-law-comes-to-an-end/