이탈리아의 최대 석유회사 ENI는 HPE가 공급한 최신 GPU 하이브리드 시스템인 HPC4로 그린 데이터 센터(Green 데이터 Center)의 연산력을 확장했습니다. 테슬라(Tesla) GPU 가속기 3,200개를 내장한 HPC4는 석유 탐사 및 가스 탐사 활동 관리에 혁명을 가져올 전망입니다.
지하 탐사
석유와 천연가스로 대표되는 탄화수소의 발견과 확보는 무척 어려운 일입니다.
새로운 탄화수소 매장지를 발굴하기 위해 여러 기법이 만들어졌는데요. 주요 기법으로는 지하 지진파 이미지(seismic imaging)를 꼽을 수 있습니다. ENI사는 지난 15년간 자체 R&D 자원을 활용하여 지질 연구, 지구물리연구를 위해 첨단 완전 일체 애플리케이션들을 개발해 왔습니다. 이방성(anisotropic) 역-시간 구조보정(reverse time migration, RTM)의 자체 실행은 지진파 이미지 부문에서 가장 연산집약적인 애플리케이션 중 하나입니다.
RTM 알고리즘은 여러 수신기를 사용해 지표에서 기록한 계측 수치를 바탕으로 지구의 지하 이미지를 정확하게 생성해냅니다. 지진파가 어떻게 암석 층을 통과해 “전진”하는지 모델링을 함으로써 이미지를 만드는데요. 이 연산은 10-15 킬로미터 깊이로 수백 평방 킬로미터 규모에 달하는 3D 입방형 그리드를 바탕으로 이루어집니다. 그 결과, 동일한 크기의 3D 지하 이미지가 약 10-25미터에 수십억 화소급으로 구현됩니다.
이 이미지는 지질학자, 지구물리 학자들이 탄화수소를 찾는데 사용되는데요. 역-시간 구조보정(reverse time migration)이라는 이름은 시간 도메인을 지칭하지만, 이 기법으로 얻는 깊이 값(depth value)은 시추 코어 시료에서 나오는 구체적인 암석 층 데이터에 비견할 수 있습니다.
이방성 RTM는 굴곡이 심한 지하 구조, 지진파 산란이 심한 편인 암염 지형 등 지질학적 특성이 아주 복잡한 곳에서 지하 탐사를 하기에 아주 유용한 기술입니다. 이처럼 복잡한 지질 환경에서는 이방성 RTM에 비해 정확도가 낮은(연산량이 적은) 기법들로 얻은 결과는 신뢰도가 낮습니다. 이 때문에 탄화수소 매장 추정지가 잘 보이지 않거나, 아예 놓치게 됩니다.
최근까지만 해도 이방성 RTM 사용은 심해 탐사, 암염층 하부 환경으로 제한되었고 저주파 지진파 데이터 처리에 사용되었습니다.
이런 제약은 RTM을 전통적인 클러스터에서 구동 할 때 소요되는 시간과 연산 비용 때문에 발생하는데요, 이미지 화질과 결과의 정확도에 큰 영향을 미칩니다.
하지만, ENI는 GPU-가속 연산을 통해 이방성 RTM 프로세스를 이전에 비해 4-5배 더 빠른 속도로 구현했는데요. 이제 첨단 기법인 이방성 RTM 프로세스를 까다로운 지질 환경에서도 고주파로 사용할 수 있습니다.
고주파에서 이방성 RTM 구현은 아주 중요합니다. 연산 복잡도를 기하급수적으로 성장시키면서도, 선명도, 정확도, 세밀함을 개선시킵니다. ENI는 고화질, 고속 지진파 이미지와 지질 데이터를 결합한 단일 HPC 플랫폼을 통해 탄화수소 매장지 탐사와 매장량 관리에 사용할 수 있는 강건한 지질 모델을 구현해냈습니다.
세계 최강의 산업용 연산 시스템
현재, ENI가 구동한 HPC4 슈퍼컴퓨터는 밀라노 인근 지역인 페레라 에르보뇨네(Ferrera Erbognone)에 소재한 ENI의 그린 데이터 센터에 자리 잡고 있습니다. ENI는 HPC4 출범으로 연산력을 4배 확대하고 자사의 HPC 인프라스트럭처를 세계 최강의 산업용 연산 시스템으로 만들었는데요.
엔비디아 테슬라 K80 GPU를 채택한 기존 시스템에 더해, 엔비디아 테슬라 P100 GPU 가속기3,200대를 채택하여, ENI의 최대 연산력은 22.4 페타플롭스에 달합니다. HPC3 슈퍼컴퓨터와 더불어 HPC4는 ENI의 디지털 트랜스포메이션(Digital Transformation) 프로세스를 지원하고 석유, 가스전의 탐사 및 개발 단계를 가속화시키고, 운영 프로세스에서 생성된 빅 데이터 관리를 개선시킵니다.
루카 베르텔리(Luca Bertelli) ENI 탐사 책임자는 “2013년에 하이브리드 클러스터를 사용하면서 석유 가스 기업 최초로 슈퍼 연산을 시작했습니다. 2014년에는 석유 가스 부문에서 최고의 HPC 활용을 인정받아 HPC와이어(HPCwire)에서 상도 받았습니다. 처음부터 지금까지 ENI의 모든 HPC 시스템은 독자 개발한 첨단 지진파 이미지 알고리즘의 성능을 강화하는 강력하고 에너지 효율적인 머신 구현이라는 하이브리드 아키텍처 철학을 고수하며 구현되었습니다.
엔비디아의 테슬라 GPU-가속 연산 플랫폼은 첨단 지진파 이미지 작업을 더 빠르고 정확하게 처리하며 ENI의 탐사 활동에 큰 조력자의 역할을 해왔습니다. ENI는 GPU-가속 연산 덕분에 경쟁우위를 확보하고, 시장출시(Time to Market)를 가속화하여 전체 업스트림 사이클을 단축할 수 있었습니다.”라고 말했습니다.