中 연구진, GPU 성능 800배 높이는 혁신 알고리즘 개발

중국 선전 MSU-BIT 대학 연구팀이 소비자용 GPU의 성능을 최대 800배 향상하는 혁신적인 알고리즘을 개발했다. 이번 기술은 항공우주, 토목공학 등 다양한 산업 분야의 복잡한 재료역학 문제 해결에 적용될 것으로 기대된다.

30일(현지시각) 중국 계산역학 저널에 따르면, 양양(Yang Yang) 부교수 연구팀은 페리다이나믹스(PD) 이론의 계산 효율을 획기적으로 개선하는 'PD-General' 프레임워크를 개발했다. 이 기술은 엔비디아의 CUDA 프로그래밍 기술을 활용해 GPU의 구조를 심층 분석하고, 알고리즘 설계와 메모리 관리를 최적화한 것이 특징이다.

연구팀이 개발한 알고리즘을 소비자용 엔비디아 GeForce RTX 4070에 적용한 결과, 기존 직렬 프로그램 대비 최대 800배, 병렬 프로그램인 OpenMP와 비교해도 100배 빠른 처리 속도를 보였다. 수백만 개의 입자가 포함된 시뮬레이션에서 4000개의 반복 단계를 5분 만에 완료했으며, 가장 복잡한 2차원 단축 인장 문제에서도 2분 이내에 6985만 번의 반복 계산을 처리했다.

양양 부교수는 "이번 기술로 일반 가정용 GPU를 사용해 기존에 며칠 걸리던 계산을 몇 시간 또는 몇 분으로 단축할 수 있게 됐다"며 "페리다이나믹스 연구에서 중요한 진전"이라고 평가했다.
페리다이나믹스는 균열, 손상, 파괴 등 복잡한 물리적 문제를 해결하는 최신 이론이다. 특히 재료의 손상을 모델링하는 데 뛰어나 항공우주, 토목공학, 군사 분야 등에서 널리 활용된다. 그러나 높은 계산 복잡성으로 인해 대규모 시뮬레이션에서는 메모리 사용량이 많고 처리 속도가 느린 등의 한계가 있었다.

이번 기술은 항공우주 분야에서 충돌 시 항공기 재료의 균열 전파를 모델링하고, 토목공학에서는 지진 발생 시 교량이나 건물의 손상 진행을 시뮬레이션하는 데 활용될 수 있다. 또한, 군사 장비 개발을 위한 탄도 및 폭발 연구에서도 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

연구팀은 GPU 하드웨어의 지속적인 발전에 따라 PD-General 프레임워크의 성능이 더욱 향상될 것으로 전망했다. 이를 통해 더 복잡한 기계 문제 해결과 새로운 응용 분야 개척이 가능할 것으로 기대된다.

특히 이번 기술은 미국의 제재 대상이 아닌 일반 소비자용 GPU를 활용할 수 있어, 중국 산업계의 광범위한 활용이 가능할 것으로 보인다. 이는 미·중 기술 경쟁이 심화하는 가운데 중국이 독자적인 기술력을 확보하는 의미 있는 성과로 평가받고 있다.


신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com