미국, 민ㆍ관 합동 컨소시엄 구축 후 슈퍼컴퓨터 보유 연구소 속속 동참
수십~수백 PF급 슈퍼컴퓨터 동원해 코로나19 백신ㆍ치료제 개발 지원
전 세계가 코로나19와 사투를 벌이고 있는 가운데 미국이 코로나19 백신과 치료제 개발에 슈퍼컴퓨터 역량을 총동원하고 있다.
미국은 1초에 수십 경번을 연산할 수 있는 능력을 지닌 슈퍼컴퓨터를 가장 많이 보유하고 있는 슈퍼컴 강국이다. 세계에서 가장 빠른 컴퓨터도 미국에 있다. 미국 에너지부 산하 오크리지국립연구소에 있는 '서밋(Summit)'이다. 최대 연산 속도가 207페타플롭스(초당 20경7000조번)에 이른다. 두번째로 빠른 슈퍼컴퓨터인 '시에라(Sierra)'도 미국 캘리포니아주 로렌스 리버모어국립연구소가 보유하고 있다.
미국은 여기에 그치지 않고 엑사플롭(ExaFlop)급 최고속 슈퍼컴퓨터 '오로라(Aurora)'도 내년 가동 계획으로 개발하고 있다. 시카고 서부에 위치한 아르곤국립연구소 단지에 설치할 예정인 '오로라'는 연산능력이 초당 100경번 이상이다.
6일 HPCwire 등 외신에 따르면 지난달 미국 정부가 민ㆍ관 합동으로 ‘코로나19 고성능 컴퓨팅 컨소시엄’을 구축한데 이어 최근 에너지부(DOE) 산하 국립연구소들이 관련 시설과 인력을 포함한 핵심자원을 코로나19와의 전쟁에 속속 투입하고 있다.
그만큼 빠른 시일 내에 코로나19를 정복할 백신과 치료제를 만들어내겠다는 의지가 강하다는 의미로 읽힌다.
슈퍼컴퓨팅 관련 시설이 몰려 있는 로렌스 버클리 국립연구소(Berley Laboratory, Berkeley Lab)는 백신과 치료법 개발 촉진을 위한 전폭적인 지원에 나섰다. 또 고도광원연구소(ALS)는 원격 접속 모드에서 외부과학자들과 빔라인을 활용해 코로나19를 유발하는 바이러스의 비감염 단백질 성분에 대한 구조적 생물학적 연구를 추진하기로 했다.
분자 파운드리(Molecular Foundry)는 스탠포드 그룹과 함께 코로나19에 대응해 항바이러스제 또는 항바이러스제 자체의 패키지 역할을 할 수 있는 펩티도모메틱 폴리머 즉, 페프토이드를 합성하는 역할을 한다.
미국 내 대학 실험실과 과학자들이 사용하는 컴퓨팅 시스템을 운용하는 국립 에너지 연구 과학 컴퓨팅 센터(NERSC)도 크레이(Cray) XC40급 슈퍼컴퓨터 '코리(Cori)'에 코로나19 관련 연구 프로젝트를 진행하는 전용 대기열을 설정했다. 에너지 과학 네트워크(ESnet)도 과학자들이 NERSC 슈퍼컴퓨터 접속을 원활하게 하도록 고대역폭 접근을 제공할 예정이다.
첨단 바이오 연료와 바이오 제품 공정 개발 유닛(ABPDU)도 항바이러스 개발에 한시적으로 참여했다. 공동게놈 연구소(JGI)의 고성능 자동화 전문가들도 UC 버클리 혁신게놈 연구소 활동에 동참했다.
마이크 위더렐 버클리 연구소장은 "연구소 커뮤니티의 많은 사람이 코로나19 바이러스 퇴치에 기여하고 싶어 한다"며 "목표는 우리의 고유한 자원을 사용해 시간에 민감한 코로나19 연구에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 영역을 식별하는 것“이라고 강조했다.
브룩헤이븐 국립연구소에서는 코로나19를 유발하는 바이러스의 주요 특징과 치료약 및 백신 개발에 도움을 줄 수 있는 인간 세포와의 상호작용을 이해하기 위한 연구를 진행하고 있다.
연구소 과학자들은 가장 유망한 약물과 백신 후보를 식별하기 위한 실험과 계산 방법을 시도하고 있으며, 다른 과학자들이 전 세계의 최신 개발현황을 따라잡을 수 있는 툴을 개발하고 있다. 코로나 관련 1만5000편의 논문 내용을 쉽게 찾을 수 있는 자연어 처리 프로그램도 개발 중이다.
이 연구소의 코로나19 관련 연구개발 실무 총괄 및 에너지부 산하 국립 연구소 코로나19 연구 조정 역할을 담당하고 있는 브룩헤븐랩의 NSLS-II(National Synchrotron Light Source) 존 힐 국장은 "브룩헤븐랩은 코로나19 세계 대유행에서 과학적이고 전달력이 강한 가장 시급한 문제를 해결하기 위한 탁월한 자원을 보유하고 있다"고 말했다.
이 연구소 과학자들은 바이러스-단백질 주머니나 바이러스가 결합하는 세포 표면 수용체에 들어맞는 작은 분자를 찾는 연구를 진행 중이며 스토니 브룩 대, 아르곤 국립 연구소(ANL), 럿거스 대, 오크리지 국립 연구소(ORNL), 텍사스 대 등의 과학자들과 협력하고 있다.
브룩헤이븐랩 컴퓨터과학 이니셔티브(CSI)의 커스틴 클레즈 반 댐 소장은 "이번 연구의 목적은 바이러스 수명 주기에서 중요한 역할을 하는 단백질을 모델링해 유망한 약물 대상을 파악함으로써 항바이러스제 개발을 가속화하는 것"이라고 말했다.
과학자들은 미국 전역의 슈퍼컴퓨팅 자원을 사용해 코로나19 바이러스에 있는 "스파이크" 단백질과 인간의 폐 세포에 있는 수용체 사이의 상호작용을 차단할 수 있는 분자를 확인하는 시뮬레이션을 실행할 계획이다.
로렌스 리버모어 미국 국립연구소(LLNL)도 최근 슈퍼컴퓨터를 활용해 코로나19 치료제로 활용할 수 있는 항체 약물 후보물질을 20개로 압축해 냈다.
NVIDIA도 코로나19 고성능 컴퓨팅 컨소시엄에 참여하기로 결정했다. NVIDIA 컴퓨터 과학자 태스크포스는 분자생물학, 의료영상, 유전학, 컴퓨터 유체역학 및 시각화 분야에서 쌓아온 10년 이상의 전문지식과 슈퍼컴퓨터의 처리량 최적화에 대한 기술력을 제공한다.
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