MatSQ, 신소재 분야의 새로운 시뮬레이션 환경 제공한다
MatSQ, 신소재 분야의 새로운 시뮬레이션 환경 제공한다
  • 김민오 기자
  • 승인 2019.09.16 16:10
  • 댓글 0
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버추얼랩, 클라우드 기반 신소재 분야 연구의 혁신 준비 완료
이민호 대표
이민호 대표 / 사진 재배포 금지

 

소재와 부품 분야에서 시작해, 가열되고 있는 한-일 간 경제 전쟁이 이제 산업 전반으로 확산되고 있는 분위기는 우리나라 신소재 분야의 경쟁력에 대한 현실적 평가로 이어지고 있다. 대한민국의 기술력이 일본을 확실하게 뛰어넘는 순간은 언제가 될 것인가. HPC 및 소재 시뮬레이션 기업 버추얼랩(대표 이민호)은 SaaS 분야에서 대한민국의 희망적 미래를 이끌어 갈 작지만 강한 스타트업이다.

이 회사의 웹 기반 소재 시뮬레이션 플랫폼 ‘머터리얼스 스퀘어(Materials Square : MatSQ)’는 간편하면서도 검증된 시뮬레이션 환경을 제공한다. 기존 소재 설계 프로그램은 최소 수천만 원 대의 서버와 소프트웨어 설치가 필요했지만, 이 회사의 시스템은 웹브라우저만으로 연구 수행이 가능하다. 또 사용자 친화적이고 직관적인 인터페이스로 사용자가 쉽게 시뮬레이션하고 결과도 간편하게 확인할 수 있도록 디자인됐다.

3D 그래픽 인터페이스의 다양한 시각화 옵션을 통해 소재 설계에 필요한 원자스케일의 복잡한 구조를 쉽게 설계할 수 있다. 뿐만 아니라 연구자가 직접 고성능 컴퓨터(High Performance Computer)를 구축, 운영할 필요 없이 클라우드 서버를 통해 계산을 수행할 수 있으며, 요금은 오로지 계산 수행 시간에 따라 부과되는 합리적 방식이다. 결과 후 처리와 같은 필수 기능 역시 별도의 비용 없이 무료로 제공한다. 무료 기능은 앞으로도 계속 추가될 계획이다.

버추얼랩은 AWS의 기본 컴퓨팅 서비스인 '아마존 EC2(Amazon Elastic Compute Cloud)'와 스토리지 서비스인 '아마존 S3(Amazon Simple Storage Service)'를 사용해, MatSQ를 통한 사용자 컴퓨팅 요청을 아마존 EC2 인스턴스에 자동적으로 분산할 수 있도록 구성했다.

함께 제공되는 무제한 클라우드 HPC 서비스 맥스플롭스(MAXFlops)는 AI 기반 R&D를 위한 훈련 데이터(Training set)의 신속한 확보 등 최신 연구 트렌드에 가장 빠르게 대응할 수 있는 최적의 시뮬레이션 환경을 제공한다. 무제한 컴퓨팅 서버 풀에서 대기 없이 2,000개 이상 작업을 동시에 실행할 수 있어 On-premise HPC로 처리가 어려운 대량의 작업을 신속하게 처리할 수 있다. 설치 공간과 유지 보수 등의 걱정도 물론 없다.

이민호 대표에 의하면 버추얼랩의 클라우드 기반 SaaS(Software as a Service) 시뮬레이션 서비스와 클라우드 기반 고성능컴퓨터(HPC)를 활용하면 900일 걸려 얻을 수 있던 데이터를 단 3일 안에 얻을 수 있다고 한다. 클라우드가 소재 연구의 새로운 장을 열고 있는 셈이다.

한편 최근 선보인 MatSQ 버전 3.0은 보다 직관적인 사용자 환경과 다양한 기능을 제공한다. 기존보다 더 사용하기 쉬운 사용자 환경을 통해 시뮬레이션 경험이 없는 연구자들도 보다 쉽게 시뮬레이션을 도입할 수 있으며, 한/영버전의 사용 설명서와 매주 제공되는 Weekly Tip, 실시간 채팅 지원등을 제공한다. 뿐만 아니라, 한국 사용자의 경우, 각 연구자별 최적화된 사용자 교육을 통해 누구나 원자 스케일의 시뮬레이션을 손쉽게 사용할 수 있도록 지원하고 있으며, 최근에는 대학원/출연연의 석/박사 연구원 뿐만 아니라 고등학생을 대상으로 소재 시뮬레이션 강좌를 운영한 바 있다.

2019나노코리아 / 사진제공 버추얼랩
2019나노코리아 / 사진제공 버추얼랩

 

"미래 신소재 연구, 클라우드에 달렸다"

버추얼랩은 올해로 창업 3년차를 맞는다. 현재는 KIST가 출자한 한국기술벤처재단의 창업지원사업과 서울시 서울창업성장센터 지원사업에 선정되어 서울 KIST캠퍼스내 홍릉벤처밸리 창업보육센터에 입주해 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 계산과학연구센터 출신인 이민호 대표는 “전구의 필라멘트에 적합한 소재를 찾기 위해 수많은 시행착오를 반복하였던 에디슨 시대와는 달리, 첨단 공정과 분석장비가 투입되는 지금의 소재 개발 환경에서 시행착오기반의 연구개발에는 천문학적인 비용과 시간, 위험부담이 따를 수 밖에 없는데, 클라우드를 기반으로 보다 손쉽게 고성능 컴퓨팅을 이용할 수 있는 지금의 연구환경은 시뮬레이션을 통해 이러한 연구개발 부담을 획기적으로 낮출 수 있다”고 말한다. 실험의 경우 한 사람이 동시에 진행할 수 있는 실험의 수가 제한적이지만, 클라우드를 통해 사실상 무제한의 컴퓨팅 자원을 공급받을 수 있는 시뮬레이션은 이러한 시행착오(Trial & Error)의 상당수를 컴퓨터를 통해 동시에 진행할 수 있기 때문이다.

이민호 대표는 슈퍼 컴퓨팅과 클러스터링 분야 전문 기업 클루닉스에 입사해 HPC 분야에 몸을 담았다가 소재관련 연구를 위해 대학원에 진학해 본격적으로 이 분야를 연구했다.

대학원에서 소재 시뮬레이션을 이용하여 연구를 하다 보니 시뮬레이션 소프트웨어의 전/후처리 과정과 고성능 컴퓨팅이 시뮬레이션을 이용한 연구개발에 필수적이지만 상당수의 소재 연구자들이 리눅스 기반의 연구 환경과 데이터의 전/후처리과정이 익숙하지 않아 많은 어려움을 겪는 것을 보았고, 직관적으로 사용할 수 있는 시뮬레이션 플랫폼으로 이러한 어려움을 극복할 수 있을것이라는 아이디어로부터 지금까지 9년 동안 시뮬레이션 플랫폼을 개발해 오고 있다.

이민호 대표는 “전문 장비와 같은 사용자 환경이 아닌, SNS와 같이 우리가 익숙하게 사용하는 웹 서비스와 같은 편안한 사용자 환경으로 제공되는 Materials Square는 소재 연구자들이 본인이 연구하고 있는 물질을 간편하게 설계하고, 별도의 서버 구입/운영 부담 없이 무제한의 HPC를 사용할 수 있는 연구 환경을 제공한다. 이를 통해, 기존 시뮬레이션 경험이 없는 소재 연구자들도 시뮬레이션을 통해 연구 효율성을 획기적으로 높일 수 있다”고 말하며 “이제 연구자들은 리눅스나 프로그램 설치와 같이 복잡한 IT 기술에 대해 별도의 시간을 투자할 필요 없이, 자신의 일에만 집중할 수 있다.”고 힘주어 말한다.

 

-이하 버츄얼랩 기사 영문 번역-

이미지제공 버추얼랩
이미지제공 버추얼랩

 

Virtual Lab, Ready to Innovate Cloud-Based Research on New Materials

MatSQ, a New Simulation Environment for New Materials

The Korea–Japan economic war being heated from the fields of materials and components is extending to the whole industry, and the competitiveness in the new material field is realistically assessed. When will the technology of Korea far surpass that of Japan?Virtual Lab (CEO: Lee Min-Ho), specializing in high-performance computer (HPC)and material simulation, is a small but strong start-up that will lead the bright future of Korea in the SaaS field.

Its “Materials Square (MatSQ),”a web-based material simulation platform, provides a convenient and proven simulation environment. The existing material design programs need the installation of expensive servers and software worth at least tens of thousands of dollar. In contrast, MatSQ needs only a web browser for research. With its user-friendly and intuitive interface, users can easily simulate their researches and check their results.

In addition, various visualization options in the 3D graphical interface enable the easy material design of a complex atomic scale structure.

Researchers can also make calculations through the cloud server without the construction and operation of HPC, and its charging system is reasonable because they need to pay for the service depending on their calculation time. Essential functions such as post-processing are free, and this company plans to continuously increase free functions.

Virtual Lab uses “Amazon Elastic Compute Cloud (EC2),”a basic computing service of AWS, and “Amazon Simple Storage Service (S3),” a storage service, to automatically distribute user computing requests to the EC2 instance through MatSQ.

MAXFlops, an unlimited cloud HPC service, which is provided together with MatSQ, presents an optimized simulation environment that enables the quickest response to the latest research trends such as immediately securingthe training set for AI-based R&D. Over 2,000 jobs can be simultaneously processed without waiting in the unlimited computing server pool. Thus, massive jobs that are difficult to be handled through the on-premise HPC can be rapidly processed without worrying about its installation space and maintenance.

According to Lee, you can get the data that are typically obtained for 900 days in just 3 days through the Virtual Lab’s cloud-based Software as a Service (SaaS) simulation serviceand cloud-based HPC. This shows that the cloud opens a new chapter for material research. Meanwhile, the recently releasedMatSQ 3.0provides a better intuitive user environment with diverse functions.

Researchers without any experiences in simulation can easily introduce simulation under the easier user environment. Virtual Lab also provides the user guide in Korean/English, weekly tips, and real-time chatting service. In addition, for Korean users, this company offers a user education program optimized for each researcher to ensure that all people can easily use an atomic scale simulation. Furthermore, Virtual Lab recently runs simulation classes for high school students as well as master’s and doctoral researchers of graduate schools and funded research institutes.

Future Research on New Materials:The Key is the Cloud!

It has been three years since Virtual Lab was founded. This company is located at the Venture Incubation Center of Hongreung Venture Valley of the Korea Institute of Science and Technology (KIST) in Seoul after being selected for the venture support project of the Korea Techno-Venture Foundation funded by KIST and the support project of the Seoul Venture Growth Center. Lee Min-Ho, CEO of Virtual Lab, who was a member of the Computational Science Research Center of KIST said,“The current research and development based on trials and errors under the recent material development environment that requires state-of-the-art processes and analysis equipment is very different from the Edison era when he repeated trials and errors to find a material proper to filament of lamp. The recent research environment needs astronomical amounts of money and time, and to take risks. However, with easy use of high-performance computing based on the cloud,the research environment can remarkably decrease the burden of research and development through simulation.”In terms of experiments, the ones conducted by one person is limited. However, simulations with unlimited computing resources in the cloud allow trials and errors through computers simultaneously.

While in graduate school, Lee conducted research on materials in earnest after joining Clunix, a company that specializes in supercomputing and clustering, and working in the HPC field. While researching material simulation at the graduate school, he felt that many material researchers were not familiar with theLinux-based research environment and pre- and post-processing of data as well as had a difficult time conducting research even though the pre- and post-processing of simulation software and high-performance computing were essential for simulation-based research and development. Since then, he has developed a simulation platform with a thought that the difficulty would be overcome through an intuitive simulation platform for the past nine years.

Lee also said,“Materials Square gives a convenient user environment such as a web service we comfortably use like SNS rather than a user environment with technical equipment, and allows material researchers to easily design material and use HPC limitlessly without any burden of purchasing/operating a server. Thus, material researchers who have no experience in simulation can remarkably increase their research efficiency through simulation.” Continuously, “Now, researchers can concentrate on their research without additional investment of time for using complex IT like Linux or program installation,” he stressed.


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