넘버스
넘버스
또한 이 보고서는 상호운용성 기준 또는 프로토콜 자체의 한계, 독립체들 사이의 워크플로 및 정책 차이, 정보 차단, 기술 요건 등의 내재적인 단점을 지적했다.
의료 기록 상호운용성을 추구하는 무역 협회인 CWHA(CommonWell Health Alliance)와 공통 상호운용성 프레임워크를 수립하기 위해 설립된 케어퀄리티(Carequality) 등 2곳의 선두 HIE(Healthcare Information Interchange)가 EHR 공급업체의 지원을 받아 데이터 교환을 위한 탄탄한 산업 기초를 수립하는데 성공했다.
IDC IT 혁신 전략 연구 책임자 뮤타즈 세게위는 "이를 통해 다소 제한된 쿼리(Query) 기반 데이터 교환의 형태가 쉬워지고 있다"고 말했다. 세게위는 안전한 환자 정보를 온라인에서 검색하는 기능을 언급했다. 세게위는 "부족하지는 않다고 생각하지만 장기적으로 의료정보 교환을 수행할 수 있는 기관의 수에는 한계가 있다고 생각한다"고 말했다.
문제가 다면적이긴 하지만 주로 의료시설과 산업 전반에 걸쳐 통합된 데이터 표준, 프레임워크, 프로토콜의 부재 때문에 발생한다. 세게위는 "EHR 시스템과 인터페이스의 다양성, 데이터 소스, 워크플로의 균일성이 중요하다"며, "이는 어려운 문제다"고 설명했다.
'유일한 진실의 근원'인 블록체인
블록체인은 승인된 사용자 그룹들 사이에서 공유할 수 있어 그룹의 모두가 실시간에 가깝게 최신 데이터를 확인할 수 있는 투명한 전자식 원장이기 때문에 환자 데이터 발견을 광범위하게 개선할 수 있다.
또한 다양한 EHR 제공자로부터 얻은 평생 임상 기록을 통합하기 위해 모든 주요 EHR에서 사용할 수 있는 일련의 표준인 개방된 API 호환 FHIR(Fast Healthcare Interoperability Resources) 인터페이스도 활용할 수 있다. 또한 FHIR 인터페이스는 환자가 여러 EHR 시스템에서 데이터를 뽑을 수 있는 모바일 애플리케이션인 애플의 새로운 헬스 레코드(Health Record)의 핵심이다.
IDC는 메시 네트워크로 기능한 블록체인은 임상 데이터 분산을 가속화할 수 있으며 FHIR을 이용해 데이터 형식, 환자 프로필, 코딩 수준에서의 보안 인덱스를 표준화할 수 있다고 밝혔다. 세게위는 "데이터가 전달되는 방식 또는 데이터 규칙 또는 데이터를 다음 단계로 발전시킬 수 있는 것에는 실제로 영향을 끼치지 않는다. 이를 위한 격자 또는 뼈대 작업이다"고 말했다.
예를 들어, 블록체인은 다양한 영역에서 지원을 제공해 인구 보건, 임상 시험 연구, 의약품 공급망 무결성, 원격 감사, 청구 결정, 전문적인 자격인증에 대한 공유된 통계가 가능하다.
환자 진단이나 치료, 약물 처방, 시간 순서에 따른 보험료 지급 등의 모든 이벤트를 기록할 수 있을 뿐 아니라 이런 이벤트를 변경 불가능한 기록으로 저장할 수 있다. 블록체인을 통해 추가적인 데이터 포인트(Data Point)를 추가할 수 있지만 이전의 항목은 변경할 수 없다. 세게위는 "따라서 기본적으로 승인된 모두가 온라인 네트워크에서 데이터를 확인할 수 있는 단일한 '진실의 근원'을 제공한다"고 말했다.
세게위는 "블록체인은 언젠가 상호운용성이 실현될 수 있는 길을 닦는다. 더욱 잘 분산되어 있다. 더욱 분권화되어 있다. 더욱 영구적이고 투명하며 접근성이 높다"고 설명했다.
하지만 이런 일이 하룻밤 사이에 일어나지는 않을 것이며, 민감한 환자 데이터를 취급하는 방식에 대해 주의할 수밖에 없는 규제가 엄격한 산업에서는 더욱 그렇다. 세게위는 "의료 부문에서 핵심 기술로 널리 도입되고 있는 블록체인의 측면에서 훨씬 긴 시간이 소요될 것이다. 필수적인 워크플로우의 핵심이라는 측면에서 5~7년은 족히 소요될 것이다"고 말했다.
클라우드 도입, 블록체인에 대한 관심 촉발
PBM(Pharmacy Benefit Management) 클라우드 서비스업체인 Rx어드밴스(RxAdvance) CMO 존 스컬리는 "모두가 블록체인에 열광하고 있다고 생각한다. 도입은 기술적인 문제가 아니다. 규제가 엄격한 산업이기 때문에 기초를 마련하는 것이 중요하다"고 말했다.
PBM과 의약품 산업은 8,400억 달러 규모의 시장이지만 대부분 35년 전에 개발된 같은 기술을 사용하고 있다. 스컬리는 "AS400s 같은 메인프레임을 아직도 사용하며 녹색 화면 명령줄 코볼(Cobol) 프로그래밍이 아직도 사용된다"고 말했다.
Rx어드밴스는 제약업체, 의료계획 및 보험사들 사이에서 환급을 위한 결정 과정을 간소화하려 하고 있지만 현재 블록체인에 기초하지 않고 있다. 하지만 스컬리는 이 분산형 원장 기술이 5년 안에 자리잡을 것으로 보고 있다.
애플과 펩시콜라의 CEO를 역임한 바 있는 스컬리는 "규제 문제가 너무 많기 때문에 배치하지 않고 있다"며, "이는 쉽게 얻을 수 있는 부분이 아니다. 하지만 결국은 주류가 될 것이라는 사실은 알고 있다"고 말했다.
블록체인은 발생 지점부터 트랜잭션 완료 시까지 망가지지 않는 데이터 항목 체인을 생성할 수 있고 암호 기법을 통해 그 데이터를 보호할 수 있기 때문에 프라이버시 측면에서 엄청난 이점을 제공한다. 그리고 분명 더 효율적이다.
스컬리는 "의료 부문에서 점차 클라우드 기반의 시스템을 구축하기 때문에 블록체인이 더욱 필요할 것이다"면서, 블록체인이 존재하는 온라인 P2P 아키텍처를 언급했다.
아마존, 애플, 구글, IBM, 마이크로소프트 같은 대형 IT업체와 심지어 월마트 같은 대형 소매기업들이 의료 산업에서 주로 블록체인을 적용할 수 있는 방법에 대해 공격적으로 개발에 나서고 있다.
스마트 컨트랙트, 수동 프로세스 자동화
스마트 컨트랙트(Smart Contract)를 통해 수동 프로세스를 자동화할 수 있다. 블록체인은 사전에 결정된 규칙에 기초해 자체 실행되는 스크립트인 스마트 컨트랙트로 기능함으로써 상호운용성 문제 해결을 넘어 지금의 침체되고 고립된 의료 데이터 저장소로부터 가치를 창조할 수 있다.
예를 들어, 환자가 한 병원에서 서류를 작성하고 수 개월이 지난 후 다른 병원을 찾는 경우 스마트 컨트랙트는 환자가 통제할 수 있는 사전 설정 규칙에 기초해 환자 데이터 전송을 자동화할 수 있다.
세게위는 "제공자와 보험사는 환자가 간호 옵션 또는 치료 또는 개입에 적합한지 확인하는 과정인 사전 승인 및 가용성 확인 때문에 어려움을 겪을 수 있다"고 말했다. 미리 결정된 승인 규칙에 따라 스마트 컨트랙트는 환자의 기록을 확인해 해당 프로세스를 자동화할 수 있다. 블록체인 기반의 스마트 컨트랙트는 또한 의료 제공자, 환자, 보험사 모두가 치료가 수행되었음에 합의한 경우 치료비 결제를 자동화할 수 있다.
또한 표준 데이터 모델을 사용하는 투명한 플랫폼을 확보하면 EHR 시스템들 사이에서 가끔 발생하는 환자 데이터 차단 문제를 해결할 수 있다.
해당 산업이 이질적인 공급업체 플랫폼, 지리적으로 분산된 시설, 관련성이 없는 의료 기관들 사이에서의 데이터를 공유하는 EHR을 도입하도록 하는 하이테크법(HITECH Act of 2009)은 개선되었지만 데이터 투명성은 그렇지 못하다.
EHR 공급업체는 여전히 전매 특허 프로토콜을 사용해 각각의 시장을 고립시키고 있다. 즉, 모든 데이터가 동등하게 공유되지 않고 있다. 사실, 일부 공급업체는 데이터를 손쉽게 공유할 수 없도록 한 것에 대해 고발을 당했다.
세게위는 "해당 산업은 개방성 그리고 정보와 데이터를 교환하려는 의지 측면에서 더 적합하다"면서도, "하지만 경우에 따라 정보 차단 문제가 존재한다"고 말했다. 또한 블록체인을 통해 환자는 자신의 의료 정보를 더욱 잘 통제할 수 있게 되지만 전매 특허 시스템은 이를 억압하고 있다.
메디케어(Medicare) 및 메디케이드(Medicaid) 환급에 대한 현재의 미국 연방 지침에 따라 미국의 의료 제공자는 성과 목표 달성에 대한 보상을 받는다. IDC는 "하지만 의료 부문에서 가장 중요한 영향력을 행사하는 사람들(즉, 환자와 그 가족)이 대부분 데이터 수식에서 누락되어 있다"고 밝혔다.
환자는 다른 이점을 누릴 수 있다. 블록체인은 암호 화폐를 생성할 수 있기 때문에 환자가 데이터 공유의 유인으로써 디지털 토큰(Token)을 받을 수 있다.
의료 데이터 공유에 대한 보상
현재 마요 클리닉(Mayo Clinic)과 런던에 위치한 스타트업 메디컬체인 (Medicalchain)이 블록체인을 심각하고 고려하고 있으며, 향후 다양한 서비스를 개발하기 위해 협력하고 있다.
메디컬체인은 환자, 의료 제공자, 보험사가 EHR 정보 공유에 사용할 수 있는 블록체인 기반의 EHR 원장을 개발했다. 메디컬체인 플랫폼의 첫 애플리케이션은 환자가 의료 제공자와 원격으로 상담할 수 있는 마이클리닉닷컴(myclinic.com)이라는 원격 의료 서비스였다. 또한 이 플랫폼을 통해 연구원과 익명의 의료 데이터를 공유하고 메디컬체인의 암호 화폐인 메드토큰(MedToken)을 보상으로 받을 수 있었다.
Credit: Medicalchain
마이클리닉닷컴을 통해 환자는 의료 제공자와 원격으로 상담하고 익명의 의료 데이터를 연구원과 공유하며 그 대가로 메드토큰(MedToken)을 받을 수 있다.
3곳의 주요 캠퍼스를 보유하고 있고 70개 이상의 소형 병원을 소유한 마요 클리닉은 현재 EHR 보안을 위해 블록체인을 활용할 방안을 찾고 있지 않다. 현재 하나의 기념비적인 과업으로 하나의 통합된 의료기록 및 청구시스템을 출시하기 위해 상위 5개 EHR 제공자 가운데 하나인 에픽 시스템즈(Epic Systems)와 협력하고 있다.
마요의 대변인은 "우리는 의료 부문에서 블록체인 기술의 다양한 잠재적 이점을 연구해 데이터 트랜잭션의 효율성을 높이고 보안을 강화할 것이다. 최근 메디컬체인과 계약을 체결했기 때문에 연구는 아직 초기 단계이다"고 밝혔다.
마요 클리닉과의 협력 외에도 메디컬체인은 런던에 위치한 4곳의 병원에서 하이퍼레저(Hyperledger) 블록체인에 기초한 원격 의료 애플리케이션을 시범 운영하기 위해 준비하고 있다.
GMG(Groves Medical Group)가 첫 타자가 될 것이다. 이번 달, 그로브스에 등록된 환자들은 자신의 의료기록을 보존하고 이에 대한 액세스를 관리하는 무료 암호화폐 지갑(Cryptowallet)을 생성할 수 있게 될 것이다. 해당 플랫폼을 통해 의사들은 환자와 상담할 수 있고 환자들은 메드토큰을 이용해 원격 의료 서비스 비용을 지불할 수 있는 옵션을 얻게 된다.
메디컬체인의 공동 설립자 겸 COO 모하메드 테이엡은 "또한 블록체인은 환자가 스스로 처방하는 등 의료기록을 범죄 목적으로 부당 변경하는 것을 방지할 것"이라고 말했다. 이와 동시에 이런 종류의 의료기록 보관시스템은 현재 일반적으로 통제권한이 제일 적은 환자가 통제할 수 있다.
테이엡은 "우리는 이동할 때 많은 정보를 갖고 다닌다. 휴대전화에는 사진, 연락처, 은행 계좌 액세스, 이메일, 다양한 파일에 대한 액세스가 있다. 하지만 사람들은 일반적으로 의료기록을 휴대하지 않으며 이런 것들은 생명을 구할 수 있다. 특히, 누군가 만성 질병을 앓고 있을 때에는 더욱 그렇다. 현재 의료기록은 사일로에 보관되며 이런 의료기록의 여러 사본이 다양한 의료 시설에 존재한다"고 설명했다.
메디컬체인과 함께 스타트업 민트헬스(MintHealth), 페이션토리(Patientory), 해시헬스(Hashhealth) 등도 토큰 제공 또는 블록체인 저장소의 환자 데이터와 연계된 ICO(Initial Coin Offering)을 통한 새로운 수익 흐름 가능성을 통해 데이터 공유 네트워크를 개발하고 있다.
지난 해, MIT는 메드렉(MedRec)이라는 이더리움(Ethereum) 블록체인 기반의 개념 증명(PoC)을 개발하고 보스턴에 있는 BIDMC(Beth Israel Deaconess Medical Center)에서 스마트 컨트랙트를 이용해 병원 데이터 저장소로부터 환자 데이터를 가져오는 수단으로 테스트했으며, 환자들은 해당 데이터를 자신이 선택한 의사와 안전하게 공유할 수 있는 권한을 제공받았다.
블록체인 네트워크, 연구용 데이터 통합
브레스트위캔(BreastWeCan)이라는 또 다른 블록체인 개념 증명을 통해 여성은 유방조영상 이미지와 관련된 임상 보고서를 의료 연구원과 안전하게 공유할 수 있다.
블록체인 기반 데이터 공유 시장을 창출하기 위해 협력한 두 기업은 샌프란시스코에 위치한 블록체인 스타트업 네뷸라 제노믹스(Nebula Genomics)와 홍콩에 위치한 론제네시스(Longenesis)이다. 론제네시스는 AI를 활용해 저장된 의료데이터를 분석하는 반면에 네뷸라는 환자의 DNA를 시퀀싱(Sequencing)한 후 해당 유전자 데이터를 블록체인 원장에 저장한다.
이 업체들이 밝힌 목적은 사람들이 자신의 익명 유전자 및 의료기록 데이터를 판매해 정기적인 수익을 얻을 수 있는 새로운 경제를 창출하는 것이다.
네뷸라 제노믹스는 "사용자는 자신의 유전자 데이터를 업로드하고 의료 연구원에게 대여하도록 선택할 수 있다. 새로운 약물 개발에 있어서 연구원과 제약기업에 엄청난 가치가 있기 때문에 해당 플랫폼에 시간을 두고 수집한 가장 많은 양의 생물학적 데이터를 업로드한 사람은 다른 사람들보다 재정적인 보상을 받을 가능성이 더 높다"고 밝혔다.
론제네시스의 CSO 알렉스 자포론코프는 "최근 과학과 기술이 발전하면서 이미 혈액시험 및 유전자 데이터 등의 인간 생체 데이터를 생명을 구하는 제품과 서비스로 탈바꿈할 수 있게 되었다"며, "생체 데이터는 생산적인 수명을 연장하고 생산성을 높이며 의료비용을 낮추고 경제 성장에 기여하는데 도움이 될 수 있다"고 말했다.
또 다른 기업 심플리바이탈 헬스(SimplyVital Health)는 블록체인에 기초해 2개의 제품을 개발했다. 하나는 환자를 치료한 후 추적하기 위한 것이고, 다른 하나는 데이터를 공유하고 보상 토큰을 받을 수 있도록 하기 위한 것이다.
심플리바이탈의 커넥팅케어(ConnectingCare)는 입원 후 환자 치료 추적을 위한 블록체인 네트워크로써 보험사와 연방 메디케어/메디케이드 환급을 위한 변경할 수 없는 감사 흔적을 생성한다.
해당 기업의 헬스 넥서스(Health Nexus)는 제공자들 사이에서 환자 EHR 데이터를 교환하고 환자가 자신의 익명 의료 데이터를 원하는 사람에게 판매하며 보상으로 토큰을 받을 수 있는 이더리움 기반의 블록체인 원장이다.
심플리바이탈의 CEO 캐트 커즈메스카스는 "헬스 넥서스는 환자가 자신의 의료정보를 의료 연구시설에 판매할 수 있는 가능성을 열어준다. 이미 보험사들이 그렇게 하고 있으며 여기에서 엄청난 이익을 얻고 있다"고 말했다.
Credit: SimplyVital Health
커즈메스카스는 "HIPAA 규정에도 불구하고 익명화된 의료 데이터를 승인 없이 영리 목적으로 활용할 수 있다"고 말했다. 이름, 주소, 사회보장번호 등의 개인 식별 정보를 삭제해 익명화한다.
헬스 넥서스는 익명 의료정보를 위한 기본 인프라가 되어 개인, 의료 제공자, 연구원을 위한 실질적인 시장 및 중계 서비스를 하려한다.
커즈메스카스는 "공유할 대상을 결정해야 한다. 시장에 따라 얻을 수 있는 것이 달라진다. 이런 관점에서 한 환자의 종양학 기록이 1,500달러에 판매되고 있다"고 말했다. IDC의 세게위는 현재 설립된 블록체인 의료 데이터 거래소가 없고 익명화된 환자 데이터라 하더라도 아직 보안 문제를 해결해야 한다고 경고했다.
데이터에서 개인 식별 정보를 삭제한다 하더라도 데이터 시장에서는 여전히 일정 형태의 시퀀스를 사용해 데이터의 출처를 파악해야 한다. 시간에 따라 환자를 살펴보기 위해 필요한 이런 시퀀스 패턴은 실제 개인 정보 없이 환자를 식별하는 것에 가깝다. 세게위는 "정말로 익명화된 기록은 실제로 존재하지 않는다"고 말했다.
블록체인은 다양한 의료산업 문제를 완전하게는 아니더라도 어느 정도 해결할 것이라고 약속하고 있다. 세게위는 "묘책은 아니라고 생각한다"며, "일반적인 의료업계의 블록체인은 상호운용성에 초점을 둘 뿐 아니라 특정 사용례도 뒷받침할 것이다"고 설명했다. 하지만 데이터를 분산시키고 변경할 수 없게 하며 교환할 수 있게 해야 한다면 결국 블록체인을 활용하게 될 것이다. editor@itworld.co.kr
Tags
블록체인
함께 보면 좋은 콘텐츠
Sponsored
Intel
데이터센터 성능을 재정의하는 게임 체인저 ‘4세대 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서’
ⓒ Getty Images Bank AI, HPC, 첨단 분석 등 새로운 유형의 워크로드가 급부상하면서 데이터센터의 성능에 대한 재정의가 필요한 시대가 되었다. 이런 시대적 요구에 부응하기 위해 인텔은 4세대 제온 스케일러블 프로세서(코드명 사파이어 래피즈)라는 답을 내놓았다. 인텔은 이전 세대에 비해 성능, 확장성 및 효율성을 크게 개선한 4세대 제온 스케일러블 프로세서로 차세대 데이터센터에 대한 인텔의 전략을 구체화하고 있다. 성능 최적화의 새로운 관점 ‘워크로드 최적화’ 4세대 제온 스케일러블 프로세서는 ‘다양한 워크로드 각각의 요구에 맞는 최대 성능을 끌어 낸다’라는 한 줄로 핵심을 짚을 수 있다. 이 프로세서의 설계 사상은 AI, HPC, 첨단 분석 등 다양한 워크로드의 요구사항을 충족하기 위해 CPU 및 관련 기술을 설계하고 최적화하는 것이다. 최근 기업들이 주목하는 주요 워크로드는 각각 성능에 대한 요구와 기준이 다르다. 예들 들어 AI 워크로드는 매트릭스 연산과 병렬 처리에 크게 의존한다. 더불어 대용량 데이터 세트를 처리해야 하는 경우가 많아 CPU와 메모리 간의 효율적인 데이터 전송을 위해 높은 메모리 대역폭이 필요하다. AI 워크로드에 맞는 최고의 성능을 제공하기 위해 인텔은 4세대 제온 스케일러블 프로세서에 고급 매트릭스 확장(AMX)과 같은 특수 명령어 세트와 통합 가속기를 내장하였다. 이는 꽤 주목할 개선이다. AMX의 내재화는 CPU도 AI 처리가 준비됐다는 것을 뜻한다. 이는 AI 인프라에서 CPU의 역할을 크게 확장할 전망이다. 최근 ChatGPT의 등장과 함께 모든 기업의 관심사가 된 초거대 언어 모델 기반 생성형 AI 전략 수립에 있어 AMX에 관심을 두는 곳이 늘고 있는 것도 같은 맥락에서 이해할 수 있다. HPC 워크로드는 복잡한 수학적 계산이 포함되며 높은 부동소수점 성능을 보장해야 한다. HPC 워크로드에는 병렬 처리가 수반되는 경우가 많다. 멀티코어 CPU는 이러한 워크로드를 가속하는 데 있어 핵심이라 할 수 있다. 또한, 대규모 HPC 시뮬레이션은 효율적인 데이터 처리를 위해 높은 메모리 용량과 대역폭도 요구한다. 이런 특수성도 4세대 제온 스케일러블 프로세서는 유연하게 수용한다. 4세대 제온 스케일러블 프로세서는 최대 8채널 DDR5 메모리 구성 및 인텔 옵테인 퍼시스턴트 메모리(Optane Persistent Memory)를 지원하여 HPC 시뮬레이션을 위한 높은 메모리 용량과 대역폭을 제공한다. 또한, PCIe 5.0을 지원하여 PCIe 4.0의 두 배에 달하는 대역폭을 제공하여 CPU와 가속기 및 스토리지와 같은 기타 장치 간의 통신 속도가 빠르다. QAT를 통해 암호화 및 압축 워크로드를 가속화하여 네트워킹 및 스토리지와 같은 애플리케이션의 성능과 효율성도 크게 높인다. 열거한 특징들은 HPC뿐 아니라 AI 워크로드의 성능 요구에도 부합한다. 다음으로 첨단 분석의 경우 적시에 통찰력을 제공하고 빠른 의사결정을 지원하려면 지연 시간을 최소화하면서 데이터를 빠르게 처리할 수 있는 CPU가 필요하다. 인텔은 단일 스레드 성능 및 멀티 스레딩 기능을 향상시켜 실시간 분석을 위한 저지연 처리를 가능하게 한다. 그리고 인텔 프로세서는 최적화된 캐시 계층 구조를 갖추고 있어 메모리 액세스 시간을 최소화하여 실시간 분석 워크로드의 지연 시간을 줄이고 성능을 개선할 수 있다. 여기에 4세대 제온 스케일러블 프로세서는 넓은 메모리 대역폭으로 데이터베이스 성능을 향상하고 인텔 인-메모리 분석 가속기(IAA), 데이터 이동 속도를 높이는 인텔 데이터 스트리밍 가속기(DSA)까지 통합하여 실시간 데이터 처리 성능을 높였다. 요약하자면 워크로드마다 특화된 CPU 기능, 아키텍처 또는 가속기가 필요한 요구사항이 다르다. AI 워크로드는 가속 기술과 넓은 메모리 대역폭의 이점을 누리고, HPC 워크로드는 높은 부동소수점 성능과 병렬 처리가 필요하며, 실시간 분석 워크로드는 지연 시간이 짧은 처리와 효율적인 I/O 및 스토리지가 필요하다. 4세대 제온 스케일러블 프로세서는 다양한 워크로드의 성능 요구를 수용하여 각각 최대의 성능을 끌어 낸다. 워크로드 최적화 성능 추구가 가능한 이유 CPU의 발전사를 보면 무어의 법칙의 시대를 지나 멀티 코어의 시기가 이어지고 있다. 멀티 코어는 현재 진화를 거듭 중인데 최근 동향은 더 나은 성능과 에너지 효율성을 보장하는 가운데 워크로드별 최적화를 지원하는 것이다. 이를 실현하기 위해 인텔은 코어 수를 늘리는 가운데 다양한 가속기를 CPU에 통합하는 방식을 택하였다. 이런 노력의 결과물이 4세대 제온 스케일러블 프로세서다. 멀티코어 아키텍처는 병렬 처리를 가능하게 하여 성능과 에너지 효율을 높인다. 예를 들어 인텔의 제온 스케일러블 프로세서는 최대 60개의 코어를 가지고 있어 AI, HPC, 실시간 분석 등 다양한 워크로드 처리에 이상적이다. 여기에 다양한 가속기를 통합하여 워크로드마다 차이를 보이는 최적의 성능 목표 달성에 한걸음 더 가까이 다가서고 있다. 또한, 4세대 제온 스케일러블 프로세서는 CPU와 가속기 간의 고속 통신을 위해 설계된 개방형 산업 표준 인터커넥트인 컴퓨트 익스프레스 링크(CXL)를 지원한다. 이 밖에도 인텔은 상호 연결 및 효율적인 전력 공급을 위해 4개의 실리콘 다이를 EMIB(Embedded Multi-Die Interconnect Bridge)라는 고급 패키징 기술로 연결했다. 인텔의 EMIB 기술은 CPU 설계 및 패키징의 패러다임 전환을 잘 보여준다. 인텔은 프로세서를 타일이라고 하는 더 작은 모듈식 구성 요소로 분할하고 EMIB라는 작은 실리콘으로 연결하여 하나의 Monolithic 구조와 같은 성능, 에너지 효율성 및 설계 유연성을 높였고 그 결과물이 4세대 제온 스케일러블 프로세서다. 인텔은 고급 패키징 기술을 통해 다양한 가속기를 통합하면서도 높은 전력 효율을 달성했다. 가령 4세대 인텔 제온 스케일러블 프로세서가 내장된 가속기를 사용하면 이전 세대 대비 워크로드 처리에 있어 평균 2.9배 높은 와트당 성능 목표 달성이 가능하다. 더 자세히 알아보면 범용 컴퓨팅에서 53% 평균 성능 향상을 기대할 수 있고, AI는 최대 10배 높은 추론과 학습 성능, 네트워킹과 스토리지 분야에서는 95% 적은 코어로 더 높은 데이터 압축 성능을 보여 최대 2배 성능을 높일 수 있고, 데이터 분석의 경우 최대 3배 성능 개선이 가능하다. 달라진 게임의 법칙 4세대 제온 스케일러블 프로세서의 등장으로 차세대 데이터센터 시장을 놓고 벌이는 다양한 프로세서 간 새로운 경쟁이 본격화될 전망이다. 4세대 제온 스케일러블 프로세서는 단순한 신제품이 아니다. 다양한 워크로드의 급변하는 요구 사항을 해결하고 성능, 확장성 및 효율성에 중점을 둔 차세대 데이터센터 구축에 대한 인텔의 전략을 상징한다. 4세대 제온 스케일러블 프로세서는 반도체 시장의 게임의 법칙은 시대의 흐름에 따라 바뀐다는 것을 보여주는 산증인이다.
Intel
인텔이 12가지 가속기로 데이터센터에 확장성과 유연성을 추가하는 방법
ⓒ Getty Images Bank 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)라는 코드명으로 알려진 인텔의 4세대 제온 스케일러블 프로세서가 최근 출시됐다. 이 칩은 12가지 가속기로 주목받고 있지만 기능적인 흥미를 넘어 인텔이 급격하게 변화하는 데이터센터, 서버, 클라우드 시장에 대응하는 방법이 반영되어 있다는 점에 주목할 필요가 있다. 프로세서의 근본적인 역할은 연산에 있다. 프로세서는 여전히 연산을 빠르게 많이 할 수 있으면 좋다. 하지만 처리해야 하는 데이터의 종류와 특성이 다양해지면서 데이터를 다루는 방법도 진화했다. 그리고 이는 실질적인 성능의 향상으로 이어진다. 나승주 인텔 데이터센터 담당 상무는 4세대 제온 스케일러블 프로세서가 새로운 데이터센터 환경을 반영한다고 설명한다. ⓒ Intel “단순히 작동속도와 코어의 개수를 늘리는 것만이 최고의 가치를 주는 것은 아닙니다. 폭발적으로 증가하는 데이터센터 수요와 복잡한 데이터 처리에 대한 필요성을 풀어내기 위한 방법은 단순히 트랜지스터 수에만 의존할 일이 아니라 완전히 새로운 방법을 찾을 필요가 있습니다.” 인텔코리아 나승주 데이터센터 담당 상무는 데이터센터 환경이 달라지는 만큼 프로세서 구조도 새로 그려져야 한다고 설명한다. 그 관점에서 4세대 제온 스케일러블 프로세서는 이전과 다른 두 가지 전환점을 갖는다. 한 가지는 연산의 양적 증가, 다른 하나는 데이터 처리의 효율성이다. “모놀리식 아키텍처로는 소켓당 절대적 성능을 높이는 데에 한계가 있습니다. 이를 극복하기 위한 노력이 여전히 이어지고 있지만 단위 칩을 더 작게 만들고 효과적으로 연결하는 방법으로 성능 손실을 최소화하고 단일 칩에 준하는 처리 능력을 제공할 수 있습니다.” 최대 4개의 칩릿을 묶는 구조로 같은 공간 안에 더 많은 코어를 넣을 수 있다. ⓒ Intel 인텔은 사파이어 래피즈를 통해 ‘칩릿(Chiplet)’ 구조를 녹였다. 한정된 공간 안에 더 많은 코어를 넣는 것은 반도체 업계의 숙제였다. 제온 스케일러블 프로세서는 4개의 칩릿을 이어 붙여 최대 60개 코어를 쓴다. 칩릿 구조는 생산이 훨씬 쉬워지고 필요에 따라서 단일 칩부터 2개, 4개 등 필요한 만큼 이어 붙여 다양한 설계의 자유도를 제공하기도 한다. 핵심 기술은 칩과 칩 사이를 손실없이 연결하는 데에 있다. “중요한 것은 인터페이스와 패키징 기술입니다. 사실 이 칩릿 구조는 인텔만의 고민은 아닙니다. 반도체 업계, 그리고 더 나아가 산업 전체의 숙제이기 때문에 이를 공론화해서 업계가 함께 답을 찾아가는 중입니다.” 나승주 상무는 기술 개방과 표준에 해결책이 있다고 말했다. UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express) 컨소시엄을 통해 전 세계 반도체 관련 기업들이 경쟁을 내려놓고 답을 찾아가고 있다. UCIe는 단순히 코어와 코어를 연결하는 수준이 아니라 단일 패키지 안에서 GPU도, 컨트롤러도, 또 가속기도 성능 손실을 최소화하면서 이어붙일 수 있다. 성능의 확장 뿐 아니라 단순화된 칩들을 자유롭게 맞붙이는 설계의 자유도 얻게 된다. ⓒ Intel 이 모듈형 칩릿 구조를 적극적으로 활용하는 또 하나의 방법이 바로 12가지 가속기다. 데이터의 특성에 맞는 처리 방법은 점점 중요해지고 있다. 인텔은 오래 전부터 MMX(Multi Media eXtension)와 SSE(Streaming SIMD eXtensions)를 비롯해 AVX(Advanced Vector Extensions)와 최근에는 AMX (Advanced Matrix Extensions) 까지 데이터를 효과적으로 처리하는 기술을 발전시켜 왔다. 사파이어 래피즈의 가속기는 프로세서를 현대 데이터센터의 필요에 맞춰 최적화할 수 있는 방법이라는 것이 나승주 상무의 설명이다. “클라우드는 가상머신과 네트워크는 물론이고, 암호화와 인공지능 처리까지 더욱 복잡해지기 때문에 기업은 설계의 고민이 많습니다. 클라우드에서 GPU의 활용도가 높아지고 있는 것은 사실이지만 머신러닝의 학습과 추론 작업의 80%가 CPU에서 이뤄지고 있습니다. 프로세서가 이를 받아들일 필요가 있습니다.” AMX(Advanced Matrix Extensions)가 더해진 이유도 막대한 실시간 학습 데이터가 필요하지 않은 상황에서 범용적인 인공지능 학습이 CPU만으로 충분히 빠르게 이뤄질 수 있도록 하기 위해서다. AMX는 텐서플로와 파이토치 등 범용적인 머신러닝 프레임워크에 최적화되어 기존 환경을 그대로 가속한다. 12가지 가속기를 통해 데이터센터의 특성에 맞는 서버를 구성할 수 있다. ⓒ Intel 마찬가지로 데이터센터에서 큰 리소스를 차지하는 암호화 효율을 높여주는 QAT(QuickAssist Technology), 로드밸런싱을 맡는 DLB(Dynamic Load Balancer), 인메모리 분석 처리를 가속하는 IAA(In-Memory Analytics Accelerator), 데이터 스트리밍을 가속하는 DSA(Data Streaming Accelerator) 등 별도의 전용 가속 코어를 두고, 필요에 따라서 가속기를 선택할 수 있도록 했다. 그리고 이는 데이터센터의 자원 관리에 직접적으로 영향을 끼치게 된다. “가속기가 실제 현장에서 주는 가치는 특정 리소스를 빠르게 처리하는 것도 있지만 특정 처리에 대한 부담을 덜어 CPU가 본래 해야 할 연산에 집중하는 것입니다. 데이터센터에서 70개 코어를 할당해서 쓰던 암호화가 사파이어 래피즈의 QAT 가속기를 이용하면 11개 코어로 충분합니다. 나머지는 실제로 데이터센터가 처리해야 하는 인스턴스에 할당되면서 자원의 효율이 크게 높아집니다.” ⓒ Intel 4세대 제온 스케일러블 프로세서는 구조의 변화와 가속기를 통해서 ‘스케일러블(Scalable)’이라는 이름이 어울리는 확장성을 갖게 됐다. 이는 곧 데이터센터의 최적화, 그리고 유연성과도 연결된다. 반도체는 시대의 흐름을 읽어야 하고, 인텔은 사파이어 래피즈를 통해 기술로 그 답을 제시하고 있다.
추천기사
