업스트림 석유 및 가스 탐사 팀에게 지진파 영상은 고부가가치 시추 결정에 직접적인 영향을 미칩니다. 지구과학자들이 지진 데이터를 더 빠르게 해석하고, 더 많은 저류층 시나리오를 평가하며, 더 높은 충실도의 지하 예측을 생성할 수 있게 되면, 유정 배치 결정을 더욱 확신을 가지고 정교화할 수 있습니다. 차별화된 지진파 영상, 가속화된 해석, 향상된 모델링 역량은 자본 효율성을 개선하고 불확실성을 줄이는 동시에, 더 안전하고 생산적인 유전 개발을 지원할 수 있습니다.
비즈니스 성과를 위해 고성능 컴퓨팅(HPC)을 활용해 온 성공적인 실적을 보유한 주요 통합 석유 및 가스 기업 bp에게, 문제는 현재 인프라가 작동하는지 여부가 아니었습니다. 문제는 적절한 고급 컴퓨팅 인프라를 갖췄을 때 bp 팀이 얼마나 더 멀리, 얼마나 더 빠르게 나아갈 수 있는가였습니다.
이 질문에 대한 답을 찾기 위해 bp는 Penguin Solutions 및 NVIDIA와 협력하여 지진파 처리를 주 임무로 하는 현대적인 에너지 워크로드를 위해 텍사스주 휴스턴에 GPU 기반 HPC 환경을 설계하고 구축했습니다.
이 시스템은 NVIDIA Blackwell GPU, Penguin SMART Memory 3840 DIMMs, 그리고 성능, 효율성 및 확장성을 위해 설계된 액체 냉각 인프라를 결합합니다. Penguin Solutions는 현장 배포 및 통합 지원도 제공할 예정입니다.
그 결과, bp가 정교한 알고리즘을 실행하고, 더 큰 데이터 세트를 처리하며, 운영 전반에 걸쳐 새로운 기회를 포착할 수 있도록 설계된 미래 지향적인 컴퓨팅 플랫폼이 탄생했습니다. bp의 기존 CPU 기반 플랫폼 대비 지진파 영상 워크로드에서 80배 이상의 가속을 제공하도록 설계된 이 시스템은 물리적 충실도, 수치적 정밀도 및 처리량이 생산 및 저장 예측에 직접적인 영향을 미치는 고급 저류층 시뮬레이션도 가능하게 합니다.
왜 GPU 가속 HPC로 현대화해야 하는가?
오늘날의 운영 환경은 컴퓨팅 인프라에 새로운 요구를 가하는 더 엄격한 안전 및 환경 규제를 적용받고 있습니다. 또한, 석유 및 가스 운영자는 더 복잡한 저류층을 다뤄야 하며, 업스트림 및 다운스트림 운영 전반에서 더 빠르고 데이터 중심적인 의사결정에 대한 기대치가 높아지고 있습니다.
bp에게 GPU 기반 HPC 현대화는 신뢰성, 안전성 및 장기적인 경쟁력이라는 회사의 우선순위에 인프라 역량을 맞추는 전략적 투자였습니다.
기존 하드웨어 교체는 단순히 기존 용량을 개선할 뿐입니다. 반면 성장 프로그램은 팀이 평가, 모델링 및 실행할 수 있는 범위를 확장합니다. GPU 가속 아키텍처는 솔루션 도달 시간을 단축하고, 모델 충실도를 높이며, 팀이 운영상 의미 있는 시간 내에 더 많은 지진파 전파, 저류층 시뮬레이션, 전산 유체 역학 및 고급 분석 시나리오를 실행할 수 있도록 지원합니다.
아키텍처 설계 전 성공의 정의
첫 번째 랙이 설계되기 전, Penguin Solutions는 bp와 협력하여 비즈니스 관점에서 성공을 정의했습니다. bp가 요구하는 세 가지 결과는 이후의 모든 아키텍처 선택과 절충안을 안내하는 의사결정 프레임워크를 제공했습니다.
- 업계 최고의 혁신: 이 접근 방식은 CPU 기반 인프라에서는 실행 불가능했던 지진파 기술, 저류층 시뮬레이션 모델 및 분석 워크로드를 가능하게 하여, bp의 지구과학 및 엔지니어링 팀이 달성할 수 있는 범위를 확장하고 효과적으로 관리되는 워크로드의 범위를 넓힐 수 있는 더 많은 컴퓨팅 파워를 제공해야 했습니다.
- 최고의 성능: 또한 이 접근 방식은 고급 분석 병목 현상을 제거하고, 더 빠른 의사결정을 가능하게 하며, 처리량과 솔루션 도달 시간을 향상시킴으로써 HPC 자원이 증가하는 모델 및 비즈니스 복잡성에 발맞출 수 있는 환경을 조성해야 했습니다.
- 운영 우수성: 궁극적으로 bp는 더 빠르고 풍부한 분석 결과를 가치 사슬 전반에 걸쳐 더 안전한 운영, 더 효율적인 업스트림 및 다운스트림 자산, 그리고 더 생산적인 팀으로 전환해야 했으며, 성공은 단순히 활용률뿐만 아니라 비즈니스 전반에 걸친 측정 가능한 운영 영향으로 정의되었습니다.
전략을 요구사항으로 전환
지진파 전파 워크로드는 인프라에 큰 부담을 줍니다. 예를 들어, 지하 영상의 정확도는 시뮬레이션이 복잡한 지질 구조 내의 파동 거동을 얼마나 정밀하게 포착하느냐에 달려 있습니다. 가용 컴퓨팅 파워는 팀이 처리할 수 있는 세부 정보의 양, 반복 속도, 그리고 고품질 영상을 생성하는 효율성에 영향을 미칩니다.
"Penguin Solutions의 HPC 전문성과 NVIDIA의 GPU 기술을 결합함으로써, 우리 팀은 지진 영상 분석에서 활용 가능한 가장 진보된 물리학 기술 중 일부를 사용할 수 있게 되었습니다." bp의 이미징 기술 부문 부사장인 Richard Corfield는 이렇게 말했습니다. "점점 더 정교해지는 알고리즘을 대규모로 실행할 수 있는 능력 덕분에 우리는 인사이트를 더 빠르게 도출하고, 운영 성과를 개선하며, 데이터에서 더 큰 가치를 창출하고 있습니다. 이는 기술 혁신이 어떻게 비즈니스 성과로 직접 이어지는지를 보여주는 분명한 사례입니다."
저류층 시뮬레이션은 또 다른 차원의 컴퓨팅 집약도를 요구합니다. 저류층 시뮬레이터는 지하 암석층을 디지털로 복제한 것으로, 압력과 운영 조건이 변화함에 따라 지하에서 석유, 물, 가스가 어떻게 흐르는지를 예측합니다. 이러한 시뮬레이션에서는 수치적 정밀도가 핵심이며, 이것이 바로 이 애플리케이션을 비롯한 여러 분야에서 배정밀도(FP64)가 중요한 이유입니다. 또한 bp의 아키텍처가 NVIDIA HGX™ B200 플랫폼의 FP64 성능으로부터 이점을 얻는 이유이기도 합니다.
bp에게 현대화란 컴퓨팅 파워, 솔루션 도달 시간, 정밀도, 그리고 비즈니스 가치 사이의 적절한 균형을 찾는 것이었습니다. 더 많은 컴퓨팅 파워가 더 나은 과학적 성과를 가능하게 할 수는 있지만, 아키텍처는 또한 상호 의존적인 여러 설계 영역 전반에 걸쳐 엄격한 비용 매개변수 내에서 운영 효율성과 확장 가능한 성장을 달성해야 했습니다.
컴퓨팅, 메모리 및 I/O 균형
GPU 밀도는 메모리 대역폭, 스토리지 성능 및 I/O 처리량과 신중하게 조정되어야 했습니다. 고밀도 GPU 클러스터는 메모리, 네트워킹 또는 스토리지가 속도를 따라가지 못할 경우 새로운 병목 현상을 일으킬 수 있습니다. 노드당 8개의 NVIDIA Blackwell GPU를 탑재하고 2개의 x86 CPU와 Penguin의 SMART Memory 3840 DIMMs를 결합함으로써, Penguin Solutions는 bp가 지진 영상 분석, 저류층 시뮬레이션 및 전산 유체 역학 워크로드 전반에서 컴퓨팅, 메모리, 데이터 이동이 원활하게 작동하는 균형 잡힌 환경을 구축하도록 도왔습니다.
데이터 이동 및 스토리지 아키텍처
지진 데이터 세트는 매우 클 수 있으며 데이터 이동은 비용, 성능 및 워크플로우 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다. 확장 설계 시 데이터의 출처, 팀의 처리 방식, 데이터 보존량, 그리고 스토리지와 네트워킹이 어떻게 GPU에 데이터를 지속적으로 공급할 수 있는지를 고려해야 했습니다.
Penguin Solutions는 bp가 스토리지 및 데이터 이동 요구 사항을 평가하여 현재의 워크플로우와 향후 성장을 모두 지원할 수 있는 환경을 구축하도록 도왔습니다.
확장성 및 선택권
bp는 컴퓨팅 수요가 계속 증가할 것으로 예상하기 때문에, Penguin Solutions는 bp가 GPU 세대와 벤더 생태계 전반에 걸쳐 추가 확장, 확장성 및 상호 운용성을 계획하도록 지원하여 종속 위험을 줄이고 HPC 센터의 미래 성장을 뒷받침했습니다.
액체 냉각
이러한 수준의 HPC 워크로드를 위한 GPU 밀도는 고급 냉각 전략을 필요로 합니다. bp는 액체 냉각을 위한 현장 준비를 마쳤고, Penguin Solutions는 설계 및 구현 지원을 제공했습니다. 이러한 접근 방식은 성능을 보호하고 에너지 효율성을 개선하며 장기적인 인프라 안정성을 지원하는 데 기여했습니다.
생태계: bp, NVIDIA, 그리고 Penguin Solutions, 성공을 위한 공식
이 프로젝트는 bp, NVIDIA, Penguin Solutions 간의 긴밀한 협력을 필요로 했습니다.
지진 영상 분석이 모든 시추 작업의 근본적인 원동력인 bp에게 있어, 고성능 컴퓨팅의 성장과 최적화를 통해 제공되는 가속화는 시추 품질, 매장량 회수 및 자본 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 동일한 기반은 또한 정밀도가 요구되는 저류층 시뮬레이션을 강화하여, 팀이 지하에 대한 이해를 더 안정적이고 효율적인 에너지 공급으로 연결하도록 돕습니다.
결과적으로 구축된 인프라는 단순히 운영되는 것이 아니라 관리되도록 설계되었습니다. 이는 모듈식이며 접근성이 뛰어나고, 구현 전반에 걸쳐 Penguin 팀의 지원을 받습니다. Penguin Solutions 유닛을 통한 2026년의 대규모 확장은 지진 영상 분석, AI 기반 분석, 기상 모델링, 디지털 암석 시뮬레이션 및 저류층 시뮬레이션을 위한 HPC 역량을 거의 두 배로 늘릴 것입니다.
NVIDIA는 GPU 칩 공급 외에도 전체 스택에 걸쳐 가속화를 주도하는 데 중요한 역할을 했습니다. NVIDIA HGX B200을 기반으로 구축된 새로운 플랫폼은 NVIDIA Quantum InfiniBand로 연결된 Blackwell GPU를 통합하여, bp에 분산 지진 데이터 처리, 저류층 시뮬레이션 및 AI 워크로드를 위한 저지연 패브릭을 제공합니다.
NVIDIA는 bp와 협력하여 GPU 가속을 위한 핵심 코드를 최적화하고, FFT 기반 음향 및 탄성파 전파를 위한 NVIDIA cuFFT, 파동장 압축을 위한 Bitcomp 기반 NVIDIA nvCOMP, GPUDirect Storage 지원 파동장 저장을 위한 NVIDIA cuFile API 등 NVIDIA CUDA-X™ 라이브러리를 워크로드에 통합했습니다.
bp가 Penguin Solutions와 협력하기로 한 결정은 전문성에 기반한 것이었습니다. 에너지 분야의 HPC는 일반적인 기업용 컴퓨팅 인프라와는 다릅니다. 지진파 전파 및 저류층 시뮬레이션을 위한 워크로드 프로필, 데이터 규모, 성능 요구 사항은 일반적인 시스템 통합 업체가 쉽게 파악하기 어려운 설계 결정을 요구합니다. Penguin은 대규모 AI, HPC 및 에너지 특화 인프라 구축에 대한 검증된 참조 아키텍처와 직접적인 경험을 바탕으로 초기 단계부터 참여했습니다..
Penguin의 설계 및 구축 프로세스에는 배포 전 실제 워크로드 조건에서의 사전 통합 및 대규모 검증이 포함됩니다. 지진 영상 워크로드에서 기대되는 가속은 수개월간의 튜닝을 통해 점진적으로 실현되는 것이 아닙니다. 이는 가동 전부터 적절한 규모로 설계되고 검증된 아키텍처를 통해 얻을 수 있는 당연한 결과입니다. 더 빠른 지진 영상 분석은 더욱 정교한 지하 구조 분석과 더 정확한 시추 위치 선정으로 이어집니다.
“프로젝트 전반에 걸쳐 가장 돋보였던 점은 우리의 요구 사항을 성능 및 운영 목표를 모두 충족하는 솔루션으로 구현해낸 Penguin의 능력이었습니다.” bp의 HPC 부문 수석 책임자인 Elizabeth L'Heureux가 말했습니다. “모듈형 노드 설계 덕분에 인프라 유지 관리가 더욱 수월해졌으며, 시간이 지남에 따라 변화하는 요구 사항에 맞춰 환경을 관리하고 지원하며 발전시키기가 훨씬 쉬워졌습니다.”
bp의 다음 행보는?
bp의 현재 구축 사례는 성장을 위한 발판입니다. 이 프로젝트가 설계 및 구축 단계를 넘어 배포 및 관리 단계로 전환됨에 따라, 향후 초점은 지속적인 최적화, 지진 및 저류층 시뮬레이션 성능의 미세 조정, 그리고 증가하는 컴퓨팅 요구 사항에 맞춰 환경을 발전시키는 데 맞춰질 것입니다. 이러한 확장 가능한 구성을 통해 bp는 향후 AI 이니셔티브에 착수하고, 석유 및 가스 산업 전반에서 AI 도입이 가속화됨에 따라 확대되는 운영 요구 사항을 충족할 수 있게 되었습니다.
