BM 개발및수요발굴을통한대형기술마케팅 : BM-SMK 유전체분석용 슈퍼컴퓨팅시스템 (MAHA) MAHA : MAnycore Hpc for bio Application
Summary Lab 소개 유전체분석용슈퍼컴퓨팅기술개발 기술소개 본기술은유전체분석에특화된초당 10 15 계산이가능한페타급슈퍼컴퓨터시스템 (MAHA) 기술동향 슈퍼컴퓨터기술은최근에출원건수가다소하락하는추세지만, 전체적으로는연구개발이활발한성장기단계의기술로분석됨 국내에서는슈퍼컴퓨터자체구축을시도했지만, 시스템핵심기술에대한연구개발이부족하여선진국과기술격차를줄이지못함 시장동향 유전체분석용슈퍼컴퓨터는전체슈퍼컴퓨터시장의약 5.9% 를차지할것으로예측되며, 2015년 4억불에서 2019 년 5.9억불로성장할전망 미국오바마정부는맞춤의학연구개발강화로, 2억 1000만달러를투입발표 ( 15.1.), 100만개이상의유전자 DB 구축사업추진 협력사업 본기술의공급자인한국정보통신연구원은컴퓨팅 R&D 인력을기반으로관련사업수행경험이있는기술 수요자들을대상으로기술제공및공동연구개발등을통해협력사업추진이필요할것으로예상 2
목차 1. Lab 소개 2. 기술소개 3. 환경분석 4. 사업화전략 5. 비즈니스모델 6. 협력방안 3
Lab 소개 SW 콘텐츠연구소 SW 기반기술연구본부클라우드컴퓨팅연구부 VISION : 신뢰받는국가 SW 콘텐츠연구소 목표 창의적인 SW 융합 R&D 를통한신시장창출 유전체분석용슈퍼컴퓨팅시스템개발 클라우드 DaaS 시스템및단말기술개발 가상데스크탑서비스용클라우드파일시스템기술 IT 에너지 30% 절감을위한에너지인지범용운용체제핵심원천기술개발 기가미디어기반 Tele-Experince 서비스 SW플랫폼기술개발 다수의이종클라우드자원을통합관리하는클라우드서비스브로커기술개발 4
기술소개 기술의간략한소개 본기술은유전체분석에특화된초당 10 15 계산이가능한페타급슈퍼컴퓨터시스템 (MAHA) - 매니코어연산장치기반의이종컴퓨팅자원 - PCI Express 기반한고속시스템네트워크연결망 - 입출력성능한계를극복하는파일시스템및저전력스토리지기능 - 이종자원관리및관리일원화를위한시스템통합관리환경제공 - 유전체분석파이프라인및응용 SW의병렬화로고성능유전체분석 Supercomputing System for Genome Analysis 5
기술소개 기술구성도 유전체 / 바이오정보, 시뮬레이션및가시화등첨단산업응용과이를지원하는 SW 개발 이종자원을관리하고관리일원화를위한시스템통합관리환경을제공하는성능가속시스템 SW 기술 고확장시스템버스에기반한고성능연산가속장치 (GPGPU+MIC, 500 코어이상 ) 를동시에활용하는계산성능가속기술 SSD 에기반하여저장장치의입출력성능한계를극복하는입출력성능가속기술과저장장치전력제어기술 (MAID) 이융합된저전력스토리지기술 6
기술소개 Feature / Benefit 분석 특징 - 이기종연산가속 HW - 고성능, 저비용, 저전력화일시스템 SW - 유전체분석응용에특화된 HPC 시스템 SW - 고성능휴먼게놈분석응용 장점 - 분산병렬파일시스템 : 구축 ½비용, SSD+HDD 융합, 1.3GBps/ 서버 (28% 개선 ) - 바이오워크플로우및시스템사용률개선, 게놈분석성능개선 (30% 개선 ) 유전자분석을위한슈퍼컴퓨터시스템
기술소개 목표제품 / 서비스 분야 유전체분석슈퍼컴퓨터시스템 슈퍼컴퓨팅시스템 제품 슈퍼컴퓨터시스템 유전체분석슈퍼컴퓨터시스템 기능 클러스터통합관리 메모리확장 분산파일시스템 대규모유전체데이터 유전체분석시간단축 동시유전체분석서비스 사용자편의성제공 저비용 데이터규모 유전체분석시간 유전체분석수요 전문가만을위한 고가장비, 서비스 1 인 1TeraByte 현재 3 일 건강검진 1,600 만 복잡한사용환경 높은유지비용 16 ExaBytes 1 일이내 1 일 100 명이상 비전문가도가능한 낮은도입비용 (1,600 만명 ) 유전체분석처리 (1 개검진기관 ) 편리한사용환경 낮은유지비용 8
기술소개 기술완성도 (TRL 단계 ) 본기술은시작품인증 / 표준화가완료된 TRL 6 단계 TRL 9 사업화 본격적인양산및사업화단계 TRL 8 TRL 7 TRL 6 TRL 5 TRL 4 TRL 3 TRL 2 TRL 1 시작품인증 / 표준화 Pilot 단계시작품신뢰성평가 Pilot 단계시작품성능평가 시제품제작 / 성능평가 연구실규모의부품 / 시스템성능평가 연구실규모의성능검증 실용목적의아이디어 / 특허등개념정립 기초이론 / 실험 일부시제품의인증및인허가취득단계 - 조선기자재의경우선급기관인증, 의약품의경우식약청의품목허가등 시작품의신뢰성평가 실제환경 ( 수요기업 ) 에서성능검증이이루어지는단계 경제성 ( 생산성 ) 을고려한, 파일로트규모의시작품제작및평가 시작품성능평가 개발한부품 / 시스템의시작품 (Prototype) 제작및성능평가 경제성 ( 생산성 ) 을고려하지않고, 우수한시작품을 1 개 ~ 수개미만으로개발 연구실규모의부품 / 시스템성능평가가완료된단계 실용화를위한핵심요소기술확보 연구실 / 실험실규모의환경에서기본성능이검증될수있는단계 개발하려는시스템 / 부품의기본설계도면을확보하는단계 모델링 / 설계기술확보 실용목적의아이디어, 특허등개념정립 연구과제탐색및기회발굴단계 9
기술소개 지식재산권현황 연번특허종류등록번호제목 1 등록특허 10-1010219 비대칭분산파일시스템과그의점진적일관성오류감지및복구방법 2 등록특허 10-0956637 분산파일시스템에서의비동기식데이터복제방법및그에따른분산파일시스템 3 등록특허 10-0936238 파일입출력과복제의균형적수행을위한지연복제시스템및방법 4 등록특허 10-2013-0004519 빅데이터를위한병렬정렬방법및장치 10
기술소개 지식재산권현황 1 2 특허명 : 비대칭분산파일시스템과그의점진적일관성오류감지및복구방법출원번호 : 10-2008-0127872 등록번호 : 10-1010219 초록 : 본발명은네트워크기반의비대칭분산파일시스템에서파일시스템의구조적일관성을유지할수있는점진적일관성오류감지및복구방법을제공한다. 특허명 : 분산파일시스템에서의비동기식데이터복제방법및그에따른분산파일시스템출원번호 : 10-2007-0126926 등록번호 : 10-0956637 초록 : 본발명은모든복제본이동일한데이터를유지할수있도록하는분산파일시스템에서의비동기식데이터복제방법및그에따른분산파일시스템에관한것이다. 11
기술소개 지식재산권현황 3 4 특허명 : 파일입출력과복제의균형적수행을위한지연복제시스템및방법출원번호 : 10-2007-0129209 등록번호 : 10-0936238 초록 : 본발명은파일입출력과복제의균형적수행을위한지연복제시스템및방법을제공하는것이다. 특허명 : 빅데이터를위한병렬정렬방법및장치출원번호 : 10-2013-0004519 초록 : 본발명은정렬되지않는모든데이터개체 (element) 를시스템이가진메모리에올려서정렬할수없는문제를해결하기위한것이다. 12
기술소개 응용분야 (SFN 분석 ) Seed 비대칭분산파일시스템과그의점진적일관성오류감지및복구방법외 3건 ( 등록특허 10-1010219) Function 이기종연산가속속도향상 고성능, 저비용, 저전력화일시스템 유전체분석응용에특화된 HPC 시스템 Need 고성능휴먼게놈분석을위한 HPC 시스템 ( 슈퍼컴퓨터시스템 ) <MAHA 시스템 > 13
환경분석 국내특허출원동향 국내주요출원인은퀄컴이 39% 로가장많았으며, 그다음은삼성전자, ETRI 순으로나타남 국내에서는슈퍼컴퓨터자체구축을시도했지만, 시스템핵심기술에대한연구개발이부족하여선진국과기술격차를줄이지못함 출처 : 2015 특허청보도자료 < 국내주요출원인 > 14
환경분석 경쟁기술현황 구분경쟁기술현황 (SW 혹은기관 ) ( 성능가속 ) 시스템 SW 클러스터통합관리 유전체분석파이프라인성능가속유전체분석실행지원 공개 SW, xcat 워크플로우 SW( 공개 SW) 공개 SW (SOAP3-DP/Samtools) ( 입출력성능가속 ) 분산파일시스템 페타바이트급분산파일시스템 미국, Lustre 시스템구조 매니코아기반슈퍼컴퓨팅구조 * 미국, 인텔 Xeon 서버 * 게놈분석플랫폼 : 아마존 * 게놈분석서비스 : BGI ( 분석장비 + 시스템 + 분석 ) 시스템네트워크 PCIe 기반네트워크 ( 경쟁 )Infiniband 40Gbps
환경분석 목표시장 대규모유전체분석동시처리시에성능을가속 저비용으로대규모유전체데이터저장 적용제품및서비스 활용분야 ( 제품 / 서비스 ) 제품및활용분야세부내용 제품 유전체분석용 슈퍼컴퓨터시스템 - 대용량데이터로이루어진유전체분석을위해특화된고성능 컴퓨팅시스템 - 대규모유전체데이터저장스토리지시스템 서비스 유전체데이터 분석서비스 - 대규모유전체데이터를고성능컴퓨팅방식으로분석하는서비스 기술적용분야 고성능휴먼게놈분석을위한 HPC 시스템 대규모메모리기반게놈분석 고성능, 저비용, 저전력스토리지 16
환경분석 유전체분석용슈퍼컴퓨터시장동향 유전체분석용슈퍼컴퓨터는전체슈퍼컴퓨터시장의약 5.9% 를차지할것으로 예측되며, 2015 년 4 억달러에서 2019 년 5.9 억달러로성장할전망 활용분야 ( 제품 / 서비스 ) 관련시장규모 2015 2016 2017 2018 2019 제품기여도 (%) 1 NGS 시장 (*)( 억불 ) ( 유전체데이터처리및해독 ) 20 24.3 29.7 36.2 44.1 60% 2 유전체분석용슈퍼컴퓨터 (**)( 억불 ) 4 4.3 4.8 5.3 5.9 60% (*) 시퀀싱장비및자료시장, 시퀀싱시장, 생명정보학시장, 재료및시약시장으로구분 (**) 슈퍼컴퓨터시장의 5.9% 를적용함 ( 근거 : (1)Frost&Sullivan European Next Generation Sequencing Market (2011.1), 2018년이후는과거 GAGR 적용추정, (2)IDC, A Long-Term View of the HPC Technical Server Market, 1996-2013 유전체분석을위한슈퍼컴퓨터시장성장전망 17
환경분석 국내외주요사업자및산업동향 < 고성능컴퓨팅및슈퍼컴퓨팅기술동향 > ( 미국 ) 91년 HPC Act. 제정이후연간약 3,000억규모를고성능컴퓨팅기술에집중투자하여첨단산업의경쟁우위확보와글로벌리더의독점적지위를확보 ( 일본 ) 총무성산하, 국가과학기술회주관으로 06년부터차세대슈퍼컴개발추진 ( 중국 ) 정부주도하에기술독립화추진, 2013.6월세계 1위를달성한중국의 Tianhe( 天河 )-2는 Intel Xeon 프로세서및 Intel Xeon Phi(MIC-2) 칩을사용함 ( 국내 ) 고성능컴퓨팅기술은컴퓨팅기술전반에걸쳐세계최고대비 67.0% 수준으로미국과 4년이상의기술격차가존재 18
환경분석 국내외주요사업자및산업동향 < 유전체분석관련동향 > ( 미국 ) 오바마정부는맞춤의학연구개발강화로, 2억 1000만달러를투입발표 ( 15.1.), 100만개이상의유전자 DB 구축사업추진 ( 영국 ) 커메론수상, 10만명환자유전체분석계획 ( 17년까지 5700억원투자발표, 14.8.), 암희귀병환자의유전체분석후항암체맞춤치료등적용을위해시퀀실, 정보저장분석등투자 ( 중국 ) 베이징게놈연구소는인간유전체다양성연구, 1000 plant genome project 수행 ( 일본 ) RIKEN( 이화학연구소 ) 혁신적세포해석프로그램 ( 09년 693억원지원 ) 질병및유전체변이연구 ( 국내 ) 신테카바이오는 2014. 4., 한국전자통신연구원으로부터연구소기업출자기술을이전받아맞춤형뉴트리션, 질병예측솔루션을출시하여병원등비즈니스추진중 ( 국내 ) 마크로젠은유전체분석기술과인프라를활용하여인간게놈정보의실용화를가능케할 개인별 1000불유전체분석시장 을준비하고차세대유전체분석기술을바탕으로맞춤의학준비중 유전체분석을위한 DB 구축및컴퓨팅시스템구축시장확대 19
사업화전략 주요시장참여자 슈퍼컴퓨터서버솔루션 기업명 URL 대표자주요수행사업 클루닉스 www.clunix.com 권대석 아르콘서버, 소프트웨어고속메시징기술, 웹가속기프로토타입, 클러스터솔루션엔클러스터 제노닉스 www.zeronex.co.kr 김유환 무선통신장비제조 / 소프트웨어, 하드웨어개발 LG U+ www.uplus.co.kr 이상철 개인휴대통신서비스, 음성서비스, 데이터서비스, 프로그램개발 삼성 SDS www.sds.samsung.co.kr 전동수 컴퓨터프로그래밍, 시스템통합, 관리 / 소프트웨어개발 KT www.kt.com 황창규 유선통신사업, 인터넷, 전자상거래, 네트워크 이노그리드 www.innogrid.com 조호견 시스템소프트웨어개발, 공급 20
사업화전략 STP 분석 Segmentation 대분류중분류소분류 출판업소프트웨어개발및공급업시스템응용소프트웨어개발및공급업 컴퓨터프로그래밍, 시스템통합및관리업 컴퓨터프로그래밍, 시스템통합및관리업 기타정보기술및컴퓨터운영관련서비스업 Targeting 적용분야산업요구사항타겟기업 슈퍼컴퓨팅서버솔루션 대용량데이터의신속한산술처리 대 / 중견기업 KT, 삼성 SDS, LG U+ 중소기업 클루닉스, 제노닉스, 이노그리드 Positioning 경쟁요소 DB 저장 / 분석속도유전자분석타겟기업 Selling Point 포지셔닝 높음 높음 삼성SDS 높음 보통 클루닉스 높음 낮음 이노그리드 높음 보통 마크로젠 삼성의료원등과라이프테크노로지스를구현항고있어해당기술의구현에성능향상기술거래제의 본기술과유사한기술을보유하고있어기술의포트폴리오확보제안 틀라우드와바이오기술이결합한기술에대해관심이높아기술관심도높을것으로예상 본기술과유사한사업을준비중으로기술에대한수요가높을것으로예상 21
사업화전략 SWOT 분석 내부요인 외부요인 강점 (S) 약점 (W) 입출력성능향상 이종자원관리 / 시스템통합관리 맞춤의료의기반이되는진단장비및의료시스템기술후발주자 IT 기술과기반은보유하고있지만, 바이오정보학에대한인식부족 기회 (O) 위기 (T) 맞춤의료에대한기대및시장수요확대 기술혁신에따라맞춤형의료기술, 진단기술, 의료정보화등예방중심의의료패러다임변화글로벌제약 / 의료기기업체와병원의연구협력및공동개발등경쟁의심화 유전자정보및인쳊원에대한프라이버시보호및보안에대한우려 SO 전략 ( 우선수행 ) WO 전략 ( 우선보완 ) 개인맞춤형의료서비스제공을위한개인유전자정보데이터베이스화 대용량정보의전산화로유전자에따른환자유형분류 개인의료정보구축으로질병예방및임상시험간소화 시장수요를강조한신사업추진기업발굴 의료서비스분석및정보제공기업에게신규사업제안 ST 전략 (RISK 해결 ) WT 전략 ( 장기보완 ) 선진기업과국내의료진의업무협력을통한기술사업화가능 개인프라이버시보호를위해컴퓨터시스템의보안강화 투자가활발한해외기업발굴 미국, 중국등을타겟으로시장을확대하고있는기업발굴 IT 기반의의료기기정보서비스업체발굴 22
비즈니스모델 유전체분석을위한대용량 DB 구축및계산속도향상 맞춤형의료서비스제공을위한유전체분석시스템 제공 IT 전문기업의슈퍼컴퓨팅시스템제공으로 환자의의료정보분석 의료기관화협력하는방법의 IT 서비스제공 가치제안 전달방식 BM 목표고객 국내외의료기관 보건산업을관장하는정부기관 의료보험제공기관 가치사슬 / 조직 수익흐름 본연적활동 ( 사업화조직 ) - 유전자 DB 구축 - 유전자 DB 분석및솔루션제공 지원활동 ( 지원조직 ) - 시스템유지 / 보수 유전체분석을통한맞춤형의료서비스솔루션제공 환자의의료 DB를통한건강검진및질병예방서비스제공 23
비즈니스모델 기술사업화수익구조 기술료 슈퍼컴퓨터시스템 핵심기술이전상용화지원 스토리지업체 & 데이터저장 / 처리서비스제공 유전체분석업체 데이터분석업체 서비스비용지불 ( 매출 ) 24
협업방안 협업사항 공급자 수요자 - 유전체분석슈퍼컴퓨팅기술제공및기술지도 - 슈퍼컴퓨터운영노하우전수 - 컴퓨팅전문인력보유 - 컴퓨터시스템 R&D 수행경험 - 전담연구인력보유 ( 기술전수참여전담인력 ) - 실용화연구예산확보 기술이전 기술이전후직접사업화 실용화공공 R&D 과제제안 실용기술공동연구개발 공동사업수행 연구소기업설립기획및공동참여 노하우이전 25