연세대학교(총장 윤동섭)는 일본 이화학연구소(RIKEN), IBM과 협력하여 세계적 수준의 슈퍼컴퓨터 ‘후가쿠(Fugaku)’와 연세대의 ‘IBM 퀀텀 시스템 원’을 연결해 대규모 계산 프로젝트를 시작했다. 이 프로젝트의 주요 목표는 기존 컴퓨터로는 접근이 어려웠던 생명 현상의 원리를 규명하는 데 있다.
2025년 11월 연세대-리켄 협의회 회의 모습 사진=연세대제공
의료 분야에서 해결이 시급한 과제 중 하나는 신생아 미토콘드리아의 에너지 생산 장애로 1년 이내 사망에 이르는 ‘리 증후군(Leigh Syndrome)’의 원인 규명이다. 인체의 모든 세포에는 수백에서 수천 개의 미토콘드리아가 존재하며, 이들은 음식에서 전자를 추출해 에너지를 만든다. 그러나 유전자 돌연변이로 인해 미토콘드리아의 전자 전달 과정에 이상이 생기면 리 증후군이 발생한다. 이 질환의 근본 원인을 밝히기 위해서는 10억×10억 행렬의 대각화와 같은 초대형 계산이 필요하며, 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터인 엘캐피탄이 이 계산만을 수행해도 약 30년이 걸릴 것으로 추정된다. 후가쿠 역시 대규모 연산이 가능하지만, 공식 성능 수치상 엘캐피탄보다 낮아 더 많은 시간이 소요된다.
이에 따라 연세대와 IBM 연구진은 후가쿠와 IBM 시스템 원을 기반으로 한 양자 중심 슈퍼컴퓨팅 아키텍처를 활용해 리 증후군의 생물학적 메커니즘을 더욱 신속하고 심층적으로 탐구하는 공동연구를 추진할 예정이다.
이번 프로젝트는 단순한 협력을 넘어, 대규모 계산 자원 간의 물리적·기술적 연결을 실현했다는 점에서 의미가 있다. RIKEN은 2025년 6월 IBM 퀀텀 시스템 투와 후가쿠의 연결에 성공했으며, 연세대는 같은 해 11월 이화학연구소와 바이오 분야 양자알고리즘 공동연구를 위한 MOU를 체결하고, IBM과 함께 다국적 초학제 연구진을 구성했다. 이 메가 프로젝트는 리 증후군 연구를 시작으로 난치암의 미토콘드리아 전자전달 이상, 노화에 따른 생체에너지 대사 이상 등 생명과학과 의학의 난제 해결을 위한 국가 간 연구 인프라 구축의 기반이 되고 있다.
지난 주말, RIKEN의 후가쿠와 IBM 퀀텀 시스템 원의 연결 및 샘플링 계산 환경이 완성됐다. 이는 단순한 수치 계산을 넘어 바이오 헬스케어 분야에서 난치병의 원리를 이해하고 해결하는 실질적 진전으로 평가된다. 이번 양자 중심 슈퍼컴퓨팅 시스템은 연세대 양자사업단이 추진하는 ‘양자-AI 알고리즘 센터’의 핵심 인프라로 활용되며, 앞으로 인천광역시와 협력해 ‘국가 양자 클러스터’로 확대될 예정이다. 연세대, RIKEN, IBM 연구진의 전문성이 집약된 이번 프로젝트는 대한민국이 세계 양자 생태계의 주도권을 확보하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
정재호 양자사업단장은 “계산 능력의 한계는 무의식적으로 인류의 과학적 탐구의 경계를 제약해 왔다”며, “이번 양자컴퓨터와 고성능 슈퍼컴퓨터의 연결을 통해 인류의 난제를 해결해 나가는 계기가 마련되었다”고 밝혔다.
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