슈퍼컴퓨팅 분야에서 손꼽히는 학회는 미국에서 열리는 SC(Supercomputing Conference), 유럽에서 열리는 ISC(International Supercomputing Conference)가 있습니다. 슈퍼컴퓨팅 분야 하드웨어 및 소프트웨어 제조사, 대학, 연구소 등 많은 기관과 단체가 참가하는 이 두 가지 학회는 전시회 등을 통한 많은 볼거리를 제공하고 있으며 각종 세미나를 통해 전문적인 지식까지 공유할 수 있습니다. 지난 6월 독일 함부르크에서 열린 ISC2025에 참석하여 느낀 점을 공유하고자 합니다.

ISC2025는 슈퍼컴퓨팅 분야의 최대 학회라는 명성 그대로 배울 것이 많은 학회였습니다. 특히 두 가지 눈에 띄는 것이 있었습니다. 바로 GPU와 냉각 방식이었습니다. 2017년도 SC에서는 제조사에서 저마다 특성을 갖춘 최신 장비를 전시하였던 반면, 올해는 자신들의 장비나 제조사를 내세우기보다 모두 NVIDIA와의 관련성을 내걸고 있었습니다. 마치 우리가 NVIDIA랑 더 친하다는 것을 자랑하고 싶은 것 같았습니다.

전 세계는 지금 GPU 확보 경쟁이 치열합니다. 서로 더 많은 GPU를 확보하기 위해 노력하고 있으며 우리 KOBIC에서도 마찬가지로 여러 가지를 준비하고 있습니다. GPU는 AI, 3D 렌더링, 딥러닝 등 관련 고부하 연산으로 인해 전력 소모가 막대하고 발열 관리가 중요하므로, 냉각 대책을 잘 마련해야만 합니다.

냉각 방법에는 여러 가지가 있지만 대표적으로 공랭식, 수랭식, 액침냉각이 있습니다. 첫 번째, 공랭식 방법은 차가운 공기로 장비를 식히는 방법으로 현재 KOBIC에서 운영하고 있는 방법입니다. 공랭식 방법은 구조가 단순하여 비용이 저렴하고 유지보수가 쉽지만 냉각효율이 떨어지고 균일한 냉각이 어렵다는 단점이 있습니다. KOBIC에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 겨울철에는 바깥의 차가운 공기로 서버실을 냉각하고 있으며, 컨테인먼트를 활용하여 냉기를 가두고 골고루 냉각되도록 하고 있습니다.

두 번째, 수랭식 방법은 말 그대로 차가운 물 또는 액체를 사용하는 방법입니다. 수랭식 방법은 CDU(Coolant Distribution Unit), Chiller(냉동기), 냉각탑과 같은 장비에 대한 이해가 필요합니다. CDU는 냉각수를 세밀하게 조절해서 서버에 일정한 온도, 유량으로 공급해주는 장치이며, Chiller는 서버로 들어가는 냉각수(Chilled Water)를 열교환을 통해 차갑게 만들어주는 장치입니다. 또한 냉각탑은 Chiller에서 열교환을 통해 생긴 더운 냉각수(Condensing Water)를 물의 증발을 통해 다시 식혀 Chiller에 보내는 역할을 합니다. 결론적으로 Chiller에서 차가워진 냉각수(Chilled Water)를 CDU를 통해 서버 내부에 순환시켜 발열이 심한 부품을 직접 냉각하는 방식이며, 누수의 위험이 있다는 단점이 있습니다. 전산 분야에서는 이 방법을 수랭식이라고 표현하지만 인프라 분야에서는 다르게 표현하고 있습니다.

수랭식 방법이라고 해서 냉각탑이 꼭 필요한 것은 아닙니다. 보통 Chiller에서 열교환을 통해 발생하는 열을 물의 증발을 통해 식히기 위해서 보통 냉각탑을 사용합니다. 하지만 냉각탑 없이 Dry Cooler라는 녀석을 통해 물의 증발 없이 외부의 찬 공기만으로 냉각수(Condensing Water)를 식힐 수도 있습니다. 인프라 분야에서는 전자를 수랭식, 후자를 공랭식이라고 표현합니다. 용어의 차이 때문에 항온항습기 관련 회의를 진행할 때 많이 혼란스러웠습니다.

세 번째는 액침냉각 방식입니다. 특수한 냉각유에 전산장비를 직접 담궈 냉각하는 방법입니다. 냉각유는 전기가 통하지 않지만 서버에서 발생하는 열을 빠르게 흡수하는 특수한 용액으로 열교환기를 통해 냉각됩니다. 액침냉각용 전산장비는 팬이 없기 때문에 소음이 거의 발생하지 않고 공기 흐름을 위한 별도의 공간이 필요 없습니다. 하지만 초기 비용이 높고 유지보수가 어렵다는 단점이 있습니다.

공랭이냐 수랭이냐는 단순히 냉각의 방식을 선택하는 것이 아니라 비용, 유지보수, 에너지 효율성 등을 종합적으로 고려하여 균형잡힌 데이터센터의 운영 방식을 결정하는 문제라고 생각합니다. GPU 시대의 경쟁력은 단지 장비의 성능이 아니라 안정적인 냉각, 효율적인 에너지 관리, 그리고 이를 설계하고 운영하는 사람들의 고민에서 비롯된다고 생각합니다. KOBIC에서는 그러한 관점으로 ‘공랭이냐 수랭이냐’의 문제를 넘어, ‘지속 가능한 슈퍼컴퓨팅 인프라 구축’이라는 관점에서 답을 찾기 위해 항상 고민하고 있습니다. 데이터센터의 열을 식히기 위해 고민하고 있지만 KOBIC의 열정만큼은 식지 않을 것입니다.

KOBIC에서 인체유래데이터은행 업무를 수행하며 동의서를 검토할 때마다 느끼는 답답함이 있습니다. 연구자들이 제출한 동의서를 살펴보면 대부분 「생명윤리 및 안전에 관한 법률」 시행규칙 [별지 제34호 서식]을 사용하고 있습니다. 서류상으로는 문제가 없습니다. 그러나 그 동의가 실제로 보장하는 것은 주로 인체유래물, 즉 물리적 생체 시료의 취급입니다. 정작 그 시료에서 생성되고 분석된 데이터에 대해서는 명확한 답을 주지 못합니다.

현행 제도하에서 연구자는 연구 수행을 위해 연구대상자로부터 [별지 제34호 서식], 이른바 '인체유래물 연구 동의서'를 기준으로 동의를 받습니다. 이 서식은 물리적 자원인 인체유래물의 유한성과 품질 저하를 전제로, 보존기간과 사용 범위, 반출 조건을 엄격히 규정하고 있습니다. 문제는 이러한 기준이 데이터에도 동일하게 적용되면서 실무에서 반복적인 충돌을 일으킨다는 점입니다. 데이터는 한 번 생성되면 내용이 닳거나 사라지지 않습니다. 오히려 시간이 지나며 분석기술이 발전할수록 새로운 의미가 발견됩니다. 그럼에도 데이터를 소모되는 자원처럼 다루면, 동의서의 시곗바늘이 멈추는 순간 데이터의 활용 가능성도 함께 멈추게 됩니다.

현장에서는 동의서에서 정한 보존기간이 끝난 데이터가 연구적으로 여전히 유효한 자산으로 남아 있지만, 제도적 불확실성 때문에 활용을 중단하고 폐기해야 하는 경우를 종종 보게 됩니다. 이는 비단 연구 일정의 지연 문제뿐만 아니라, 공공이 투자해 만든 데이터 자산의 경제적·사회적 효율이 떨어지는 일입니다. 특히 희귀질환이나 소수 집단 연구의 경우, 데이터 재수집이 사실상 불가능한 경우도 많아 이러한 손실은 더욱 큽니다.

동의의 핵심은 보존기간이 아니라 거버넌스입니다. 해외는 데이터의 지속성을 인정하고, 대신 접근 통제와 추적, 감사(audit) 등 절차적 장치를 통해 기증자의 권리와 사회적 공익을 동시에 지킵니다. 미국 NIH에서 사용하는 동의서는 연구자가 연구계획서에 명시한 기간으로 보존기간을 자율적으로 결정하도록 하며, 무기한 지정도 가능합니다. 영국 UK Biobank는 한 걸음 더 나아갑니다. 수집된 데이터와 샘플뿐만 아니라 기증자의 의료기록 등 건강 관련 기록에도 접근이 가능하며, 무기한 장기 보존을 원칙으로 합니다. 이는 기증자가 행위무능력 상태가 되거나 사망한 후도 포함됩니다.

반면 대한민국의 [별지 제34호 서식] 동의서는 연구 목적과 인체유래물 종류 및 수량 등을 구체적으로 명시하게 되어 있으며, 기증자가 보존기간을 지정합니다. 제3자 제공은 기증자가 선택한 "포괄적 연구 목적" 혹은 "유사한 연구 범위"에 한해서만 가능하고, 해외 연구자에게 제공하기 위해서는 별도의 동의(개인정보 보호법 제28조의8)가 필요합니다. 데이터를 연구 목적으로 제3자에게 널리 분양하려면 [별지 제41호 서식]을 작성하여 인체유래물은행에 기증하는 절차까지 거쳐야 한다는 국내의 제도를 정확히 몰라서 데이터의 재활용이 잘 되지 않는 문제도 심각합니다.

이러한 제한적 구조는 기증자 보호라는 명분은 강하지만, 실제 데이터 활용의 유연성은 크게 떨어뜨리는 결과를 낳고 있습니다. 만약 한 연구자가 10년 전 암 환자들로부터 동의(보존기간: 동의 후 5년)를 받아 특정 유전자 변이와 항암제 반응성 연구를 완료하고 그 과정에서 생성된 유전체 데이터를 보유하고 있었다고 가정해 봅시다. 최근 급속히 발전한 AI 기반 바이오마커 발굴 기술울 이용하여 이로부터 새로운 치료 타깃을 찾는 후속 연구를 진행하고자 한다면, 데이터는 이미 존재하고 연구 목적도 동일하지만, 동의서에 명시된 보존기간이 지났다는 이유로 수백 명의 기증자를 다시 찾아가 재동의를 받아야 합니다. 그러나 최초 동의 시점에서 오랜 시간이 지났기 때문에 다수 환자의 연락처가 바뀌었거나 이미 사망하여 재동의를 받기 어려운 경우, 해당 데이터는 사장될 수밖에 없는 실정입니다.

답의 실마리는 데이터에 특화된 표준동의서입니다. 먼저 해외 사례처럼 broad consent(포괄적/광범위 동의)를 채택해 연구 과제 단위를 넘어 목적군 단위로 재사용을 허용해야 합니다. 보존기간을 설정하는 대신 보안과 거버넌스로 위험을 관리하고, 동의를 일회성이 아닌 갱신 가능한 약속으로 전환해 기증자가 자신의 선택을 주기적으로 확인하고 변경할 수 있게 해야 할 것입니다.

새로운 동의 체계는 세 가지 원칙 위에 서야 합니다.

기증자 중심. 선택과 철회, 갱신의 권리를 쉬운 용어와 온라인 절차로 보장하여, 기증자가 자신의 데이터가 어디에 어떻게 사용되고 있는지 언제든지 확인할 수 있는 시스템이 필요합니다.

권한은 필요한 만큼만, 과정은 투명하게. 필요한 사람에게 필요한 범위만 접근을 허용하되, 모든 과정은 기록하고 공개합니다. 데이터 접근 이력을 추적할 수 있게 함으로써 사후 감독 체계를 강화할 수 있습니다.

개인의 권리와 공익의 균형. 개인정보 보호를 전제로 연구의 사회적 가치를 제고하기 위해, 개인의 권리와 사회적 이익이 상충할 때 투명한 의사결정 과정을 통해 균형점을 찾아야 합니다.

인체유래데이터의 가치를 최대한 실현하면서도 기증자의 권리를 지키는 새로운 동의 패러다임을 만들어가는 것, 그것이 우리가 나아가야 할 방향입니다.

생물학계에 놀라운 생명 현상이 발견되었습니다. 이베리아반도에 서식하는 특정 수확개미 종에서 한 여왕개미가 두 가지 서로 다른 종의 수컷을 생산하는 '제노페리티(Xenoparity)'라는 현상이 관찰된 것입니다. 이는 생명의 진화와 번식 전략에 대한 우리의 이해를 근본적으로 뒤바꿀 가능성을 내포하고 있어 학계에 뜨거운 관심을 받고 있습니다.

개미의 수컷(n)은 수정되지 않은 알에서 단성생식으로 생겨나는 반면, 일개미(2n)는 수정된 알에서 발생한 생식 능력 없는 암컷이라는 기본 상식을 일단 기억해 두시면 좋을 것입니다.

이 모든 이야기는 이베리아반도에서 발견되는 '이베리아 수확개미'(학명 Messor ibericus)에 대한 연구에서 시작되었습니다. 연구진은 유럽 전역에서 개미를 채집하여 유전적 다양성을 분석하던 중, 예기치 않게 충격적인 데이터를 발견하였습니다.

일반적으로 개미 집단 내에서는 유전적 이형 접합성(heterozygosity)이 낮게 나타나는 것이 보통입니다. 이는 같은 종 내에서의 번식을 통해 유전자가 유사하게 유지되기 때문입니다. 그러나 이베리아 수확개미 중 일부 일개미 집단에서 유독 비정상적으로 높은 이형 접합성이 관찰되었습니다. 이는 엄마와 아빠로부터 물려받은 유전자가 현저하게 다르다는 것을 의미합니다. 이러한 유전자 분석 결과는 이들 일개미가 순종이 아닌 '잡종 일개미'일 가능성을 말하며, 더욱 놀라운 사실은 이베리아 수확개미의 일개미는 100% 잡종으로만 발견되며, 순종 일개미는 전혀 없다는 점이었습니다. 반면 여왕개미는 예외 없이 순종으로만 존재하였습니다.

연구진은 이 잡종 일개미들이 누구로부터 태어났는지 추적하기 위해 DNA 분석을 진행하였습니다. 그 결과, 잡종 일개미의 엄마는 이베리아 수확개미이고, 아빠는 '스트럭터 수확개미'(학명 Messor structor)인 것으로 밝혀졌습니다. 즉, 두 가지 서로 다른 종의 개미가 교배하여 잡종 일개미를 만들어낸다는 것이 DNA 서열 분석을 통해 확인된 것입니다.

여기서 또 다른 미스터리가 발생했습니다. 잡종 일개미가 발견되는 지역의 분포를 살펴보니, 이베리아 수확개미와 스트럭터 수확개미가 모두 서식하는 지역뿐만 아니라, 아빠 종인 스트럭터 수확개미가 전혀 발견되지 않는 시칠리아 같은 지역에서도 잡종 일개미가 무더기로 발견된 것입니다. 마치 호랑이가 없는 동물원에서 라이거(숫사자와 암범의 종간 잡종)가 태어난 것과 같은 상황이었습니다.

그렇다면, 스트럭터 수확개미가 없는 지역에서 이 잡종 일개미는 어떻게 태어났을까? 연구진은 이 의문점을 해결하기 위해서 26개의 이베리아 수확개미 군집 내에서 수컷 132마리를 채집하여 조사하였습니다. 그 결과, 44%의 수컷은 털이 많은 형태였으며 나머지 56%는 거의 털이 없는 뚜렷한 형태적 이형성(morphological dimorphism)이 관찰되었고, 계통 분석(phylogenetic analyses)으로도 털이 많은 수컷은 '이베리아 수확개미'(M. ibericus) 그룹에, 털이 없는 수컷은 '스트럭터 수확개미'(M. structor) 그룹에 속하였습니다. 이로써 스트럭터 수확개미 수컷이 이베리아 수확개미 군집 내에 존재한다는 것이 밝혀졌습니다.

하지만, 스트럭터 수확개미 수컷이 어떻게 이베리아 수확개미 군집 내에서 발견되었는지 또다시 의문이 생겼습니다. 연구진은 스트럭터 수확개미 수컷의 분자 분석(molecular analyses)을 통해 비밀을 밝혀냅니다. 분석 결과, 스트럭터 수확개미 수컷은 군집 내의 이베리아 수확개미 개체들과 동일한 미토콘드리아를 공유하고 있었습니다. 이는 군집 전체가 공통의 이베리아 수확개미 어미로부터 기원했음을 의미하며, 이베리아 수확개미 여왕이 두 종의 수컷을 모두 생산한다는 것을 보여주는 충격적인 증거였습니다.

앞서 설명했듯이 수컷 개미는 수정되지 않은 알을 통해 모계로부터만 유전자를 상속받는 반수체(haploid) 입니다. 그렇기 때문에 수컷 개미는 모계의 DNA만을 가지고 있게 되지만, 이베리아 수확개미 여왕이 낳은 스트럭터 수확개미 수컷의 핵에는 엄마인 이베리아 수확개미 여왕의 DNA는 없고, 아빠인 스트럭터 수확개미의 DNA만 가지고 있었습니다. 이러한 현상은 다른 생물군에서도 관찰된 바 있으며, 무핵 난자 수정 또는 모계 유전체 제거로 인해 발생한다고 알려져 있습니다. 하지만 이번 연구 결과는 이러한 현상이 종 간의 장벽을 넘어 다른 종의 정자로부터 수컷을 생산하는 것을 보여주는 또 다른 발견입니다.

연구진은 이 새로운 번식 시스템을 '제노페리티'(Xenoparity)라고 일컬었습니다. '제노(Xeno)'는 '다른, 이상한, 외부의'라는 뜻이고, '패리티(parity)'는 '생식한다, 번식한다'는 뜻으로, '다른 종의 새끼를 낳는다'는 의미입니다.

맨 처음에는 이베리아 수확개미 여왕도 실제 야생계통(wild-type lineage)의 스트럭터 수확개미 수컷과 교배를 통해 잡종 일개미를 생산했을 것입니다. 그렇게 타종의 수컷이 꼭 필요하게 되었을 것이며, 의존하는 시스템이 되어버렸을 것입니다. 그 이후 '정자 기생' 단계를 넘어 그 종의 수컷을 복제할 수 있는 방향으로 자연 선택되었고 제노패리티 시스템이 진화하게 된 것으로 보입니다. 하지만 구체적으로 어떤 세포·유전학적 기전으로 이러한 현상이 일어나는지는 미스테리입니다.

이베리아 수확개미의 이러한 독특한 번식 시스템은 생명의 경이로움과 진화의 무한한 창조력을 다시금 일깨워줍니다. 생명의 진화는 인간의 생각보다 훨씬 더 복잡하고 창의적인 것 같습니다.

<참고 자료>

Juvé, Y., Lutrat, C., Ha, A. et al. One mother for two species via obligate cross-species cloning in ants. Nature 646, 372–377 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09425-w

사이언스지의 뉴스(https://www.science.org/content/article/ant-queen-lays-eggs-hatch-two-species)

Smithsonian Magazine 기사(https://www.smithsonianmag.com/smart-news/these-ant-queens-seem-to-defy-biology-they-lay-eggs-that-hatch-into-another-species-180987292/)

GeekNews(https://news.hada.io/topic?id=23186)