매년 하락세를 보이고 있는 PC 시장과 달리 워크스테이션 시장은 점차 성장하고 있는 추세다. 디지털 콘텐츠에 대한 수요 증가와 더불어 다양한 분야에서의 증강현실(AR) 및 가상현실(VR) 활용 등은 워크스테이션 성장에 긍정적인 영향을 끼치고 있다. PC 대비 강력한 성능과 안정성을 토대로 전문가 시장을 공략해왔던 워크스테이션은 이제 4차 산업혁명의 핵심 기술로 여겨지는 빅데이터, 인공지능(AI), VR 등을 활용하는 다양한 분야에서 그 능력을 펼칠 준비를 하고 있다. 이를 준비하고 있는 워크스테이션 업계 동향을 알아본다. <편집자>

지난해 11월 시장조사기관 IDC가 발표한 자료에 의하면 2017년 3분기 국내 PC 총 출하량은 전년 대비 감소한 것으로 나타났다. 게이밍 PC의 선전과 기업 및 공공에서 노후된 PC를 교체하기 위한 대규모 사업들이 발주됐었지만 점점 하락하고 있는 PC 시장의 분위기를 바꾸기에는 역부족이었다. 이를 조금 다른 시각으로 바라보면 그동안 생산성을 담당했던 PC의 역할이 많이 위축되고 퇴색한 것으로도 볼 수 있다.

점차 소프트웨어가 중요한 역할을 하는 세상이 되고 있으며, 소프트웨어를 만들어내고 활용하기 위해서는 PC가 필요하다. 하지만 시장 지표는 PC 활용이 점차 줄어드는 모습을 가리키고 있다. 그렇다면 이는 어떻게 된 일일까? 조금만 자세히 들여다보면 PC가 아닌 다른 무언가가 PC에서 위축된 생산성을 가져가 소프트웨어를 활용하고 있기 때문이라는 점을 알 수 있다. 그 주인공은 바로 워크스테이션이다.

워크스테이션은 주로 연산이나 설계, 통계, 분석, 디자인 등 전문 분야의 작업을 염두에 둔 고성능 PC의 일종이다. 초기에는 유닉스 기반 시스템으로 꾸려졌으나 현재는 x86 기반 윈도우 OS 시스템이 보편적인 사양이 됐다. 그렇기에 PC와도 유사하며, 좀 더 전문적인 작업을 위해 제작된 고급 부품들을 사용한다는 정도의 차이가 있을 뿐이다.

점차 하락하는 PC 시장과 달리 워크스테이션 시장은 성장하고 있다. 업계 및 시장조사기관의 추산에 의하면 전 세계 워크스테이션 시장은 오는 2026년까지 연평균 9.8%(매출 기준) 성장할 것으로 전망된다. 이는 디지털 콘텐츠에 대한 수요 증가와, 여러 분야에서의 VR 및 AR 활용이 늘어나면서 시장 성장에 긍정적 영향을 끼치는 것으로 분석된다.

특히 현장 활용을 위한 모바일 워크스테이션이 크게 성장하고 있는데, 이는 성능과 그래픽이 데스크톱 워크스테이션에 못지않게 개선됐을 뿐만 아니라 이동성도 훌륭하기 때문이다. 이미 워크스테이션은 서버급 프로세서와 전문가용 그래픽카드, ECC(Error Correction Code) 메모리를 사용하는 등 PC와 차별되는 전문가급의 고사양을 갖췄다. 여기에 안정성을 높이고 확장성을 극대화하는 등 차별화된 혁신이 성장 중인 워크스테이션 시장을 이끌 것으로 전망된다.

개발자·콘텐츠 크리에이터 시장 점유

워크스테이션은 일반 PC와 구성은 유사하지만, 좀 더 극한의 환경에서도 성능과 안정성을 보장하기 위한 부품들로 구성돼 있다. 동시에 다양한 작업을 할 때나 무거운 프로그램을 돌리는 작업을 할 때도 원활히 동작할 수 있도록 다중코어 CPU와 고용량 메모리를 기본적으로 지원하며, 24시간 365일 중단 없이 동작할 수 있도록 하기 위해 안정적인 전원 공급 및 발열 해소에도 많은 신경을 쓰고 있다. 이에 더해 고급 그래픽 작업이나 AI에 필요한 연산을 수행하기 위한 전문가용 그래픽카드도 장착하고 있다.

이처럼 고급 사양의 워크스테이션으로 무슨 일을 할까? 일반 PC와 마찬가지로 보고서를 작성하고 발표 자료를 만드는 등에 사용된다면 그야말로 낭비가 아닐 수 없다. 그렇기에 많은 컴퓨팅 파워를 요하는 디자인, 설계, 데이터 분석, 영상 이미지 제작 등 세상을 움직이는 콘텐츠를 제작하고 활용하는데 주로 활용되고 있다. 업계 관계자들은 워크스테이션이 기업에서 가장 중요한 사업에 포진해 있다고 표현하기도 할 정도다.

실제로 제조 업계에서는 캐드(CAD)를 활용한 3D 도면을 제작하고 있으며, 영화 업계에서는 다양한 특수 효과들을 CG로 만들어내고 있다. 또한 연구소에서는 복잡한 수식의 연산이나 AI 시스템 개발 등을 진행하고 있다.

물론 앞서 언급한 업무들은 일반 PC에서도 가능하다. 그럼에도 불구하고 전문가들은 왜 더 값 비싼 워크스테이션을 이용하는가? 이에 대해 이희건 델테크놀로지스 클라이언트솔루션사업본부 부장은 “워크스테이션에서 활용되는 소프트웨어들은 오토데스크, 어도비, 다쏘시스템, 에스리 등 전문가들이 사용하는 제품들이다. 설계도를 제작하는 등의 중요한 업무를 하는데 있어 안정성과 신뢰성은 반드시 확보돼야 한다. 워크스테이션은 이런 작업들을 위한 검증을 마친 제품으로 전문가들이 원하는 요건들을 모두 갖추고 있다”고 설명했다.

점차 넓어지는 워크스테이션 시장

현재 워크스테이션은 우수한 성능을 바탕으로 전통적인 설계 디자인 분야뿐만 아니라 새롭게 주목받는 의료, 교육, AR·VR 등의 분야로도 시장을 확대하고 있다.

이두형 한국레노버 커머셜 영업본부 상무는 “비교적 워크스테이션 수요가 작았던 패션, 유통업계에서도 이미 가상현실 기술을 이용한 360도 회전 쇼룸, 패션쇼 VR 영상 제공 등 다양한 형태의 디자인 및 마케팅이 가상화되고 있고, 이것은 곧 고성능 워크스테이션의 수요를 의미할 수 있다. 이처럼 기본적인 제조 이외의 이커머스, 디지털 콘텐츠, 엔터테인먼트 등의 거의 모든 산업과 기업이 이제는 워크스테이션의 잠재적 수요처로 떠오르고 있다. 이밖에도 더 복잡한 처리 과정을 요하는 빅데이터와 AI의 영역에서도 워크스테이션의 중요성은 확대되고 있다”고 설명했다.

여기에 IoT 트렌드, 가상화폐, 기존의 CPU 사용만이 아닌 GPU의 사용이 늘어나면서 워크스테이션 시장은 점차 성장하는 보습을 나타내고 있다.

그동안 워크스테이션은 PC처럼 한 곳에 두고 이용만 하는 형태가 대부분이었지만, 점차 활용 범위가 넓어지면서 새로운 제품들도 하나 둘씩 등장하고 있다. 그 중 대표적인 제품이 모바일 워크스테이션이다. 마치 노트북과 똑같이 생겼지만, 성능은 데스크톱형 워크스테이션에 뒤지지 않는다. 이동성을 중요시하는 사진가, 음악가, 디자이너 등을 위해 뛰어난 성능과 안정성뿐만 아니라 정확한 색 재현을 제공하는 화면 등이 특징이다.

심지어 서버와 같은 랙(Rack)형 제품도 있으며, 소음과 발열로 인해 작업자와 거리를 두고 이용할 수 있는 원거리 위치형 제품도 등장했다.

이처럼 워크스테이션은 점차 활용 범위가 넓어지면서 각 환경에 걸맞은 모습으로 점차 진화해나가고 있다.

CPU·GPU 발전으로 인한 성능 강화

워크스테이션의 위상은 PC와 마찬가지로 주요 부품들의 발전으로 인해 일어났지만, 특히 CPU와 GPU의 발전은 워크스테이션과 PC의 간격을 더욱 넓히는 역할을 했다.

현재 워크스테이션 시장을 장악하고 있는 CPU는 인텔이다. 최근 멜트다운과 스펙터 등 보안 결함 이슈로 인해 곤욕을 치르고 있지만 워크스테이션을 비롯한 컴퓨팅 성능 향상에 지대한 공헌을 한 것은 사실이다. 점차 빨라지는 CPU 클럭 속도와 많아지는 코어 수는 다양한 작업을 동시에 하거나 무거운 작업을 할 때도 원활한 성능을 제공할 수 있도록 했다.

특히 지난해 출시된 ‘인텔 제온 W 프로세서(Intel Xeon W Processor)’는 최대 18코어 36스레드, PCIe 48레인과 512GB 쿼드채널 DDR4 메모리를 지원하며, 인텔 터보 부스트 기술을 통해 최대 4.5GHz의 클럭 스피드를 제공한다.

인텔 측은 제온 W 프로세서가 4년 전 워크스테이션 시스템 대비 최대 1.87배, 이전 세대 제품 대비 최대 1.38배 성능이 향상됐으며, 워크스테이션을 사용해 디지털 제작물을 구현하는데 필요한 기능을 제공한다고 강조했다. 특히 VR·AR, 8K 해상도의 콘텐츠, 고급 설계·시뮬레이션 등을 제작하는 전문가들에게 적합하다는 설명이다.

GPU 역시 워크스테이션 성능을 크게 끌어올리는데 큰 기여를 했다. 현재 엔비디아가 GPU 분야를 리딩하고 있으며, 많은 소프트웨어 역시 엔비디아 기반의 시스템에서 최적화 돼 있는 상태다.

엔비디아에서 워크스테이션용으로 제공하고 있는 전문가용 그래픽카드는 ‘쿼드로’ 제품군이다. GPU 성능이 높아지면서 게이밍 제품군인 ‘지포스’ 시리즈로도 워크스테이션 작업에 활용이 가능하지만, 쿼드로 제품군의 안정성은 따라갈 수 없는 차별점이다.

김선욱 엔비디아코리아 이사는 “워크스테이션에서도 지포스를 활용할 수는 있다. 그렇지만 전문가 입장에서 안정적인 것을 선호하기에 쿼드로 제품군이 적합하다. PC에서 게임을 하던 중 오류가 발생했을 때 게이머는 단순하게 껐다가 켜는 것으로 다시 게임을 즐길 수 있지만, 전문가들은 작업 도중 그렇게 하는 일이 쉽지 않다”며 “쿼드로 제품군에는 메모리 오류가 발생했을 때 이를 수정하기 위한 교정 기능이 포함돼 있으며, 기업에서 많이 활용하는 전문 소프트웨어들이 안정적으로 동작한다는 것을 보증하는 인증도 돼 있다”고 설명했다.

VR 구현 위한 GPU 활용 증가

그래픽카드의 주요 목적은 렌더링이다. 그러나 그 성능이 발전하면서 과거에는 서버급에서만 가능했던 작업들을 이제는 워크스테이션에서도 충분히 활용할 수 있게 됐다. 도면 설계와 같은 평면적인 이미지에서부터 영화에서 보이는 화려한 특수효과를 구현하는 CG에 이르기까지 전문가들의 업무 영역 모두를 커버하며, 최근 이슈로 떠오르고 있는 VR 구현 및 AI 시스템에까지 활용되고 있다.

VR의 용도는 점차 넓어지고 있다. 미리 집을 짓기 전에 VR을 활용해 확인해볼 수 있으며, 공장이나 병원 등에서도 가상공간에서 가상으로 제품을 생산하거나 수술을 진행하는 등에 이용 가능하다. 여기에 VR 기반 게임도 등장하면서 VR 지원은 옵션이 아닌 필수가 돼 가고 있다.

그러나 VR 시장이 본격화되기에는 해결돼야 할 문제들이 있다. 우선적으로 VR 구현을 위한 성능이다. VR은 헤드마운트디스플레이(HMD)를 착용하고 가상화면을 시청하는 형태로, 사람이 생활하는 실제 환경과는 차이가 있다. 그렇기에 사람이 실제 환경에서 느끼는 감각과 일치하지 않으면 어지러움이나 멀미 증상을 보일 수도 있다.

김선욱 이사는 “VR을 구현하려면 많은 컴퓨팅 파워를 필요로 한다. 아직까지 정해진 표준은 없지만 업계에서는 VR 콘텐츠를 보여주는데 최소 90Hz로 구현해야 사용자가 어지러움을 느끼지 않는 것으로 보고 있다. 뿐만 아니라 모션 패턴이 움직였을 때 그래픽으로 표현되기까지 16ms를 넘어가서도 안 되며, 해상도 문제 역시 해결돼야 한다. 그렇기에 이러한 요건을 충족할 수 있는 기기들을 필요로 하며, 현재 VR 레디 표시가 돼 있는 그래픽카드들은 이를 지원한다는 것을 나타낸다”고 말했다.

최근 출시된 파스칼 아키텍처 기반 쿼드로에는 VR에 특화된 기능들이 추가됐다. 복잡한 데이터 세트를 쉽게 처리하고, 사실적인 이미지를 인터랙티브하게 렌더링함으로써 어디서나 실제 같은 VR 경험을 개발할 수 있도록 돕는다.

아울러 전 세대 제품 대비 전성비가 좋아져 모바일 워크스테이션에서도 한정된 배터리를 훨씬 효율적으로 이용할 수 있도록 지원한다.

AI 생태계 발전에 공헌

4차 산업혁명 이슈와 함께 핵심 기술로 떠오른 AI는 우리 생활을 크게 바꿔놓을 것으로 예상되고 있다. AI 활용의 대표적인 사례로 언급되는 자율주행부터 상담용 챗봇에 이르기까지 활용 범위 역시 무궁무진하다. 이 같은 AI 기술의 발전은 복잡한 수학적 연산 알고리즘을 개발한 이들의 공이 크지만, 이를 컴퓨터에서 실제로 구현해낼 수 있도록 한 GPU의 공도 크다. 부동소수점 연산을 진행하기 위해서는 코어를 필요로 하는데, 많아봐야 코어가 수십 개밖에 안 되는 CPU로는 이를 처리하는데 한계가 있었기 때문이다.

실제로 그래픽카드의 코어는 수천 개에 이른다. 엔비디아 파스칼 기반 쿼드로 제품인 P5000에는 코어에 해당하는 쿠다 프로세서가 2560개 탑재돼 있으며, 그보다 상급인 P6000에는 3840개의 쿠다 프로세서가 탑재돼 있다. 또한 그래픽카드들을 병렬로 연결하면 그만큼의 코어를 추가적으로 활용할 수 있다는 장점이 있다.

아무리 GPU가 AI 작업에 탁월하다 해도 이를 쉽게 쓰기는 어려웠다. 그러나 엔비디아는 AI 시스템 구축에 필요한 소프트웨어 스택을 제공함으로써 개발 또는 연구 인력들이 GPU에 대한 신경을 쓰지 않고서도 편하게 작업할 수 있는 환경을 제공한다.

이는 AI를 위해 꼭 슈퍼컴퓨터와 같은 대규모 시스템을 갖출 필요를 없게 만들었다. 개인도 워크스테이션을 활용하면 충분히 AI 작업을 할 수 있게 되면서 프로그램을 개발하고 시뮬레이션을 돌리듯이 AI도 자연스럽게 할 수 있는 환경이 마련됐다. 그렇기에 많은 비용을 들일 수 없는 연구소나 대학, 중소기업 등에서는 워크스테이션을 활용해 AI 관련 연구나 사업을 진행하고 있다.