핵융합硏, 상용화 난제 ‘슈퍼컴퓨터’로 해결
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핵융합硏, 상용화 난제 ‘슈퍼컴퓨터’로 해결
  • 김소연 기자
  • 승인 2020.09.07 21:34
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1PF 급 고성능 슈퍼컴퓨터 구축완료…핵융합 시뮬레이션 연구 추진

개인용 컴퓨터(PC, 인텔 CPU i7-9700K, 460GFs) 3300대에 달하는 계산 성능을 지닌 핵융합 연구 전용 슈퍼컴퓨터 구축이 완료됐다. 이로써 본격적인 핵융합에너지 상용화 난제가 해결될 것으로 기대된다.

국가핵융합연구소(소장 유석재)는 핵융합 시뮬레이션 연구에 활용될 1PF(PetaFlops, 1초에 1000조번 연산이 가능한 속도)급 고성능 슈퍼컴퓨터인 ‘카이로스(KAIROS)’를 성공적으로 구축하여 본격적인 운영을 시작한다고 밝혔다.

대국민 대상 공모전을 통해 선정된 이름인 카이로스(KAIROS)는 고대 그리스어로 시간이라는 단어로 결정적 순간이라는 뜻을 내포하고 있으며, 핵융합에너지 실현을 위한 결정적 순간을 갖게 될 것을 의미한다.

카이로스는 이론 성능이 1.56PF으로 국내에서 특정 연구 분야를 전용으로 하는 가장 큰 규모의 슈퍼컴퓨터이다. 핵융합(연)은 카이로스의 도입으로 이론 성능 기준으로 KISTI와 기상청에 이어 공공기관 중 세 번째로 큰 규모의 슈퍼컴퓨터를 운영하게 됐다.

핵융합 상용화의 핵심 과제는 핵융합이 일어나는 1억도 이상의 초고온 플라즈마를 장시간 유지하고 제어하는 것이다. 플라즈마의 불안정성을 예측하고 제어하기 위해서는 단위 부피당 1천경(1019)개 입자로 구성된 초고온 플라즈마의 모델을 세우고 검증하는 시뮬레이션 연구가 필요하며, 이를 가능하게 할 고성능 슈퍼컴퓨터가 필수적이다.

핵융합연구소는 2011년 도입한 60TF(TeraFlops)급 중소형 슈퍼컴퓨터를 활용해 핵융합 시뮬레이션 연구를 수행해 왔다. KSTAR 플라즈마 실험 결과를 예측할 수 있는 코드개발 등 핵융합 이론 및 모델링 분야의 연구 성과는 거뒀지만 점차 확대되는 시뮬레이션 연구를 수용하기에는 한계가 있었다.

카이로스는 기존 시스템 대비 20여 배 이상의 컴퓨팅 능력을 보유하고 있어 그동안 어려웠던 다차원 동력학 모델을 광범위하게 적용한 핵융합 시뮬레이션 연구를 가능하게 한다. 더불어 핵융합 플라즈마 개발에 필요한 가열, 전류 구동, 감금, 대면재 연구 등에 필요한 계산 자원을 갖추게 되면서, 핵융합 상용화 연구를 위한 새로운 전기를 마련하게 됐다.

핵융합연구소는 카이로스를 활용해 KSTAR 실험뿐 아니라 오는 2025년 가동을 시작하는 국제핵융합실험로(ITER)의 실험 결과 해석 및 예측을 위한 시뮬레이션 코드개발 등을 추진할 계획이다. 아울러 효율적인 한국형핵융합실증로(K-DEMO) 설계 및 검증 등을 위해 필요한 가상 핵융합 장치 개발에도 활용할 예정이다.

유석재 국가핵융합연구소장은 “핵융합 연구에도 머신러닝, AI 등 4차 산업혁명 관련 기술을 활용한 연구가 확대됨에 따라 고성능의 슈퍼컴퓨터의 역할이 커지고 있다”면서 “카이로스의 구축으로 핵융합 연구를 위한 소프트파워를 확보하게 된 만큼 선도적인 시뮬레이션 연구를 통해 핵융합 상용화 난제 해결을 이끌어 나가겠다”고 소감을 밝혔다.