[과학의 날]핵융합연, '소프트파워' 중심으로 4차산업혁명 대비한다

4차 산업혁명 시대, 핵융합 연구 ‘소프트파워’ 중심으로

미래 핵심 에너지 기술이자 거대 연구시설을 기반으로 하는 대표적인 거대과학 분야인 핵융합연구에서 4차 산업혁명의 키워드로 꼽히는 ‘슈퍼컴퓨터’의 역할이 커지고 있다.

핵융합연구는 태양이 에너지를 만들어 내는 원리인 핵융합 반응을 구현해 기존 에너지원을 대체할 수 있는 고효율ㆍ친환경 에너지원을 개발하는 것을 목표로 한다. 핵융합 발전을 위해서는 핵융합로 내부에 태양과 비슷한 상태인 초고온 플라즈마를 만들어 핵융합 반응이 지속할 수 있도록 해야 한다. 그러나 플라즈마 입자가 약 100억 개에 달해 보니 단순히 인간의 계산 능력과 이론만으로 모든 것을 측정할 수 없다.

국가핵융합연구소(NFRI)는 지난 2011년부터 플라즈마를 효과적으로 연구할 수 있도록 대형 계산 코드를 수행할 수 있는 핵융합 시뮬레이션 연구용 슈퍼컴퓨터를 구축해 본격적인 연구를 수행했다. 핵융합연은 이를 활용해 핵융합 플라즈마에서 발생하는 난류, 플라즈마 불안전성 등의 핵융합에너지 상용화 연구를 위해 반드시 해결하여야 하는 난제를 시뮬레이션 연구를 통해 풀어나가고 있다.

핵융합 연구의 플라즈마 모델링 연구, 대용량 시뮬레이션 기술은 가장 중요한 소프트파워다. 거대 연구시설을 필요로 하는 연구 분야는 직접 장치를 활용하기 전 가상 시뮬레이션 과정을 거쳐 실험 성공률과 연구 효율성을 높인다. 또 국제공동으로 개발하고 있는 국제핵융합실험로 ITER의 운전 단계에서 플라즈마 연구는 각 참여국의 기술적 능력에 맡겨질 예정으로, 플라즈마 연구를 선도하려면 대용량 시뮬레이션 코드 개발ㆍ이론적 해석 능력 보유가 중요하다.

핵융합연은 미래 핵융합연구를 주도하고자 관련 분야의 인력 확대, 핵융합 장치 운영에 필수적인 대규모 데이터 처리ㆍ실시간 예측 시스템 구축 등을 위해 슈퍼컴퓨팅 도입을 추진 중이다. 동시에 KSTAR 플라즈마 정밀 모델링을 목표로 1페타플롭스(1초당 1000조번의 연산처리) 급 슈퍼 클러스터를 구축해 차세대 핵융합 플라즈마 시뮬레이터 개발과 대용량 시뮬레이션 기술 개발을 선도하며, 장치 ITER 연소 플라즈마 정밀 해석과 실험 예증에 대비할 계획이다.

김기만 핵융합연 소장은 “KSTAR 하드웨어 기반을 마련한 국내 핵융합 연구는 이제 데이터 분석, 이론ㆍ모델링 분야 강화를 통해 4차 산업혁명 시대 핵융합 상용화 연구를 주도할 수 있는 소프트파워 중심의 연구를 진행하겠다”고 밝혔다. 최소망 기자 somangchoi@