국가핵융합연구소(소장 유석재)는 핵융합 시뮬레이션 연구에 활용될 1페타플롭스(PF, 1초에 1000조번 연산 가능)급 고성능 슈퍼컴퓨터 '카이로스(KAIROS)'를 구축하고 본격 운영에 들어간다고 24일 밝혔다.

카이로스는 고대 그리스어로 시간이라는 단어이며, 결정적 순간이라는 뜻을 담고 있다. 카이로스의 이론 성능은 1.56PF로 국내에서 특정 연구분야 전용 슈퍼컴퓨터로는 가장 큰 규모다. 공공기관에서는 KISTI와 기상청에 이어 세번째 규모다.

핵융합 상용화의 핵심 과제는 핵융합이 일어나는 1억도 이상의 초고온 플라즈마를 장시간 유지하고 제어하는 것이다. 플라즈마의 불안전성을 예측하고 제어하기 위해서는 단위 부피당 1000경(10¹⁹)개 입자로 구성된 초고온 플라즈마 모델을 세우고 검증하는 시뮬레이션 연구가 필요하다. 때문에 고성능 슈퍼컴퓨터가 필수적이다.

기존 핵융합연은 60테라플롭스(TF)급인 중소형 슈퍼컴퓨터를 활용해 핵융합 시뮬레이션 연구를 수행해 왔다. 이를 통해 플라즈마 실험 결과를 예측하는 코드개발 등 핵융합 이론과 모델링 분야에서 연구성과를 거뒀다. 하지만 점차 확대되는 시뮬레이션 연구를 수용하는데는 한계가 있었다.

카이로스는 기존 시스템 대비 20여배 이상 컴퓨팅 능력을 보유하고 있다. 이번 슈퍼컴 확보로 그동안 어려웠던 다차원 동력학 모델을 광범위하게 적용한 핵융합 시뮬레이션 연구가 가능할 것으로 기대된다. 또 핵융합 플라즈마 개발에 필요한 가열, 전류, 구동, 감금, 대면재 연구 등 필요한 계산 자원을 갖추며 상용화 연구도 빨라질 전망이다.

핵융합연은 카이로스를 KSTAR 실험이외에 국제핵융합실험로(ITER)의 실험 결과 해석과 예측 시뮬레이션 코드개발 등에도 접목할 계획이다. 한국형핵융합실증로(K-DEMO) 설계와 검증에 필요한 가상 핵융합 장치 개발에도 활용할 예정이다.

유석재 소장은 "핵융합 연구에도 머신러닝, AI 등 4차 산업혁명 기술을 활용한 연구가 확대됨에 따라 고성능 슈퍼컴퓨터의 역할이 커지고 있다"며 "카이로스 구축으로 핵융합 연구를 위한 소프트파워를 확보한 만큼, 선도적인 시뮬레이션 연구를 통해 핵융합 상용화 난제 해결을 이끌어 나가겠다"고 말했다.