게임 기술로 ‘인공태양’ 핵융합 안정성 높였다

UNIST, 핵융합 시뮬레이션 속도 15배 향상

대전 유성구 한국핵융합에너지연구원 특수실험동 내 인공태양 'KSTAR'./뉴스1

국내 연구진이 게임에서 총알이 적을 맞췄는지를 판별하는 기술을 활용해 핵융합로 내벽으로 돌진하는 고속 입자의 충돌을 탐지하는 알고리즘을 개발했다. 복잡한 3차원 구조에서도 충돌을 빠르게 예측할 수 있어, 핵융합로의 안정성과 설계 효율을 높일 전망이다.

윤의성 울산과학기술원(UNIST) 원자력공학과 교수 연구진은 가상 핵융합 장치 내에서 고속 입자가 충돌하는 지점을 빠르게 판별할 수 있는 알고리즘을 개발했다고 17일 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지인 전산물리학통신(Computer Physics Communications) 4월호에 공개됐다.

인공태양으로 불리는 핵융합 발전은 융합로 내부를 태양처럼 뜨겁게 달구기 위해서 고속 중성 입자를 주입한다. 이 과정에서 일부 입자가 통제를 벗어나 장치 내벽과 충돌하게 되면, 융합로 벽이 손상되거나 핵융합 반응이 중단될 수 있다.

연구진은 이 같은 충돌 입자 탐지 문제에 게임 산업에 쓰이는 충돌 감지 알고리즘을 접목했다. 기존 방식은 미리 공간을 정해진 방식으로 잘게 나눠놓고, 그 안에 입자가 있는지를 일일이 확인했지만, 이번 알고리즘은 단순한 사칙연산으로 약 99.9% 이상을 계산 대상에서 제외하고 필요한 경우에만 계산한다.

‘V-KSTAR’에 이 알고리즘을 적용하자 충돌 탐지 속도가 기존보다 최대 15배 빨라졌다. V-KSTAR는 한국형 핵융합 실험로인 KSTAR를 3차원 가상 공간에 그대로 구현한 디지털 트윈이다.

윤의성 교수는 “충돌 알고리즘은 중성입자빔 추적뿐만 아니라 V-KSTAR 전체의 3차원 확장을 위한 핵심 요소 기술 중 하나”라며 “고속 연산을 위해 CPU 컴퓨터보다 처리 속도가 빠른 GPU 수퍼컴퓨터를 활용하는 추가 연구를 계획 중”이라고 덧붙였다.

참고 자료

Computer Physics Communications(2025), DOI: https://doi.org/10.1016/j.cpc.2024.109490

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