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202011.23

단 1분간의 타임 크로싱, 드라마 카이로스처럼 핵융합의 시간을 연결해보자

커뮤니케이션팀   
https://fusionnow.kfe.re.kr/post/kstar/1201

 

 

'기회'와 '선택'에 대한 이야기, 드라마 '카이로스' <사진출처=MBC> 

 

시침과 초침이 10시 33분을 가리키는 그 순간, 시간의 마법은 시작됩니다. 전화벨이 울리면서부터 시작되는 단 1분의 시간 동안 과거와 미래가 연결되고, 누군가는 위기를, 누군가는 새로운 희망과 마주하게 되죠. 유괴된 어린 딸을 되찾아야 하는 미래의 남자 서진과 사라진 엄마를 구해야 하는 과거의 여자 애리가 서로 사랑하는 사람을 구하기 위해 ‘시간을 가로질러’ 고군분투하는 타임 크로싱 스릴러 드라마인 『카이로스』 이야기입니다. 두 개의 시간 속에서 일어나는 두 사람의 공조는 시간을 거스른다는 금기를 어겼기 때문일까요. 두 사람에게 시시각각 닥쳐오는 위기와 불행은 숨통을 조일만큼 빈번하게 일어납니다. 그럼에도 불구하고 역경을 피하지 않고 맞서는 이유는 마침내 다가올 ‘카이로스’의 시간을 만나기 위해서겠죠.

 

여기서의 ‘카이로스’, 과연 이 단어의 뜻은 무엇일까요? 드라마가 방영되고 연관 검색어에 ‘KAIROS의 뜻’이 가장 먼저 뜰 정도로 많은 궁금증을 불러 모았는데요. 카이로스는 ‘기회 또는 특별한 시간’을 뜻하는 그리스어로, ‘기회의 신’을 의미하기도 하는 단어입니다. 결정적 기회를 잡고자 하는 드라마 속 주인공들의 이야기를 어우르는 듯한 제목 KAIROS. 드라마에 앞서 어디서 많이 들어본 듯도 같지 않나요? 작년 12월 핵융합 상용화를 향한 결정적 기회를 찾겠다는 포부를 담은 ‘KAIROS’가 한국핵융합에너지연구원에 등장했죠. 바로 1초에 1,000조 번 연산이 가능한 1페타플롭스급 슈퍼컴퓨터 KAIROS가 그 주인공입니다. 결정적인 기회를 맞이하기 위한 카이로스의 시간은 한국핵융합에너지연구원에서 흘러가고 있다고 하는데요! 드라마 『카이로스』에서처럼 핵융합의 과거와 미래의 시간을 연결하기 위해 고군분투하고 있는 카이로스. 엄청난 연산 능력을 가진 또다른 ‘카이로스’의 이야기를 들어보시죠.

 

한국핵융합에너지연구원의 슈퍼컴퓨터, 카이로스
한국핵융합에너지연구원의 슈퍼컴퓨터, 카이로스

 


| 핵융합 에너지 개발의 시작

 

일단 과거부터 살펴볼까요. 핵융합에너지가 새로운 에너지원으로 주목받기 시작한 것은 20세기 중반부터입니다. 냉전체제 열강들은 핵융합에너지 개발의 가능성을 갖고 각자 연구를 진행했지만, 큰 진전을 못 이루자 국제협력 연구의 필요성이 대두되기 시작했습니다.

 

그런 와중에 1968년 핵융합 연구의 새로운 역사를 여는 연구결과가 핵융합에너지학회(FFC)에서 발표되는데요. 바로 도넛모양 형태의 토카막 장치를 통해 플라즈마 시간을 종전보다 수십 배 이상 늘리고 온도를 높이는 데 성공했다는 발표였습니다. 이때부터 핵융합 연구는 속도가 붙기 시작했고, 20세기 말 정도에는 대용량 핵융합에너지 생산의 가능성을 보이는 실험 결과들이 나오기 시작하죠.

 

국제협력만이 핵융합 연구의 진일보를 기대할 수 있다는 인식이 퍼지면서 국제핵융합실험로 ITER와 같은 거대 협력 프로젝트도 시동을 걸기 시작합니다. 핵융합 연구의 후발주자였지만, 가장 진보된 형태의 핵융합 장치인 ‘KSTAR’를 개발하며 그 역량을 기반으로 우리나라는 2003년 당당하게 ITER 프로젝트의 회원국으로 참여하게 됐는데요. 지금은 KSTAR를 완성시키고 이끌어온 기술력과 리더십으로 ITER 개발 사업을 주도하고 있습니다.

 


| 크라켄에서 카이로스의 시간으로

 

인내는 쓰지만 그 열매는 달다고 했습니다. 핵융합 연구의 목표에 도달하기 위한 전 세계 연구진의 인내가 계속되고 있는 이유도 바로 여기에 있을 텐데요. 달콤한 열매이지만 손에 닿지 않는 높이에 매달려 있어서 그런지, 해결하기 어려운 난제들이 시도 때도 없이 등장합니다. 핵융합 연구에 슈퍼컴퓨터가 활용되는 이유이기도 합니다.

 

극한의 조건에서 핵융합 플라즈마를 300초 이상 안정적으로 운전해야만 비로소 상용화의 문턱에 다다를 수 있는데요. 그렇게 만들기 위해선 플라즈마 입자의 움직임을 설명할 규칙을 찾아야 하는데, 각 요소마다 무한대에 가까운 경우의 수를 고려해야 하니 계산조차 만만치 않은 것이 현실입니다.

 

그렇게 만들기 위해선 플라즈마 입자의 움직임을 설명할 규칙을 찾아야 하는데, 각 요소마다 무한대에 가까운 경우의 수를 고려해야 하니 계산조차 만만치 않은 것이 현실입니다. 

 대안 모색을 위해 해결사로 등장한 것이 바로 슈퍼컴퓨터입니다. 한국핵융합에너지연구원은 플라즈마 수송과 난류와 같은 난제 해결을 위해 2011년 60테라플롭스급 슈퍼컴퓨터 ‘크라켄’을 도입한 바 있습니다. 그 결과 온도, 압력, 밀도, 자기장 분포 등 다양한 플라즈마의 시뮬레이션 연구를 통해 성과를 얻어왔죠.

 

그러나 핵융합 연구를 위해선 더 높은 성능이 필요했습니다. 크라켄으로는 더 높은 차원에서의 시뮬레이션과 가상공간에 핵융합 장치를 만들어 핵융합에너지 개발을 위한 다양한 연구를 수행하는 ‘버츄얼 데모’를 준비하기에는 부족했기 때문입니다. 이는 카이로스가 도입된 배경이기도 합니다.

 

 

| 핵융합 에너지의 카이로스의 시간은 ‘상용화’

 

크라켄보다 25배 성능이 향상된 카이로스는 기상청과 한국과학기술정보연구원(KISTI)에 구축된 슈퍼컴에 이어 세 번째로 큰 공공기관 슈퍼컴입니다. 올해부터 활용되기 시작한 카이로스는 1초에 1천 조 번 연산하는 슈퍼컴으로 핵융합 발전의 상용화를 위해 투입된 구원투수인데요. 핵융합에너지 실현을 위한 ‘결정적 순간’이 ‘카이로스’로 인해 펼쳐지게 되길 기대하는 마음에서 붙여진 이름이기도 합니다.

 

카이로스는 단위 부피당 1,000경 개 입자로 구성된 초고온 플라즈마 모델을 세우고 검증하는 연구를 수행합니다. 발생했다가도 곧 사라지는 플라즈마의 불완전성을 예측하고 제어하기 위해서인데요. 이를 위해 개인용 데스크탑 3,300대에 해당하는 연산 능력을 보유하고 있죠. 코어는 424대로 2만여 개의 병렬 계산을 동시에 수행할 수 있습니다. 이것으로 여러 차원의 모델을 적용한 핵융합 시뮬레이션 연구가 가능해지는 것은 물론, 핵융합 플라즈마 개발에 필요한 가열, 전류 구동 등에 필요한 계산 자원도 충분히 갖추게 됐습니다.

 

이처럼 놀라운 카이로스의 기능은 핵융합 발전의 미래를 기대케 합니다. 연구원은 핵융합실험장치 KSTAR뿐만 아니라 지난달 프랑스에서 주장치 조립에 들어간 ITER 운영을 위한 사전 실험에도 카이로스를 활용할 방침인데요. 이후 한국형핵융합실증로(K-DEMO) 설계와 검증을 위해 필요한 가상 핵융합 장치 개발에도 활용될 예정입니다.

 

한국의 인공태양 KSTAR의 최초 플라즈마
한국의 인공태양 KSTAR의 최초 플라즈마

 

드라마 카이로스처럼 과거와 미래가 이어지는 단 1분의 시간이 핵융합 연구를 진행하는 연구자들에게 주어진다면 어떻게 될까요. 핵융합 에너지가 상용화된 미래의 과학자에게서 정보를 받을 수 있다면 더 빠른 연구개발이 가능할까요? 판타지 같은 이야기에 절로 미소가 지어지긴 합니다.

 

그러나 확실한 건 있습니다. 슈퍼컴퓨터 카이로스는 핵융합 에너지 상용화 실현에 천군만마가 될 것이라는 겁니다. 과거의 연구개발 단계를 거치며 차곡차곡 성과를 쌓아온 기반으로 현재의 에너지 개발 역량을 갖추게 된 것처럼 미래에는 지금보다 더 발전된 무언가가 자리하고 있겠죠. 과거와 현재가 꼭 이어지지 않더라도 상용화에 힘쓰는 연구진들, 그리고 카이로스가 있는 한, 꼭 실현될 수 있는 이야기입니다.

 

핵융합 에너지의 카이로스의 시간, 그 끝은 상용화에 다다를 겁니다.

 

핵융합 에너지의 카이로스의 시간, 그 끝은 상용화에 다다를 겁니다. 

 

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