[과학의날 - 국가핵융합연구소] 인공지능과 인공태양이 만나 핵융합 난제 해결

‘4차 산업혁명’이 우리 사회의 현재와 미래를 어우르는 하나의 키워드로 자리 잡은 가운데 그 핵심에는 인공지능(AI)이 있다. 

일상생활, 의료, 금융, 국방 등 다양한 영역에 인공지능이 적용되고 있으며 인공지능을 탄생시킨 과학기술 분야도 예외는 아니다.  대표적인 거대과학 연구 분야이자 미래의 에너지로 주목받는 핵융합에너지 연구에서도 인공지능은 새로운 희망으로 떠오르고 있다. 
핵융합에너지 상용화를 위해 해결해야 하는 주요 난제를 해결하는 데 활용할 수 있기 때문이다. 
핵융합 발전을 실현하기 위해선 KSTAR와 같은 인공태양 장치 내부에 초고온의 플라즈마를 만들어 핵융합 반응이 지속될 수 있도록 해야 한다. 
하지만 1억도 이상의 초고온 플라즈마가 발생한 핵융합로 내부와 외부의 급격한 온도·밀도 차이는 플라즈마를 매우 불안정한 상태에 이르게 한다. 
핵융합 연구자들은 플라즈마를 꺼지지 않고 오래도록 유지하기 위해 플라즈마의 불안정성을 직관적으로 예측하고 한발 앞서 대응할 수 있도록 노력하고 있다. 
하지만 복잡한 플라즈마의 움직임 속에서 규칙과 특징을 찾는 것은 쉽지 않다. 
KSTAR는 30초 내외의 실험 한 번에 수십 기가바이트, 하루에만 약 1테라바이트 이상의 대용량 데이터를 만들어 낸다. 

그동안 연구자들은 이처럼 무한대·무작위처럼 보이는 수많은 데이터의 홍수 속에서 오랜 시간과 노력을 들여 규칙과 특징을 찾아냈고 그것은 현재 핵융합 연구의 성과로 이어지게 했다. 
하지만 인공지능이 핵융합연구에 적용되면 그동안 연구자들이 해왔던 것보다 더 빠르고 정확하게 데이터를 검토하고 연구자들이 목적에 맞게 제공한 알고리즘 속에서 과거의 해답을 학습하며 인간이 찾지 못했던 새로운 규칙을 찾아낼 가능성이 높다. 

국가핵융합연구소는 2년 전부터 미국의 MIT를 비롯한 세계 각국의 핵융합연구장치들과 힘을 모아 핵융합연구 분야에서 인공지능을 활용할 수 있는 방법을 모색하고 있다. 

더불어 대규모의 데이터를 처리하고 시뮬레이션 할 수 있는 1페타플롭스급 슈퍼컴퓨팅 인프라 구축도 계획하고 있어 앞으로 KSTAR가 하드웨어 측면뿐 아니라 소프트파워에서도 역량을 극대화하는 계기가 될 것으로 전망된다. 
국가핵융합연구소의 핵융합-인공지능 융합연구는 오는 8월에 시작 예정인 KSTAR 캠페인 적용 가능성을 검토 중으로 인공지능이 핵융합연구에서 어떤 변화를 불러올지에 대해 관심이 주목되고 있다. 
핵융합연구자들은 핵융합 분야의 인공지능 활용은 결국 얼마나 양질의 데이터를 학습시키는지가 관건이 될 것이라고 이야기한다. 

세계 최고의 핵융합 연구장치인 KSTAR라는 훌륭한 하드웨어를 기반으로 오랜 시간 쌓아 온 양질의 데이터들이 인공지능과 같은 소프트파워를 통해 새롭게 꽃 피어나길 기대해본다. 

자료 제공=국가핵융합연구소 

정리=강정의 기자 justice@ggilbo.com