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201708.03

한국 인공태양 실험, 미국에서도 실시간 참여 가능해진다

이하나   
https://fusionnow.nfri.re.kr/post/nuclear-fusion/710

 지난 7월 27일 국가핵융합연구소에서는 한국의 인공태양 KSTAR의 실험 데이터를 초고속 데이터망을 이용하여 미국 프린스턴플라즈마물리연구소(PPPL)에 전송하는 ‘빅데이터 고속 전송 시연’이 진행되었습니다.

 

 7Gbps의 속도로 미국에 전송 된 KSTAR의 빅데이터를 현지 PPPL 연구자가 원격으로 실시간 물리 해석을 성공적으로 진행함으로써 핵융합(연)과 미국 핵융합 연구기관이 지리적 한계를 넘어 실시간 공동연구가 가능해지는 새로운 연구 환경을 열었습니다.

 

지난 7월 27일 국가핵융합연구소에서는 한-미 간 빅데이터 고속 전송 시연이 진행되었다.

 

 핵융합에너지 개발 연구는 ‘인공태양’으로 불리는 핵융합 장치 안에 태양처럼 핵융합 반응이 일어날 수 있도록 초고온 플라즈마를 만들고 오랫동안 유지하는 것이 핵심 과제입니다. KSTAR와 같은 핵융합장치는 플라즈마 발생 실험 동안 플라즈마의 온도, 밀도 등의 다양한 상태와 그 움직임 등을 자세하게 측정한 결과 등의 실험 데이터가 발생합니다. 하루에 40여번의 플라즈마 발생 실험을 하는 KSTAR의 경우는 매일 1TB 이상의 대용량 데이터들을 만들어 내고 있습니다. 연구자들은 이러한 대용량의 실험 데이터들의 분석을 통해 더 성능이 높은 플라즈마나 플라즈마의 유지시간을 늘릴 수 있는 방법을 찾는 연구를 하게 됩니다.

 

 KSTAR 장치는 전 세계에서 가장 우수한 핵융합연구장치로 손꼽히는 만큼, 각국의 핵융합연구자들은 KSTAR의 실험데이터에 주목하고 있습니다. 뛰어난 연구 능력을 가진 많은 해외 연구자들이 KSTAR 실험에 참여하고, 실험 데이터 분석에 참여할 수 있게 된다면, KSTAR가 핵융합에너지 상용화에 다가서는 더 많은 의미있는 성과들을 도출할 수 있게 될 것입니다.


 하지만 기존에는 국가 간 데이터 전송 속도가 매우 낮은 탓에, 미국 현지 연구자가 KSTAR 실험에 원격으로 참여할 경우 실험 데이터를 전송받아 분석하고 그 결과를 실험에 반영하기 위해서는 수 일 또는 수십 일이 소요되는 어려움이 있었습니다.

 

데이터 고속 전송 시연이 진행되고 있는 KSTAR 제어실 모습  

 

 핵융합(연)은 이를 개선하기 위하여 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서 제공하는 국가 간 첨단 연구망인 KREONET(Korea Research Environment Open NETwork)을 이용하여, 전 세계 핵융합 연구기관 중 최초로 100Gbps 고속 네트워크 환경을 구축하고, 빅데이터에 적합한 최신 소프트웨어 기술(mdtnFTP와 ADIOS)의 적용까지 완료하였습니다.

 

 미국의 대표적인 핵융합연구기관인 미국 오크리지국립연구소(ORNL), 페르미국립가속기연구소(FNAL), 프린스턴플라즈마물리연구소(PPPL) 등과 고속네트워크를 이용한 실시간 핵융합 공동연구가 가능해진 것입니다.

 


고화질 영화 한편 용량도 3초면 미국으로

 

 지난 27일에 진행된 시연에서는 10Gbps 네트워크 대역폭을 사용하여 전송 시연을 진행하였으며, 이는 고화질 영화 한편 분량의 데이터 3GB를 약 3초 내에 미국으로 전송할 수 있는 속도입니다.  또한, 인터넷 상에서 음성이나 동영상을 실시간으로 재생하는 스트리밍 방식처럼, 실험데이터 역시 데이터 스트리밍 방식을 적용하여 데이터가 초고속으로 전송되는 중에도 현지 연구자는 실시간으로 데이터를 분석할 수 있습니다.

 

 향후 미국 측의 네트워크 업그레이드가 추가로 이루어지면, 한미 전체 구간에 대해 100Gbps 네트워크를 최대한 활용할 수 있게 되어 지금보다 10배 더 빠른 초고속 국가 간 핵융합 공동실험 환경이 구축되어 운영될 수 있습니다.

 

 KSTAR연구센터 오영국 부센터장은 “세계적으로 우수한 성능을 인정받고 있는 KSTAR 장치 실험 결과에 미국 연구기관이 보유한 우수한 물리 해석 소프트웨어를 실시간 적용할 수 있게 되어, 보다 효과적인 핵융합 연구가 가능해졌다”며, “고속 네트워크 구축을 기반으로 하는 한미 핵융합 연구 협력을 통해 더 많은 핵융합 물리 연구 성과를 기대할 수 있다”고 밝혔습니다.

 

화상 시스템을 이용하여 미국 현지의 연구자가 실시간으로 전달받은 KSTAR 실험 데이터를 분석하여 공유하고 있다.


빅데이터 소프트웨어 기술 선도 적용, ITER의 테스트 베드 역할 수행 가능성

 

 이번 고속 데이터 망 구축은 향후 차세대 국제 공동 핵융합 연구를 위한 데이터망 하드웨어와 소프트웨어 구축을 선도할 수 있는 기반을 마련하였다는 것에 큰 의미가 있습니다.

 

 현재 프랑스 카다라쉬에 건설 중인 국제핵융합실험로(ITER) 운영이 시작되면, 하루 90TB 이상의 실험 데이터가 생성될 것으로 예상됩니다. 따라서 빅데이터를 기반으로 한 실시간 분석과 인공지능을 활용하는 실시간 제어기술 등은 향후 핵융합기술 개발에 필요한 핵심 기술로 손꼽힙니다.

 

 KSTAR는 핵융합 장치 중에서 선도적으로 빅데이터 소프트웨어 기술을 적용하게 되어, 미래 핵융합로 운전에 필요한 소프트웨어의 테스트 베드 역할을 수행할 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

 핵융합(연) 김기만 소장은 “고속 네트워크 구축은 우수한 해외 연구자들의 적극적인 KSTAR 실험 참여를 독려할 수 있는 기반이 된다.”며, “KSTAR를 중심으로 핵융합 분야의 국제 공동 연구를 활발히 이루어, 핵융합에너지 상용화에 필요한 기술 개발을 앞당기기 위해 노력하겠다.”고 소감을 밝혔습니다.

 

시연을 성공적으로 마친 뒤 기쁜 표정의 KSTAR 연구진들 

 

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