韓 인공태양 실험결과 美 슈퍼컴으로 본다

한-미 데이터 전송 네트워크 시연이 진행된 핵융합(연) KSTAR 제어실 전경/사진=핵융합연

국내 핵융합 연구장치인 ‘케이스타(KSTAR)’ 실험에 해외 연구자들이 원격으로 참여하고 미국 슈퍼컴퓨터를 이용해 실시간으로 실험 결과를 분석하는 것이 가능해진다.

국가핵융합연구소(이하 핵융합연)는 연구소와 미국 핵융합 연구기관 사이에 핵융합 공동 실험 및 연구를 위한 대용량 초고속 데이터 전송 네트워크 구축을 완료, 최근 시연에 성공했다고 2일 밝혔다.


핵융합에너지 개발 연구는 ‘인공태양’으로 불리는 핵융합 장치 안에 태양처럼 핵융합 반응이 일어날 수 있도록 초고온 플라즈마를 만들고, 오랫동안 유지하는 것이 핵심 과제이다.

이러한 핵융합 실험에서는 초고온의 플라즈마의 움직임과 상태를 관찰하고 진단한 결과인 대용량의 실험데이터가 발생한다.

KSTAR 장치의 경우 하루 실험에만 1TB(테라바이트) 이상의 데이터가 발생하며, 국제 공동으로 개발하고 있는 국제핵융합실험로(ITER)의 운영 시에는 하루 90TB 이상의 실험데이터가 생성될 것으로 예상하고 있다.


특히 KSTAR 및 ITER와 같은 초전도핵융합장치에서는 수 백초 동안 장시간 플라즈마 운전이 가능함에 따라 빅데이터를 기반으로 한 실시간 분석과 인공지능 활용 실시간 제어기술 등이 향후 핵융합기술 개발에 필요한 핵심 기술로 꼽힌다.

이를 위해 KSTAR 공동 연구에 참여하는 국가 간 초고속 데이터망의 설치와 빅데이터 처리에 적합한 소프트웨어의 기술 확보는 필수적이다.

핵융합(연)은 미국 오크리지국립연구소(ORNL), 페르미국립가속기연구소(FNAL), 프린스턴플라즈마물리연구소(PPPL) 등 미국 핵융합 연구기관들과 공동연구에 활용할 수 있는 100Gbps 고속 데이터망 환경을 구축하고, 빅데이터에 적합한 최신 소프트웨어 기술의 적용을 완료했다.

이는 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서 제공하는 국가 간 첨단 연구망인 KREONET(Korea Research Environment Open NETwork, 국가과학기술연구망)를 이용한 네트워크이다. 국내에서는 한국 천문연구원과 함께 100Gbps의 고속네트워크를 구축한 첫 번째 사례이자 세계 핵융합 연구기관 중에서는 최초이다.

핵융합연은 지난 27일 진행된 빅데이터 고속 전송 시연에서 미국 PPPL까지 7Gbps 속도로 데이터 전송을 성공했으며, PPPL 연구자가 원격으로 KSTAR의 빅데이터를 실시간으로 물리해석 할 수 있음을 보여줬다.

이번 시연은 10Gbps 네트워크 대역폭을 사용했으며, 이는 고화질 영화 한편 분량의 데이터 3GB를 약 3초 내에 미국 핵융합 연구기관으로 전송할 수 있는 속도(초당 1GB)이다. 또 데이터 스트리밍 방식을 적용해 데이터가 전송되는 중에도 실시간으로 데이터 분석이 가능해졌다.

향후 미국 측의 네트워크 업그레이드가 추가로 이뤄지면 한미 전체 구간에 대해 100Gbps 네트워크를 최대한 활용할 수 있게 돼 지금보다 10배 더 빠른 초고속 국가 간 핵융합 공동실험 환경이 구축·운영될 전망이다.

핵융합연 측은 “KSTAR는 핵융합 장치 중에서 선도적으로 빅데이터 소프트웨어 기술을 적용하게 돼 미래 핵융합로 운전에 필요한 소프트웨어의 테스트 베드 역할을 수행할 수 있을 것”이라고 기대했다.