(울산=뉴스1) 조민주 기자 = 울산과학기술원(UNIST)은 윤의성 원자력공학과 교수팀이 가상 핵융합 장치 내에서 고속입자가 충돌하는 지점을 빠르게 판별할 수 있는 알고리즘을 개발했다고 17일 밝혔다.
연구팀에 따르면 V-KSTAR에 이 알고리즘을 적용하자 탐지 속도가 기존보다 최대 15배 빨라졌다. V-KSTAR는 한국형 핵융합 실험로인 KSTAR를 3차원 가상공간에 그대로 구현한 디지털 트윈이다.
인공태양으로 불리는 핵융합 발전은 융합로 내부를 태양처럼 뜨겁게 달구기 위해서 고속 중성 입자를 주입한다. 이 과정에서 일부 입자들이 통제를 벗어나 장치 내벽과 충돌하게 되면 융합로 벽이 손상되거나 핵융합 반응이 중단될 수 있다.
연구팀은 이 같은 충돌 입자 탐지 문제에 게임 산업에 쓰이는 충돌 감지 알고리즘을 접목해 새로운 알고리즘을 개발했다. 이 알고리즘은 옥트리(Octree) 방식보다 15배 빠르다.
옥트리는 미리 공간을 정해진 방식으로 잘게 나눠놓고 그 안에 입자가 있는지를 일일이 확인하는 반면, 이번 알고리즘은 필요한 경우에만 계산을 한다.
기존에는 30만개에 이르는 입자가 7만개의 삼각형으로 분할된 벽면에 충돌하는지를 매 순간 계산해야 했지만 이번 알고리즘을 적용하면 단순한 사칙연산으로 약 99.9% 이상을 계산 대상에서 제외할 수 있다.
또 충돌 영역의 삼각형 분할은 복잡한 3차원 핵융합로 구조물 형상에서도 입자의 경로와 벽 사이의 교점 계산을 가능하게 했다.
이 알고리즘을 통해 충돌로 열이 집중되는 내벽 영역이 V-KSTAR 화면에 표시되기 때문에, 전문지식이 없는 설계자도 직관적으로 위험 구간을 확인할 수 있다.
윤의성 교수는 "개발된 충돌 알고리즘은 중성입자빔 추적뿐만 아니라 V-KSTAR 전체의 3차원 확장을 위한 핵심 요소 기술 중 하나이다"고 설명했다.
이번 연구는 한국핵융합에너지연구원, 에너지기술평가원 등의 지원과 한국핵융합에너지연구원의 카이로스(KAIROS) 슈퍼컴퓨팅 계산 자원을 활용해 수행됐다.
연구 결과는 국제학술지인 '전산물리학통신'(Computer Physics Communications)에 4월호에 공개됐다.
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