과기정통부, 가상 토카막 소프트웨어로 핵융합 연구 신뢰성 입증

KSTAR 데이터 활용해 장치 내벽 열속 정밀 분석

ITER 가상화로 신뢰성 입증…설계·운전 활용 기대

국제 공동연구·신산업 창출로 글로벌 리더십 확보

과기정통부. ⓒ데일리안DB

과학기술정보통신부는 디지털 트윈 기술을 기반으로 토카막 핵융합 장치를 가상 공간에 구현한 ‘가상 토카막 플랫폼’ 소프트웨어를 개발하고, 핵융합 장치 핵심 부품의 성능과 안전성을 정밀 검증할 수 있는 기술을 확보했다고 10일 밝혔다.

이번 성과는 우리나라가 디지털 트윈 기반 핵융합 연구를 선도적으로 추진해 온 결과로, 핵융합 연구 영역을 가상 공간으로 확장해 핵심 기술 확보와 핵융합에너지 실현을 앞당길 수 있는 기반을 마련했다는 의미가 있다.

디지털 트윈은 실제 장치나 시스템을 가상 공간에 구현해 다양한 상황을 예측·검증할 수 있는 차세대 기술이다. 이를 핵융합 연구에 적용하면 가상 장치에서 모의 운전을 수행하며 안전성과 성능을 정밀 분석할 수 있어 연구 효율성과 신뢰성이 높아지고, 실제 핵융합로 건설에 따르는 위험과 비용을 줄일 수 있다.

한국핵융합에너지연구원 연구진은 초전도핵융합연구장치(KSTAR) 연구에서 축적한 데이터를 기반으로 독자 개발한 디지털 트윈 기술을 활용, 토카막 핵융합 장치를 가상화하고 슈퍼컴퓨팅 시뮬레이션을 결합했다. 이를 통해 장치 내벽에 가해지는 열속(heat load) 변화를 정밀 분석할 수 있는 기술 개발에 성공했다.

이 기술은 국제핵융합실험로(ITER)를 디지털 공간에 가상화해 플라즈마 운전 조건에 따른 내벽 열속 변화를 3차원으로 예측·분석함으로써 신뢰성을 입증했다. 이는 국내 기술이 KSTAR를 넘어 ITER 등 해외 핵융합 장치에도 적용될 수 있음을 보여주며, 향후 설계와 운전에 활용될 수 있는 토대를 마련했다.

가상 토카막 소프트웨어는 해외 공동연구진뿐 아니라 국내 산업체에도 제공될 수 있어 국제 협력은 물론 신산업 창출에도 기여할 것으로 기대된다. 과기정통부는 이를 통해 우리나라가 핵융합 연구 분야에서 글로벌 리더십을 확보할 수 있을 것으로 내다봤다.

정택렬 과기정통부 공공융합연구정책관은 “민간 협력을 기반으로 핵심 기술 확보 전략을 수립하고, 연구개발 지원과 지속 가능한 산업 생태계 조성을 통해 글로벌 핵융합에너지 조기 실현 경쟁에 적극 대응해 나가겠다”고 말했다.