[에이티엔뉴스=이기종 기자] 한국연구재단(NRF, 이사장 이광복)은 중앙대학교 서재민 교수팀과 프린스턴대학교 에그먼 콜먼 교수(Egemen Kolemen)팀 간의 공동연구로 인공지능을 이용해 인공태양의 불안정성을 회피하는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

중앙대학교 물리학과 서재민 교수팀 등의 인공태양 불안정 현상에 대한 연구는 국제학술지 네이처(Nature)에 2월 22일 게재돼 공개됐다.

해당 국제학술지에 게재된 논문명은 "Avoiding fusion plasma tearing instability with deep reinforcement learning"이다.

인공태양은 태양에너지의 원천인 핵융합 반응을 지구상에서 구현해 에너지를 얻는 차세대 친환경에너지 기술이며 태양의 중력 대신 강한 자기장을 이용해 수소 플라즈마를 핵융합로에 가두고 고온·고압 환경에서 지속적인 핵융합 반응을 일으켜 에너지를 생산하는 것이다. 

그러나 고온·고압의 플라즈마에서 발생하는 자기장의 찢어짐 불안정성(tearing instability)은 인공태양의 플라즈마 붕괴를 일으키는 가장 큰 요인이며 핵융합 반응에 필요한 높은 플라즈마 압력이 자기장의 찢어짐을 쉽게 야기하기 때문에 국제핵융합로 같은 미래 인공태양 운영의 난제이다.

이번 연구팀은 이러한 연구적 필요성에 따라 핵융합로 내부 센서들을 이용해 플라즈마 상태를 모니터링하고 플라즈마 불안정성을 예측하는 시스템을 개발했다.

연구과정을 보면 프린스턴대학교와의 공동연구를 통해 두 가지 인공지능(AI)을 도입해 찢어짐 불안정성을 피해가며 고압의 플라즈마를 유지하는 개념을 고안해냈다.

이후 해당 예측시스템에 강화학습 인공지능을 도입해 다양한 플라즈마 상태에서 높은 압력의 플라즈마를 붕괴시키지 않고 안정적으로 유지하는 방법을 학습시켰다.

이 연구결과에 의하면 이 기술은 미국 최대 핵융합 장치(DIII-D)에 적용됐으며 인공지능을 가진 인공태양이 스스로 찢어짐 불안정성을 피해가며 높은 성능의 플라즈마를 유지함을 실험적으로 입증됐다. 

특히 찢어짐 불안정성 및 붕괴가 쉽게 발생하는 ITER 기준조건에서도 인공지능이 플라즈마를 안정적으로 유지했다.

이 연구성과와 관련해 중앙대 서재민 교수는 “첨단의 물리연구 중 하나인 핵융합에서 성과를 보인 만큼, 앞으로 인공지능이 다양한 현대물리 연구들에 폭넓게 응용되기를 기대한다”고 말했다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 핵융합선도기술개발사업의 지원으로 수행됐다.