가상 핵융합로 짓고 AI로 암흑에너지 파헤친다

2021.07.22 13:26
2021 과학난제 연구 착수
실제 핵융합로(왼쪽)와 가상 핵융합로 모델. 과기정통부 제공.
실제 핵융합로(왼쪽)와 가상 핵융합로 모델. 과기정통부 제공.

인공지능(AI)을 구현하는 핵심 기술인 그래픽프로세싱유닛(GPU) 병렬 컴퓨팅과 AI를 결합한 가상 핵융합로 구현 연구와 다중신호 천문학과 AI를 활용한 우주 암흑에너지 규명 등 그동안 해결하지 못한 과학난제 연구가 본격 착수된다. 

 

과학기술정보통신부는 과학난제도전 융합연구개발사업의 2021년도 신규 과제를 선정, 3개의 선도형 융합연구단이 공식 출범한다고 22일 밝혔다. 

 

과학난제사업은 기초과학과 공학의 융합연구를 통해 혁신적인 방법으로 접근하는 도전적인 연구개발(R&D)을 지원하는 사업이다. 올해 새롭게 과학난제사업에 선정된 3개 연구단은 ‘ST핵융합메타웨어 연구단’, ‘중력파우주 연구단’, ‘표적신경회로재생 연구단’이다. 

 

황용석 서울대 교수가 이끄는 ST핵융합메타웨어 연구단은 핵융합 플라즈마 난제를 해결하는 게 목표다. 핵융합 발전은 플라즈마를 ‘토카막’으로 불리는 구 형태의 장치에 자기장을 이용해 가둬 핵융합 반응을 유발해 핵융합 에너지를 전기에너지로 바꾼다. 메타웨어는 가상현실(Meta)에서 소프트웨어와 하드웨어를 아우르는 의미로 시뮬레이션과 실험이 통합된다는 뜻을 지닌다. 

 

현재 핵융합 연구는 1988년 설계가 시작돼 2025년 완공을 목표로 하는 국제핵융합실험로(ITER)를 중심으로 이뤄지고 있다. ST핵융합메타웨어 연구단은 장치 대형화로 인한 개발 비용과 물리적 한계를 극복하는 게 목표다. 고성능 컴퓨팅 기반 가상 핵융합로 구축을 통해 단기간에 저비용으로 소형 핵융합 발전로 구축 기반 확보가 핵심이다. 

 

이형목 서울대 교수가 이끄는 중력파우주 연구단은 다중신호 천문학과 인공지능을 활용해 허블상수를 정밀하게 측정하고 암흑에너지의 성질을 규명한다. 허블상수는 은하의 속도와 거리 사이의 관계를 나타내는 비례상수로 암흑에너지와 밀접한 관계가 있다. 암흑에너지는 우주의 가속 팽창을 설명하는 핵심 개념으로 아직 정체가 밝혀지지 않은 과학난제다. 

 

연구단은 7차원 망원경을 개발해 중성자별과 블랙홀 충돌에서 발생하는 중력파와 다양한 파장의 전자기파를 관측하고 인공지능을 이용해 통계분석할 계획이다. 7차원 망원경은 광시야 관측을 하면서 시야에 들어오는 모든 픽셀의 스펙트럼을 실시간으로 얻는 신개념 망원경이다. 

 

연구단은 관측데이터를 통해 허블상수의 정밀도를 높이고 주요 매개 변수를 측정해 암흑에너지 정체 규명에 나선다는 계획이다. 

 

표적신경회로재생 연구단은 도파민 신경망 재건 플랫폼을 구축해 신경세포의 소실로 인한 난치성 신경 질환 극복이 목표다. 신경장애는 다양한 치료법 개발이 시도되고 있지만 손상된 신경 및 신경망의 완전한 회복은 난제로 남아있다.

 

연구단은 이를 해결하기 위해 뇌 신경망 형성을 위한 줄기세포 등에 자성을 부여하고 제어가 가능한 멀티봇을 개발해 실제 신경 조직과 동일한 수준의 도파민 신경회로망 재건, 전임상시험을 통한 안전성·유효성 검증에 나선다. 

 

올해 선정된 연구단에는 5년간 각 90억원의 지원된다. 연구단별 전문위원회 운영을 통해 연구내용 점검, 새로운 아이디어 제안을 위한 공개형 토론회 개최 등 기존에 시도하지 않은 연구수행 방식이 도입된다. 

 

이창윤 과기정통부 기초원천연구정책관은 “과학난제 사업을 통해 어렵기 때문에 도전할 가치가 있는 과제를 발굴, 지원해 융복합 연구가 활성화될 수 있는 기반을 조성할 것”이라고 밝혔다. 
 

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