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인공신경망 기반 핵융합플라즈마 자기장 재구성 기술 개발
우리 대학 원자력및양자공학과 김영철 교수 연구팀(핵융합및플라즈마연구실)이 국가핵융합연구소, ㈜모비스 연구진과 공동으로 인공신경망 기반 핵융합플라즈마 자기장의 재구성 기법을 개발했다.
김 교수 연구팀은 비실시간으로 엄밀히 계산된 자기장 구조와의 오차를 최소화함과 동시에 실시간으로 해당 정보를 제공할 수 있는 인공신경망을 개발해 핵융합플라즈마 제어 성능을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.
정세민 박사과정이 1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘뉴클리어 퓨전(Nuclear Fusion)’ 2019년 12월 3일 자에 게재됐다. (논문명: Deep neural network Grad-Shafranov solver constrained with measured magnetic signals)
핵융합 연구에 널리 사용되는 토카막은 실시간으로 재구성된 자기장 구조를 바탕으로 초고온(약 1억도) 핵융합 플라즈마의 운전과 제어를 가능하게 만든다. 따라서 재구성된 자기장 구조의 정확도는 토카막 운전 성능과 밀접한 관계가 있다.
2계 비선형 미분방정식을 따르는 토카막의 내부 자기장은 일반적으로 수치해석 기법과 외부에서 측정된 자기장 값을 이용하여 재구성된다. 실시간과 비실시간 재구성 기법이 존재하며, 비실시간 기법의 정확도가 실시간보다 높다고 알려졌지만 이름에서도 확인할 수 있듯 실시간 운전에 활용하기 어렵다는 아쉬움이 있다.
연구팀은 비실시간 기법의 정확도를 유지하되 실시간으로 해당 정보를 확보할 수 있는 알고리즘을 인공신경망을 활용해 개발했다. 측정된 외부 자기장과 토카막 내부 공간 정보를 입력값으로 하고 비실시간 기법을 활용해 재구성된 자기장을 출력값으로 신경망을 훈련했다.
또한, 신경망의 출력값은 앞서 언급된 2계 비선형 미분방정식을 만족해야 하므로 이 역시 신경망의 훈련 조건으로 둬 단순한 자기장 재구성을 넘어서 해당 문제의 지배방정식 역시 만족하도록 했다.
연구팀이 개발한 기법은 그 성능의 우수성과 더불어 토카막의 고성능 운전 달성에 큰 영향을 미칠 것을 인정받았다. 세계적으로 활발히 진행 중인 토카막 연구에 가장 기초적이며 중추적인 토카막 내부 자기장 정보를 최소화된 오차 내에서 실시간으로 제공할 수 있다는 점에서 토카막을 활용한 핵융합발전의 가능성을 제고할 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 핵융합기초연구사업과 개인연구사업(신진연구) 및 기관고유과제 KAI-NEET의 지원을 받아 수행됐다.
타기관 참여연구진
국가핵융합연구소(공저자순): 박준교, 이상곤, 한현선, 김현석 ㈜모비스(공저자순): 이근호, 권대호
□ 그림 설명
그림1. 토카막 내부 재구성된 자기장 구조
2020.02.05 조회수 15070 -
빌 게이츠가 가장 부러워하는 한국의 ‘그것"?
장순흥 교수
지난 20일, 장순흥 KAIST 원자력 및 양자공학과 교수(전 KAIST 부총장)는 인터넷 신문사 뉴데일리와의 인터뷰를 통해 우리나라 전력 수급 및 향후 원자력 정책 방향에 대한 견해를 밝혔다.
기사 본문 : 빌 게이츠가 가장 부러워하는 한국의 ‘그것"?
2012.09.25 조회수 7583 -
장순흥 교수, 일본 후쿠시마 원전사고 조사위원회 국제자문위원 임명
일본정부는 장순흥(57) 원자력 및 양자공학과 교수를 후쿠시마 원전사고 조사위원회 국제자문위원으로 임명했다.
하타무라 요타로 도쿄대학교 명예교수가 위원장을 맡고 있는 후쿠시마 원전사고 조사위원회는 후쿠시마 사고의 원인과 피해상황에 대해 전문적으로 조사하고 검토하며 피해 확산을 최소화하고 유사사고 방지를 위한 정책방향을 제시하기위해 일본정부가 만든 기구다.
국제자문단은 앞으로 조사위원회의 결과에 대해 독립적으로 자문·검토하는 기능을 수행하게 된다.
위원은 장순흥 교수를 비롯해 리처드 메저브(Richard A. Meserve) 카네기연구소장(전 미국 원자력규제위원회 위원장), 앙드레 클라우드 라코스테(Andre-Claude Lacoste) 프랑스 원자력안전규제당국 의장, 그리고 라스 에릭 홈(Lars-Erik Holm) 스웨덴 보건복지청 사무총장 등 총 4명의 국제원자력안전전문가들이 임명됐다.
장순흥 교수는 서울대에서 학부를 졸업하고 MIT에서 석‧박사를 마친 원자력 안전 전문가다. 2006년 6월 미국원자력학회 펠로우에 선정됐고 2009년 9월부터 한국원자력안전위원회 위원을 맡고 있다. 또 올 9월에는 한국원자력학회장에 취임했다.
2011.11.29 조회수 15687 -
이병휘 원자력정책센터 개소식 가져
우리 학교 이병휘 원자력정책센터가 15일 오전 11시 개소식을 갖고 본격적인 활동에 들어갔다.
이 센터는 원자력의 기술적 측면 뿐만 아니라 원자력 외교·안보 및 수출 등 정치·산업적 측면까지 고려한 종합적 원자력정책센터다. 또 중장기적인 관점에서 현안을 연구해 원자력 비전과 정책방향을 제시할 계획이다.
이를 통해 우리나라 원자력 분야에 견인차 역할을 함은 물론, 원자력 외교·안보 협력 확대와 원자력 수출산업 경쟁력을 확보하는 데 큰 역할을 할 것으로 기대된다.
KAIST는 우리나라 초창기 원자력정책 수립에 크게 이바지한 KAIST 원자력 및 양자공학과 故 이병휘 교수의 뜻을 기려 ‘이병휘 원자력정책센터’로 명명했다. 미래형 원자로 연구의 대가인 미국 알곤국립연구소의 장윤일 박사(KAIST 초빙교수)가 센터장을 맡는다.
개소식에 이어 ‘후쿠시마 원전사고 이후의 세계 원자력발전 방향’을 주제로 심포지엄이 개최됐다. 이 심포지엄에서는 한국, 중국, 일본, 미국의 원자력 발전 방향에 대해 심도있는 논의를 했다. 또 한중일 원자력 외교협력 증진 방안에 대해서도 의견을 교환했다.
이날 행사에는 요이치 후지이에 前 일본원자력위원회 위원장, 쳉 쉬 상해교통대학교 원자력공학과 학과장, 이재환 한국원자력문화재단 이사장, 정연호 한국원자력연구원장, 장상구 한국원자력통제기술원 원장, 양명승 한국방사성폐기물학회 회장, 김기학 한전원자력연료 사장, 조병옥 원자력발전기술원장 등 국내외 원자력관련 저명한 인사들이 참석했다.
이병휘 원자력정책센터 추진위원장을 맡은 KAIST 원자력 및 양자공학과 장순흥 교수는 “국내외 원전사고가 발생할 때마다 원자력 에너지의 안전성과 역할에 대한 논의가 뜨겁다”며 “이병휘 원자력정책센터는 체계적인 분석을 통해 우리나라 원자력 정책 방향의 청사진을 제시하는 핵심적인 역할을 할 것”이라고 말했다.
2011.07.15 조회수 14182