인공태양으로 불리는 핵융합 발전의 불안정 현상을 인공지능(AI)으로 해결하는 기술이 나왔다.
서재민 중앙대 물리학과 교수와 에그먼 콜먼(Egemen Kolemen) 프린스턴대 교수 공동 연구팀은 AI를 이용해 인공태양의 불안정성을 회피하는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.
인공태양은 태양에너지의 원천인 핵융합 반응을 지구상에서 구현해 에너지를 얻는 차세대 친환경에너지 기술이다. 태양의 중력 대신 강한 자기장을 이용해 수소 플라즈마를 핵융합로에 가두고 고온·고압 환경에서 지속적인 핵융합 반응을 일으켜 에너지를 생산한다.
이 때 고온·고압의 플라즈마 때문에 자기장이 찢어지는 현상이 발생하는데, 이는 플라즈마의 붕괴를 일으키는 가장 큰 요인이다. 이 문제는 인공태양 상용화를 위해 반드시 풀어야 하는 난제로 꼽혔다.
연구팀은 핵융합로 내부 센서들을 이용해 플라즈마 상태를 모니터링하고, 플라즈마 불안정성을 예측하는 시스템을 개발하였다. 해당 예측시스템에 강화학습 인공지능을 도입해 다양한 플라즈마 상태에서 높은 압력의 플라즈마를 붕괴시키지 않고 안정적으로 유지하는 방법을 학습시켰다.
이 기술은 미국의 최대 핵융합 장치인 ‘DIII-D’에 적용해 AI를 가진 인공태양이 스스로 자기장이 찢어지는 현상을 피해가며 높은 성능의 플라즈마를 유지할 수 있다는 걸 보여줬다. 서재민 교수는 “첨단의 물리연구 중 하나인 핵융합에서 성과를 보인 만큼, 앞으로 인공지능이 다양한 현대물리 연구들에 폭넓게 응용되기를 기대한다”고 말했다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 네이처에 22일 게재됐다.
참고자료
Nature, DOI : https://www.nature.com/articles/s41586-024-07024-9