소형모듈원자로

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원자력 핵토크 2화 – AI와 GPU로 설계하는 차세대 가상원자로 V-SMR

최근 원자력 산업에서는 소형모듈원자로(SMR)가 미래 에너지의 핵심으로 떠오르고 있습니다. 마이크로소프트, 아마존 같은 글로벌 빅테크 기업들이 SMR 개발에 직접 투자하거나 협력 계약을 체결하면서 기술에 대한 신뢰도와 대중적 관심이 그 어느 때보다 높습니다. 이러한 변화의 중심에는 디지털 원자로와 인공지능(AI) 기술이 자리 잡고 있습니다. 실제 원자로를 디지털 공간에 완벽하게 구현하여 시뮬레이션하는 기술은 원자력 발전의 안전성과 효율성을 획기적으로 높이는 강력한 동력이 되고 있습니다. 가상 원자로인 V-SMR은 소형모듈원자로(SMR)를 디지털 가상 공간에 구현하여 설계와 검증, 그리고 자율 운전 기술을 테스트하는 혁신적인 해석 도구입니다. 원자력 발전소는 그 규모가 매우 거대하고 핵연료를 사용하기 때문에, 자동차처럼 시제품을 만들어 모든 극한 상황을 직접 실험하기가 현실적으로 매우 어렵습니다. V-SMR은 이러한 물리적 제약을 극복하게 해줍니다. 전산 공간 안에서 수많은 시뮬레이션을 수행함으로써 실제 실험 없이도 안전성을 검증하고, 발생 가능한 변수에 완벽하게 대비할 수 있는 환경을 제공합니다. 기존의 원자로 설계 방식은 여러 단계의 해석 코드를 순차적으로 처리하는 구조였습니다. 이 과정에서 중간에 오류나 수정 사항이 발견되면 다시 처음 단계로 돌아가야 했기에 설계 기간이 매우 길어질 수밖에 없었습니다. 하지만 V-SMR은 다양한 해석 소프트웨어를 유기적으로 통합하여 복잡한 시뮬레이션을 한 번에 처리하는 방식을 취합니다. 연구 분야 간의 데이터 교환과 피드백 과정이 획기적으로 단축되면서, 전체적인 개발 속도가 비약적으로 향상되어 글로벌 시장에서의 기술 경쟁력을 높여줍니다. SMR은 대형 원전과 달리 출력이 작아 여러 개의 모듈을 동시에 설치하여 경제성을 확보해야 합니다. 하지만 모듈 수가 늘어남에 따라 운전 인력이 비례해서 증가한다면 운영 비용 부담이 커질 수밖에 없습니다. 이를 해결하기 위해 V-SMR 기술을 활용한 자율 운전과 자동화 수준의 향상이 필수적입니다. 인공지능(AI)과 고도화된 소프트웨어가 원자로를 정교하게 제어함으로써 운전 인력을 최적화하고, 인간의 실수 가능성을 원천적으로 차단하여 안전성과 경제성이라는 두 마리 토끼를 동시에 잡을 수 있게 됩니다. V-SMR의 정밀도를 높이기 위해서는 수백억 개의 중성자 입자 거동을 분석하는 몬테카를로 해석과 이를 뒷받침할 강력한 컴퓨팅 자원이 필요합니다. 특히 수만 개의 코어를 가진 그래픽 처리 장치(GPU)와 슈퍼컴퓨터를 활용한 병렬 처리는 해석 속도를 극적으로 끌어올리는 핵심 요소입니다. 현재 우리나라는 한국원자력연구원을 필두로 한국전자통신연구원(ETRI)과 한국과학기술정보연구원(KISTI)이 협력하는 '팀 코리아'를 구성하여 독자적인 기술을 개발 중입니다. 2029년 시제품 완성을 목표로, 미국을 넘어선 세계 최고의 디지털 원자로 기술 확보에 박차를 가하고 있습니다.