별 1000억개 역대급 은하 시뮬레이션하는 데 36년→115일 작성일 11-17 36 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">700만코어 CPU에 딥러닝 결합</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="qjiDvHhDer"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="dcf3cf8debd9e27db5b78dae28f026686fe0f74fc8e0772d212dbc5e4a66c1fb" dmcf-pid="BAnwTXlwJw" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="물리적 시뮬레이션과 인공지능(AI) 딥러닝 모델을 결합해 은하의 가스 원반을 시뮬레이션한 모습. 원반 구조를 위에서 본 그림(왼쪽)과 측면에서 본 그림(오른쪽). RIKEN 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/17/dongascience/20251117174744813ivwf.png" data-org-width="680" dmcf-mid="7naOGtyOJs" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/17/dongascience/20251117174744813ivwf.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 물리적 시뮬레이션과 인공지능(AI) 딥러닝 모델을 결합해 은하의 가스 원반을 시뮬레이션한 모습. 원반 구조를 위에서 본 그림(왼쪽)과 측면에서 본 그림(오른쪽). RIKEN 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="587e8a20922149e1fc73a713868b800ef24ba6bb37ec06f3d18f17604cf0efdc" dmcf-pid="bcLryZSrJD" dmcf-ptype="general">과학자들이 역대 가장 큰 규모의 '은하 시뮬레이션'을 구현했다. 은하에 있는 별(항성)의 수는 무려 1000억개가 넘고 10억년 간의 변화를 시뮬레이션하는 데 4개월도 채 걸리지 않는다.</p> <p contents-hash="83319f80dcce26550b1e82a7848309c1867b38407ce3e4a40471a3190de42b55" dmcf-pid="KkomW5vmME" dmcf-ptype="general"> 히라시마 케이야 일본 이화학연구소(RIKEN) 학제간 이론 및 수학과학센터(iTHEMS) 연구원팀은 도쿄대, 스페인 바르셀로나대와 협력해 1000억개가 넘는 별을 하나하나 재현한 세계 최대 은하 시뮬레이션을 구현하는 데 성공하고 연구결과를 15일(현지시간) 국제 학회인 '슈퍼컴퓨팅2025(SC25)'에 발표했다. 기존 최신 은하 시뮬레이션 모델보다 별이 100배 이상 많다.</p> <p contents-hash="14fc5d77a27220ca6099ab27c5acc17bfdbe9994b51199598120c5e6d33b0a8a" dmcf-pid="9EgsY1Tsdk" dmcf-ptype="general"> 천체물리학은 우주 현상을 직접 재현할 수 없기 때문에 대부분 관측에 의존한다. 천문학자들은 은하 형성, 구조, 별 진화 이론 등을 관측값과 대조해 검증할 수 있도록 은하 시뮬레이션을 구축하기 위해 꾸준히 노력해 왔다.</p> <p contents-hash="e6466a929555b1303b880092b161a5bbcb7e8210211cee7d5d5eee1cdd508a94" dmcf-pid="2DaOGtyOnc" dmcf-ptype="general"> 은하 진화 시뮬레이션은 중력과 유체역학, 수명을 다한 별이 폭발하는 초신성, 원소의 합성과 붕괴 등 시공간 규모가 극단적으로 차이나는 다양한 현상을 동시에 고려해야 해 매우 까다롭다.</p> <p contents-hash="853b5d633ffd5f77dd144836d45a63b00c2db82623ef3a46cfbfc7d1de65c9eb" dmcf-pid="VwNIHFWIeA" dmcf-ptype="general"> 지금까지 구현된 최신 시뮬레이션은 전체 질량 기준으로 태양 질량의 10억배까지만 구현할 수 있다. 종류에 따라 다르지만 대형 은하에는 보통 1000억개가 넘는 별이 존재한다. 은하 전체로 보면 '평균 변화'만 파악할 수 있기 때문에 대규모 사건만 시뮬레이션할 수 있다는 한계가 있다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f46eaff2e01a37d2ce7d77e28ba8b9eeab7a82aa7e7232e7b9c8ef5759c99eec" dmcf-pid="frjCX3YCij" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="은하 내 물질 순환을 나타낸 그림. 별들은 은하 원반에 있는 차가운 수소 구름에서 생성된다. 태양의 10배 이상으로 성장한 별이 수명을 다하면 초신성으로 폭발하며 탄소, 산소, 마그네슘, 철 같이 무거운 원소를 공급한다. 초신성 폭발로 나온 물질 일부는 은하 원반으로 재유입돼 새로운 별을 형성한다. 이 과정에서 생성된 다양한 원소와 화합물은 지구, 나아가 생명체의 기원이 된다. NASA/JPL-Caltech, ESA, CSA, STScI 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/17/dongascience/20251117174746130cosg.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="zeJESGCEem" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/17/dongascience/20251117174746130cosg.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 은하 내 물질 순환을 나타낸 그림. 별들은 은하 원반에 있는 차가운 수소 구름에서 생성된다. 태양의 10배 이상으로 성장한 별이 수명을 다하면 초신성으로 폭발하며 탄소, 산소, 마그네슘, 철 같이 무거운 원소를 공급한다. 초신성 폭발로 나온 물질 일부는 은하 원반으로 재유입돼 새로운 별을 형성한다. 이 과정에서 생성된 다양한 원소와 화합물은 지구, 나아가 생명체의 기원이 된다. NASA/JPL-Caltech, ESA, CSA, STScI 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="ad029f050da0abbb484c62169470b934c3a0ea77aca07098383550997dea283b" dmcf-pid="4cLryZSrnN" dmcf-ptype="general">더 현실적인 문제는 시간이다. 은하에 있는 별을 하나하나씩 살펴보는 수준의 해상도로 시뮬레이션하면 기존 기술로 은하를 100만년 시뮬레이션하는 데 315시간이 소요된다. 138억살로 추정되는 우주에서 은하가 10억년 동안 진화하는 과정을 시뮬레이션하려면 현실 시간으로 36년이 넘게 걸린다.</p> <p contents-hash="1d9bb5986afba9c26900b6b685f50a024c7814ed700ba613e2f11b871f078486" dmcf-pid="8komW5vmMa" dmcf-ptype="general"> 무작정 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU) 코어 수를 늘린다고 해결되는 문제는 아니다. 연구팀은 "엄청난 양의 에너지를 소모할 뿐 아니라 효율성이 떨어진다"며 "코어 수를 늘린다고 반드시 시뮬레이션 속도가 빨라지는 것은 아니다"라고 설명했다.</p> <p contents-hash="bacd9b5ece9df7577e17c274267bafe5ac2a157792c83985fccd2ce3e7a8e27c" dmcf-pid="6EgsY1Tsdg" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 물리적 시뮬레이션과 인공지능(AI) 딥러닝 모델을 결합해 접근했다. 딥러닝 모델은 고해상도 초신성 폭발 시뮬레이션으로 훈련됐다. 초신성 폭발 이후 10만년간 주변 가스가 어떻게 팽창하는지 예측하는 역할을 맡았다.</p> <p contents-hash="b783ad67eafe032932062b462fcd0fbdbe36c1a3efcde158ca9e1d4f21b5aef0" dmcf-pid="PDaOGtyOno" dmcf-ptype="general"> 새로 개발된 은하 시뮬레이션은 딥러닝 모델 덕분에 은하 전체의 변화뿐 아니라 초신성 폭발 같은 상대적으로 시공간 규모가 작은 현상까지 동시에 구현할 수 있다. 사용된 CPU 코어 수는 714만7200개다. 코어는 하나의 연산을 맡아 처리하는 단위로 코어 수가 많을수록 동시에 여러 작업을 처리할 수 있다.</p> <p contents-hash="03db3134cc6bf6bf1eca78f8b780ae821cefb86a7e516ddda0204065cc745778" dmcf-pid="QwNIHFWIRL" dmcf-ptype="general"> RIKEN의 슈퍼컴퓨터 후가쿠와 도쿄대 슈퍼컴퓨터 미야비로 새로운 시뮬레이션을 테스트한 결과 1000억개가 넘는 별이 있는 대형 은하에서도 별 하나하나를 확인할 수 있는 해상도를 구현하는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="c812301edced49f2a00b87196a7cf3b09fa0945302127970a0c2a0b8608f8972" dmcf-pid="xrjCX3YCMn" dmcf-ptype="general"> 시뮬레이션을 작동하는 데 걸리는 시간도 비약적으로 빨라졌다. 100만년을 시뮬레이션하는 데 걸린 시간은 2.78시간에 불과했다. 10억년을 시뮬레이션하는 데 걸리는 시간은 기존 36년에서 115일로 줄었다. 속도가 100배 이상 빨라진 셈이다.</p> <p contents-hash="56c14867ac9fd58e6b09070129cbaf56f852024b3b9742a6a5bb6a60982ba674" dmcf-pid="ybpfJaRfdi" dmcf-ptype="general"> 개발된 시뮬레이션은 기후변화나 일기예보 등 은하처럼 변수가 많고 복잡한 현상을 모델링하는 데에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="e8b806dfa81616dc96d2c0386db3565b3e96123b94dfde5feb53b448216805d4" dmcf-pid="WKU4iNe4JJ" dmcf-ptype="general"> 히라시마 교수는 "고성능 컴퓨팅과 AI의 통합은 계산과학 전반에 걸친 문제 해결 방식에 근본적인 변화를 불러올 것"이라며 "AI 가속 시뮬레이션이 단순한 패턴 인식을 뛰어넘어 진정한 과학적 발견 도구로 거듭날 수 있음을 보여준다"고 밝혔다.</p> <p contents-hash="9757309d78e52b2c9de0b9fa79f7d02ce1c645c06576cb653229f1fd17bc8387" dmcf-pid="Y9u8njd8nd" dmcf-ptype="general"> <참고 자료><br> - doi.org/10.1145/3712285.3759866</p> <p contents-hash="cb71f6e8659d7c40b5b7463941bd5c4145c9cf3ca270ea9d0fc79ebcaad552c9" dmcf-pid="G276LAJ6Je" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 "60대 회장님, 상간녀 지키려 완강기 탈출…아내는 차 때려 부숴" 11-17 다음 ESS 특수에…LG엔솔 LFP 배터리 국내 양산 착수 11-17 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
