한국과학기술정보연구원(이하 KISTI) 등 국내 연구기관들이 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 우주 진화와 은하 생성을 계산하는 연구를 진행했다.
KISTI는 고등과학원, 한국천문연구원과 공동으로 이같은 세계 최대 규모의 수치모의실험 Horizon Run5(이하 HR5)를 수행했다고 19일 밝혔다.
HR5는 KISTI가 슈퍼컴퓨터를 활용한 다섯번째 우주 진화 연구다.
이에 앞서 KISTI는 지난 2018년 25.7 페타플롭스(1초당 1000조번)의 계산 능력을 가진 당시 세계 11위 규모의 슈퍼컴퓨터 누리온을 도입한 바 있다.
지난해 HR5 연구팀은 누리온을 활용해 기존에 수행할 수 없었던 규모인 2500 계산노드(7.5페타플롭스 규모)에서 3개월간 계산을 수행했다.
연구팀은 해당 계산을 위해 프랑스에서 개발된 유체역학 수치모의실험 코드RAMSES(람세스)를 채택했다.
특히, 누리온 슈퍼컴퓨터에서 최대 효율을 발휘하도록 수천대의 컴퓨터가 동시에 수행할 수 있게 코드를 개발해 어려운 문제를 빠르게 계산하도록 하는 최적병렬화를 적용했다.
새롭게 개발된 RAMSES 버전은 초신성과 활동성 은하핵에 의한 기체의 가열 및 손실 뿐 아니라 산소, 철과 같은 중원소 함량의 진화, 초거대질량 블랙홀의 자세한 물리적 진화과정을 계산할 수 있는 코드이다.
기존 세계 최대급 우주론적 유체역학 수치모의실험에서는 가상 우주 공간 크기의 한계 때문에 우주거대구조의 성장과 은하 진화와의 상관 관계를 제대로 규명할 수 없었다.
이번 실험은 모의실험 규모를 확장해 은하의 형성과 진화를 사실적으로 재현했다.
기존 수치실험에서는 10개 내외의 은하단만 찾을 수 있었다면 이번 실험에서는 약 10배 더 많은 100여개의 은하단을 찾아냈다. 이를 통해 은하단 형성과 소속 은하의 진화를 살펴볼 수 있도록 했다.
연구팀은 시뮬레이션 결과에 대한 1차 분석을 완료하고, 세부 데이터를 분석하고 있다.
추후 내·외부 연구자들에게도 데이터를 공개해 유의미한 결과를 도출할 계획이다.
수치실험에 참여한 KISTI 슈퍼컴퓨팅응용센터 권오경 책임연구원은 “이번 거대규모 시뮬레이션을 통해 기존에 수행할 수 없었던 어려운 문제를 풀 수 있었다”라며 “다른 종류의 연구에도 확장해 혁신적인 연구에 보탬이 되길 바란다”고 밝혔다.
