10배 이상 빠른 계산…"천체 자체중력 초고속 계산 기술" 개발

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10배 이상 빠른 계산…"천체 자체중력 초고속 계산 기술" 개발

하이커뮤니티매니져 0 9 09.18


한국과학기술정보연구원(KISTI) 제공



초고속 고병렬 자체중력 계산 기술 관련 이미지. 한국과학기술정보연구원(KISTI) 제공




국내 연구진이 천체의 자체중력을 10배 이상 빠르게 계산할 수 있는 새로운 알고리즘을 개발했다.





한국과학기술정보연구원(KISTI)은 김용휘 선임연구원과 김웅태 서울대 교수 공동 연구팀이 천체의 자체중력을 초고속으로 계산하는 새로운 알고리즘을 개발했다고 17일 밝혔다.



연구팀은 구면좌표계에서 천체의 중력을 정밀하게 계산할 수 있는 방식을 고안했다. 구면좌표계는 위도와 경도처럼 반지름과 각도를 이용해 천체의 위치를 나타내는 체계로 별이나 행성처럼 구형 구조를 지닌 천체의 운동을 표현하는 데 적합하다.





기존에는 특정 방향만 빠르게 계산하거나 전체 영역을 처음부터 끝까지 반복 연산해야 하는 한계가 존재했다. 연구팀은 분할정복법과 연산 결과 재활용 기법을 결합해 효율성을 크게 높였다.





중력 계산은 행성 형성이나 은하 진화와 같은 천체물리 시뮬레이션에서 핵심적인 과정이다. 계산 속도가 빨라질수록 동일한 슈퍼컴퓨터 자원으로 더 넓은 우주 공간과 더 긴 시간 범위를 모사할 수 있다. 남는 자원은 자기장이나 복사 현상 연구에 활용할 수 있다. 이를 통해 우주의 초기 모습까지 정밀하게 재현하는 것이 가능해진다.





연구팀은 이번 알고리즘을 슈퍼컴퓨터용 대표 유체역학 코드(FARGO3D, Athena++)에 탑재해 즉시 활용할 수 있도록 구현했다. 특히 그래픽처리장치(GPU) 기반 병렬 처리 성능을 최적화해 향후 도입될 국가 슈퍼컴퓨터 6호기에도 곧바로 적용할 수 있다.





김웅태 교수는 “구면좌표계에서의 자체중력 계산은 정확도와 속도 사이에 근본적인 모순이 있었는데 이번 연구가 이를 크게 완화했다”며 “슈퍼컴퓨터 환경에서 행성과 은하의 탄생을 더 빠르고 정밀하게 모사할 수 있게 됐다”고 설명했다.





강지훈 KISTI 첨단과학컴퓨팅센터장은 “이번 성과는 국가 전략 과제로 추진 중인 초고성능컴퓨팅 소프트웨어 생태계 조성과 활용 고도화 사업의 방향과 맞물려 있다”며 “슈퍼컴퓨터 6호기의 안정적 활용을 뒷받침하고 응용 연구 저변 확대에도 기여할 것”이라고 말했다.







https://m.dongascience.com/news.php?idx=74096


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