KAIST 원자력양자공학과

게시판

  • HOME
  • 게시판
  • 하이라이트

하이라이트

Extra Form
메인표시 메인표시
김영철 교수님.jpg



우리 학과 핵융합 및 플라즈마 연구실의 김영철 교수팀은 정세민 박사과정이 1저자로 참여하여 핵융합에 필요한 1억도 플라즈마를 제어하기 위한 자기장 구조를 실시간으로 재구성하는 인공신경망 기반 알고리즘을 개발하였다. 이는 핵융합 관련 top 저널 중 하나인 Nuclear Fusion 에 게재 승인되었다. (DOI:https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab555f)


핵융합 플라즈마를 가두고 제어하는 장치인 토카막은 플라즈마 상태를 자기장 구조와 함께 재구성함으로써 실시간 운전을 할 수 있으며 이 자기장 구조 재구성을 토카막 평형상태 재구성이라 일컫는다. 토카막 평형상태 재구성은 보통 플라즈마의 유체적 현상을 기술하는 Magnetohydrodynamics (MHD) 수식으로 부터 정상상태 가정 등을 통해 얻은 Force-balance 식을 이용한다. Force-balance 식과 전자기장을 기술하는 맥스웰방정식에서 유도된 Grad-Shafranov 식을 통해 토카막 평형 상태를 재구성한다. 따라서 일반적으로 Grad-Shafranov 식의 해를 구했다 라는 것은 토카막의 평형 상태를 재구성했다는 말을 의미한다.


그러나 이 Grad-Shafranov 식은 2계 비선형 미분방정식으로 해를 구하기 위해서 일반적으로 수치적 해석 방법론이 요구된다. 이는 해당 식의 해를 실시간 운전 중에 구하기 어렵게 만드는 요소 중 하나이며, 이를 해결하기 위해 수치적 반복 계산을 한차례만 수행하는 등의 요소들이 도입되곤 하였다.


본 논문에서는 반복계산 횟수의 제한 등을 통한 수동적인 방법론으로 해결하는 것이 아닌 능동적인 방법으로써 인공신경망을 사용, Grad-Shafranov 식의 해를 구할 수 있는 신경망을 구현하였다. 여기서 신경망은 일종의 강력한 Grad-Shafranov 식의 가설 모델로 취급되며, 신경망의 출력 값에 대한 2계 비선형 해석적 미분은 Grad-Shafranov 식을 따를 것이다 라는 혁신적인 아이디어에 근거한다.


, 기존 신경망 훈련 방법인 신경망의 출력 값만에 대한 훈련은 그 값의 미분에 대한 부정확성을 야기하며 (그림 1 (a)), 이 사실은 훈련된 신경망이 ‘Grad-Shafranov 식을 따를 것이다라는 가설에 위배된다는 결과를 보여준다. 따라서 우리는 그림 1 (b) 처럼, ‘신경망 출력 값 뿐만이 아닌 해당 값의 미분 값 또한 훈련함으로써 우리의 가설을 만족하는 결과를 얻어냈으며, 신경망이 실제 토카막 운전 상황에 사용될 수 있음을 그림 2 를 통해 나타내었다. 또한, 우리의 신경망은 기존의 수동적 방법론으로 구해낸 평형과 (그림 3 (a)) 달리, 보다 더 정확한 평형상태를 (그림 3 (b)) 실시간으로 재구성할 수 있는 우수성을 입증하였다.


본 논문을 토대로 개발된 기술이 보다 정밀한 토카막 운전에 도움이 될 것으로 기대하는 바이다

 

 그림2.png


 

?

List of Articles
번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수
공지 [수상] 신지호(장창희 교수님 연구실), 한국원자력학회 2020 춘계학술발표회 우수논문상 file NQE 2020.09.09 217
공지 [수상] 정영은(임만성 교수님 연구실), 한국원자력학회 2020 춘계학술발표회 우수논문상 file NQE 2020.09.04 346
공지 [수상] Xuan Ha Nguyen(김용희 교수님 연구실), 한국원자력학회 2020 춘계학술발표회 우수논문상 file NQE 2020.09.04 324
공지 [수상] KAIST 원자력 및 양자공학과 김채원 학생, 한국원자력학회 퀴리상 수상 file NQE 2020.09.04 355
공지 KAIST 원자력 및 양자공학과 최원호 교수, 교수협의회 회장으로 부임 file NQE 2020.08.24 556
공지 KAIST 원자력 및 양자공학과 성충기 신임교원 Interview file NQE 2020.08.24 781
공지 KAIST 원자력 및 양자공학과, 원자력 및 방사선 안전 역량강화 여름학교 개최 file NQE 2020.08.10 727
공지 KAIST 원자력 및 양자공학과 조규성 교수, 환경주의 생물학자 저서 ‘WHY 원자력이 필요한가’ 번역 file NQE 2020.05.26 2009
317 환경 운동가 Michael Shellenberger, KAIST 원자력 및 양자공학과 방문… 미니 워크샵 개최 file NQE 2019.06.25 6930
316 홍순형, 류호진 교수, 세라믹과 고온용 2차원나노소재 합성기술 최초개발 file NQE 2016.07.08 14941
315 한미, '오바마 2기' 대북ㆍ안보현안 본격조율 관리자 2012.11.21 10715
314 한국원자력학회국제저널 SCIE에 등재 관리자 2007.05.04 10437
313 한국방사성폐기물학회 우수발표논문상 수상(박사과정, 김봉영) 관리자 2010.11.10 11947
312 한국 원자력학회 우수포스터상 수상 (박사과정 김용남) 관리자 2011.06.03 11584
311 학부생 유지현 군, 교과부 장관상 수상(2010.6.4) 관리자 2010.06.17 12814
310 하재민 박사과정 (최성민 교수 연구실) Nano Letters에 속표지 논문 게제 file NQE 2019.04.23 12791
309 폐기물을 에너지로, 원자력 스타트업 CEO 초청강연(2018.3.27) file NQE 2018.03.28 9604
308 카이스트, 연세대 및 가톨릭대 …국제의학물리학회 (IOMP) 지정 교육기관 인준 file NQE 2019.07.29 5151
307 카이스트 조남진 교수 한국원자력학회 수석부회장/차기회장에 선출 관리자 2007.05.04 11604
306 카이스트 원자력 및 양자공학과 김영철 교수, LINKGENESIS-Best Teacher Award 수상 file NQE 2019.05.22 4347
305 카이스트 원자력 및 양자공학과 김영철 교수, 2019년도 LINKGENESIS-Best Teacher Award 수상 file NQE 2019.04.19 6059
304 카이스트 원자력 및 양자공학과 ''녹색 원자력 학생 연대' 결성 file NQE 2019.02.12 7096
303 춘계의학물리학술대회 우수포스터상 (석사 Abbas Sajid) 관리자 2011.04.29 10944
302 춘계의학물리학술대회 우수논문발표상 (석사 유보열) 관리자 2011.04.29 12328
301 최원호 교수, 플라즈마 내 전자의 가열 원리 규명 file NQE 2018.07.30 10858
300 최원호 교수, 전기바람 발생 원리 규명 file NQE 2018.03.07 9585
299 최원호 교수 및 박상후 연구교수, Advances in Physics: X 초청 리뷰 논문 게재 file NQE 2018.10.26 3585
298 최성열 교수, IYNC Early Career Award 수상 file NQE 2018.03.21 9753
Board Pagination Prev 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 16 Next
/ 16