이 연구 주제는 원자로 내부에서 일어나는 중성자 수송, 핵분열 반응, 출력 분포, 연소 변화 등을 높은 정밀도로 계산하는 전노심 해석 기술에 초점을 둔다. 연구실은 기존의 근사적 노심 해석을 넘어 실제 원자로 운전 조건을 더 충실히 반영할 수 있는 직접 전노심 계산 방법을 발전시키며, 원자로의 안전성과 경제성을 동시에 높이는 계산 체계를 구축하고자 한다. 특히 경수로를 포함한 다양한 원자로 계통에서 중성자 거동을 정교하게 모사하는 수치해석 기술이 핵심 축을 이룬다. 이를 위해 특성선법(MOC), 결합된 노달해석, 다군 단면적 생성, 연소 계산, 출력 복원, 과도 상태 해석 등 다양한 원자로물리 계산 기법이 통합적으로 활용된다. 연구실의 발표와 논문 이력을 보면 nTRACER, VANGARD와 같은 직접 전노심 해석 코드 개발, 핀 단위 해석, 소손 및 연소 계산, 노이즈 시뮬레이션, 벤치마크 검증 등 원자로물리 전반을 포괄하는 연구가 지속적으로 수행되어 왔다. 이러한 접근은 단순한 계산 성능 향상을 넘어 실제 원전 설계 및 운전 해석의 신뢰도를 높이는 데 의미가 있다. 궁극적으로 이 연구는 고정밀 디지털 원자로, 즉 가상원자로 구현의 기반이 된다. 고충실도 전노심 해석은 안전 여유도 평가, 출력 이상 탐지, 연료 관리 최적화, 사고 시나리오 분석 등 다양한 원자력 현안에 직접 연결된다. 향후에는 열수력, 연료거동, 구조 건전성 등과의 다물리 연계가 강화되면서 원자로 전주기 해석과 차세대 원전 설계 지원으로 확장될 가능성이 크다.

이 연구 주제는 원자로 해석의 계산 복잡도를 해결하기 위해 GPU와 병렬컴퓨팅을 적극적으로 도입하는 고성능 전산해석 기술을 다룬다. 전노심 직접 계산이나 핀 단위 연소 계산은 계산량이 방대하기 때문에 기존 CPU 중심 환경으로는 해석 시간과 확장성에 제약이 컸다. 연구실은 이러한 한계를 극복하기 위해 GPU 기반 가속, 대규모 병렬화, 확장 가능한 해법 구조를 개발하여 실제 활용 가능한 수준의 고속 원자로 해석 체계를 구축하고 있다. 관련 논문에서는 direct whole-core calculation의 GPU 가속, scalable GPU-based depletion calculation, GPU 기반 pinwise two-step nodal code 개발 등이 대표적으로 나타난다. 이는 CUDA를 포함한 병렬 프로그래밍 기술을 활용해 계산 커널을 최적화하고, 대규모 행렬 연산과 반복 풀이 과정의 병목을 줄이며, 다중 GPU 또는 이기종 컴퓨팅 환경에서도 성능을 안정적으로 확보하려는 시도라고 볼 수 있다. 연구실의 프로젝트에서도 초고성능 통합 전산플랫폼 구축이 중요한 목표로 제시되어, 원자로 해석용 소프트웨어와 하드웨어 인프라를 함께 고도화하는 방향이 분명하다. 이러한 연구는 단순한 연산 속도 향상을 넘어 원자력 안전 해석의 패러다임을 바꾸는 역할을 한다. 계산 시간이 획기적으로 단축되면 더 많은 운전 조건, 사고 시나리오, 민감도 분석, 불확실도 평가를 현실적인 시간 안에 수행할 수 있다. 결과적으로 GPU 기반 고성능 수치해석은 가상원자로 구현, 실시간 또는 준실시간 안전 분석, 차세대 원전 설계 검증, 교육 및 훈련용 시뮬레이션 등으로 확장될 수 있는 핵심 기반 기술이다.

이 연구 주제는 원자로 해석을 중성자 계산에만 한정하지 않고 열수력, 연소, 과도 현상, 시스템 수준 거동과 연계하여 통합적으로 이해하려는 다물리 해석 플랫폼 개발을 중심으로 한다. 실제 원자로는 중성자장, 온도장, 유동장, 연료 소손이 서로 영향을 주고받기 때문에, 하나의 현상만 분리해서 다루는 해석으로는 충분한 예측 정확도를 확보하기 어렵다. 연구실은 이러한 상호작용을 계산적으로 결합한 고신뢰도 통합 해석 환경을 구축하는 데 중점을 두고 있다. 프로젝트 정보에 나타난 ‘고신뢰도 다물리 원자로 해석용 초고성능 통합 전산플랫폼 구축’은 연구실 정체성을 잘 보여준다. 또한 학회 발표 이력에서도 열수력 피드백, 서브채널 해석 결합, 과도 해석, 전노심 수송 계산과의 연동 등 다물리 커플링에 관한 연구가 지속적으로 확인된다. 이는 중성자수송 코드와 열수력 해석기, 시스템 코드, 연소 모듈을 유기적으로 연결하여 보다 현실적인 운전 및 사고 조건을 재현하려는 노력으로 해석할 수 있다. 가상원자로 플랫폼은 향후 원전 안전 규제 대응, 디지털 트윈 기반 운전 지원, 설계 변경 평가, 차세대 소형원자로 및 혁신형 원자로 검증에도 활용될 수 있다. 특히 국내 원자력 연구 역량을 분산된 개별 코드 수준에서 통합 플랫폼 수준으로 끌어올린다는 점에서 전략적 가치가 크다. 연구실의 다물리 연계 연구는 계산과학, 원자로공학, 고성능컴퓨팅을 융합하여 한국형 고정밀 원자로 시뮬레이션 생태계를 구축하는 기반이 된다.