유니티로 구현한 핵융합 디지털 트윈, V-KSTAR   핵융합 기술은 미래를 열어갈 수 있는 태양과 같은 에너지이지만 복잡한, 실험 데이터를 분석하고 이해하는 데 많은 시간이 소요된다. 트라이텍과 UNIST는 이러한 문제를 해결하기 위해 V-KSTAR 프로젝트를 추진했다. 이 프로젝트에서는 유니티의 디지털 트윈 기술을 활용해 직관적이고 효율적인 가상 핵융합 실험 플랫폼을 구현할 수 있었다. ■ 자료 제공 : 유니티 코리아   가상 핵융합 디지털 트윈 플랫폼 : V-KSTAR 프로젝트 V-KSTAR는 한국핵융합에너지연구원(KFE)의 공동 과제인 핵융합 R&D의 일환으로, 가상 핵융합 기술 개발을 위한 디지털 트윈 플랫폼 개발 프로젝트이다. 이 프로젝트는 3차원 CAD 모델 기반의 가상 핵융합 시뮬레이션을 연산하는 슈퍼컴퓨팅 기술을 활용하여 최적화된 가상 핵융합 모델 및 시뮬레이션 기술을 개발하고, 최적의 실험 결과를 도출하기 위한 가상 핵융합 시뮬레이션 통합 플랫폼 기술 개발을 목표로 한다. 핵융합 실험의 핵융합로인 토카막(Tokamak) 장치 내부에서 실시간으로 측정된 데이터의 가시화 모니터링, 시뮬레이션 데이터 분석 및 시각화, 데이터 추적 및 데이터 형상 관리 기능 등을 통해서 종합적인 파이프라인 관리 시스템을 구현하기 위한 가상 핵융합 기술 통합 플랫폼 개발 프로젝트이다. 핵융합 실험 과정에서 만들어지는 고온의 플라스마가 안정성을 가지고, 오래 유지되기 위해서는 자기력을 통해 플라스마의 모양과 위치를 고정시키는 것이 필요하다. V-KSTAR는 3차원 가상 핵융합 시뮬레이션의 반복 트레이닝을 통해 최적의 플라스마 형성 조건과 자기력 제어 기술을 확보하고, 실험을 통해서 플라스마 형상 및 장치 상태를 모니터링할 수 있는 통합 시스템 개발에 목적이 있다.   유니티의 시각화를 통한 핵융합 실험 장치의 개선 핵융합 실험 장치에서 실험 시 플라스마가 접촉하는 토카막 내부 타일은 플라스마로부터 열을 받아 온도가 상승하게 된다. 토카막 설비가 손상되는 것을 감지하고 정비해야 하는 문제에 대응하기 위해 각 타일의 온도를 색상과 수치로 표시하고 높은 수준으로 온도가 상승했을 경우에 경고 표시와 로그 기록을 남겨야 하는 필요성이 있었다.   그림 1. 토카막 내부 타일을 디지털 트윈으로 구현해낸 모습. 내부 타일의 온도를 실시간으로 색과 숫자로 확인할 수 있다.   핵융합 실험 장치에서 플라스마는 수억 도(℃)에 이르는 고온을 유지해야 하며, 이를 위해 고속 중성입자 빔을 플라스마에 조사하는 방법이 대표적으로 사용된다. 조사된 중성입자는 뜨거운 플라스마 내부에서 이온화되고, 플라스마와 충돌하며 에너지를 전달하고 전체 온도를 상승시킨다. 그러나 이온화된 후 충분한 에너지 전달을 하지 못한 일부 고속 이온은 플라스마 영역을 빠져나와 토카막 내벽에 충돌하게 되며, 이는 벽면 타일의 급격한 온도 상승과 손상으로 이어질 수 있다. 실제 실험에서는 이러한 손상을 막기 위해 장치 운전을 중단해야 하는 경우도 발생한다. 따라서 토카막 내부 타일의 온도를 실시간으로 색과 숫자로 표시하고, 온도가 일정 수준 이상 상승할 경우 경고를 발생시키며 로그를 기록하는 모니터링 체계가 필요하다. 나아가, 개발 팀은 물리적 트윈(physical twin)인 K-STAR 장치에서 고속 이온의 손실이 발생하는 위치를 실험 전 또는 실험 사이에 미리 파악하고, 내벽 손상을 최소화하기 위해 유니티 기반의 3차원 디지털 트윈인 ‘V-KSTAR’를 구축하였다. 이를 통해 입자 궤적을 추적하고 벽면과 고속 이온의 충돌을 시각화함으로써, 고속 입자 손실 메커니즘을 정밀하게 분석하고 장치 보호 및 실험의 안정성을 강화할 수 있게 되었다.   플라스마 발생 영역을 분석하기 위한 3차원 셰이더 구현 개발 팀은 유니티가 VR(가상현실), XR(확장현실)과 같은 여러 플랫폼과 호환성이 높고, 확장할 수 있는 통합 도구 제공이 잘 되어 있다는 점에 주목했다. 또한, C# 기반에서 프로젝트를 구성하기 때문에 개발 진입 장벽이 낮고 사례가 많아 개발에서 오는 리스크를 최소화할 수 있는 가능성이 많다는 점도 개발 프로젝트에 유니티를 선택하게 된 요인이 됐다. 유니티에서 플라스마는 흔히 도넛으로 알고 있는 토러스(torus, 원환면) 형태로 생성된다. 토러스를 수직으로 자른 단면의 경계를 기저로 하여 360도 회전을 통해 전체 플라스마 형상이 만들어진다. 토러스 내부는 구멍이 있고, 이 공간에 토카막 내벽이 위치하기 때문에 토러스가 내벽을 가리는 구조이다. 개발 팀은 투시가 가능하면서도 그 경계가 명확하게 시각화될 수 있도록 플라스마 셰이더를 구현했다. 또한 이중 노멀을 구현하여 카메라가 플라스마에 포함되어도 플라스마의 형상을 관찰할 수 있도록 하였다.   그림 2. 토러스 형태의 플라스마   핵융합 장치 시각화를 위해 선택한 유니티 플랫폼과 툴 개발 팀은 다양한 유니티 플러그인을 분석적 가시화에 활용했다. 예를 들어, CrossSection 플러그인을 활용하여 모델 내부 단면을 관찰할 수 있도록 하였으며, 토카막 장치를 360도로 회전시키며 원하는 각도에서 내벽과 외벽이 전체 장비와 어떻게 모양을 이루고 있는지를 한눈에 파악할 수 있는 기능을 구현했다.또한, 시간에 따른 부품별 온도 상태를 한 눈에 파악하기 위한 그래프를 그리는 데에도 Vectrosity와 같은 플러그인으로 원하는 기능을 쉽게 구현했다. 코드의 부분적인 교체와 유지 보수를 효율적으로 진행할 수 있도록 프로그램 모듈화를 진행할 때에도 유니티가 제공하는 Assembly Definition 기능을 활용해 손쉽게 프로그램을 체계적으로 모듈 단위로 분리할 수 있었다.   디지털 트윈 도입을 통한 핵융합 실험의 변화 V-KSTAR의 또 다른 기능은 실시간 데이터를 대용량으로 파일 포맷으로 기록하고 실제 실험이 끝나고 난 뒤 스트리밍 방식으로 실험 결과를 재현하는 것이다. 약 2~3분 단위의 실험은 샷넘버라는 고유 번호로 구분이 되고, 그 번호에 해당하는 플라스마 형상이 어떤 모양인지 확인하여 실험 설정의 최적값을 재사용할 수 있도록 돕는다. 설정 값과 그에 따른 실험 결과가 수많은 문서에 표와 숫자로 기록된 것을 연구자들이 읽고 이해해야 하는 일을 디지털 트윈이 빠르고 직관적인 방식으로 만들어 시간을 절약하는 효과가 있다. 실제 캠페인 현장에 가면 플라스마를 관찰할 수 있는 특수 카메라 영상이 흑백 모니터로 표시되고, 그 주변으로 수많은 센서 값에 대한 계기판이 벽면을 가득 채우고 있다. V-KSTAR는 한 눈에 파악하기 어려운 복잡한 수치 데이터를 가상 공간의 3D 모델에 다양한 색상으로 시각화하여, 마치 실제로 가까이서 관찰하는 것과 같은 직관적인 환경을 제공한다. 또한 플라스마 형상을 감지하는 센서 정보를 바탕으로 플라스마를 재구성하여, 특수 카메라의 제한된 시야에서는 관찰하기 어려웠던 전체적이고 동적인 모습을 제공하기 때문에 실험 결과에 대한 이해가 더욱 효율적이다. 따라서, V-KSTAR 프로젝트 도입을 통해 시뮬레이션 결과를 보다 빠른 시간에 분석하고, 연구자 간 시뮬레이션 결과를 공유하고 토론할 수 있는 가상 공간을 통해 연구의 진척도를 높일 수 있는 효과가 있다.   V-KSTAR 시각화 과정에서 유니티 활용의 효과 핵융합 실험의 특성 상 대규모의 그래픽 요소를 고성능을 유지하며 가시화하는 데는 일정한 한계가 있었다. 이로 인해 복잡한 데이터 시각화를 위해 일부 요소를 단순화해야 하는 경우가 발생했다. 하지만 유니티를 사용한 개발은 확실히 쉽고, 가볍고, 직관적인 면이 있다. 그래서 프로젝트 초기에 간단한 사용자 요구가 많을 때는 즉시 반영하여 해결하기에 적합했다. 개발 팀은 “핵융합 연구와 같은 전문 분야를 위한 유니티의 고성능 그래픽 설루션에 대한 자료와 사례가 더 풍부해지기를 기대한다”고 전했다.   V-KSTAR의 향후 기술 발전 방향 향후 프로젝트의 핵심 과제는 폭발적으로 증가하는 방대한 데이터를 기존의 렌더링 성능 수준에서 효과적으로 가시화하는 기술 개발이다. 이를 위해 컴퓨터의 그래픽 성능을 무제한에 가깝게 확장할 수 있는 하드웨어 또는 소프트웨어 측면의 방법을 발굴하여 프로젝트에 접목해야 할 것으로 보인다. 또한 개발 팀은 핵융합 실험을 위한 최적의 CAD 환경을 구현하기 위해, 설계–변환–시뮬레이션–피드백의 자동화된 워크플로를 실현할 수 있도록 V-KSTAR에 모델과 데이터의 자동 관리 시스템을 갖출 수 있도록 노력하고 있다. 개발 팀은 “향후에 진행되는 새로운 핵융합 실험 장치와 ITER 및 DEMO 장치에도 현재 개발되고 있는 플랫폼이 확장 적용될 것이며, AI를 접목하여 학습한 결과를 가시화하고 분석하는 연구가 장기적으로 진행될 것으로 예상된다”고 전했다. 또한, “AI를 도입한 V-KSTAR를 통해 핵융합 실험을 일부 대체할 수 있다면 실험 시간과 운영 비용을 절감하는데 보다 크게 기여할 것으로 기대된다. 유니티를 활용해 V-KSTAR를 원활하게 구현해냈기 때문에, 이 경험을 바탕으로 향후에도 유니티를 지속적으로 활용할 계획”이라고 덧붙였다.     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

  INFOWORLD   Editorial 17　AI와 CAE의 융합, ‘지능형 시뮬레이션’ 시대를 연다    Hot Window 18　말하면 설계하는 시대를 향해 – AI로 그리는 설계의 미래 / 한명기 21　리얼타임을 통한 디지털 트랜스포메이션의 진화 / 권오찬   Focus 26　AWS, 산업 혁신 이끄는 AI 에이전트 비전과 전략 공개 28　AEC/MFG 산업의 미래는? 지더블유캐드코리아, CAD/CAM/CAE 통합 플랫폼 비전 제시 30　유니티, “게임 엔진 넘어 AI·디지털 트윈 시대의 산업 기반 기술로”   Case Study 33　핵융합 실험을 위한 3D 시뮬레이션 플랫폼 개발　유니티로 구현한 핵융합 디지털 트윈, V-KSTAR 36　인더스트리 4.0을 위한 로봇 예측 유지보수의 발전 / 이웅재　디지털 트윈과 AI가 시뮬레이션과 현실의 간극을 메우다   People&Company 40 　지더블유캐드코리아 최종복 대표이사　CAE·PDM까지 라인업 확장… ‘가성비’ 넘어 AI·성능으로 승부   New Product 42　HP Z2 미니 G1a 리뷰 / 이민철　BIM 엔지니어의 실무 프로젝트 성능 검증 50　3D 설계 환경에 통합된 전문 CAE 시뮬레이션　ZW3D Structural & Flow 54　접촉·포스 성능 향상 및 MFBD 후처리, 산업별 툴킷 기능 강화　리커다인 2026 57　실시간 3D 시각화 워크플로의 생산성 향상　트윈모션 2025.2 74　이달의 신제품   On Air 62　캐드앤그래픽스 CNG TV 지식방송 지상중계　AI와 BIM의 융합, 건축 설계의 패러다임을 바꾸다 64　캐드앤그래픽스 CNG TV 지식방송 지상중계　제조 산업에서의 사이버 보안과 위기 상황 대응 방안 65　캐드앤그래픽스 CNG TV 지식방송 지상중계　시뮬레이션의 미래 : AI와 디지털 트윈이 주도하는 제조 혁신   Column 66　디지털 지식전문가 조형식의 지식마당 / 조형식　인공지능 시대의 서바이벌 노트 : 인공지능 마인드세트와 원칙 69　현장에서 얻은 것 No. 23 / 류용효　나만의 AI 에이전트 필살기 Ⅲ – 본질에 집중하는 삶   76　New Books 78　News   Directory 147　국내 주요 CAD/CAM/CAE/PDM 소프트웨어 공급업체 디렉토리   CADPIA   AEC 81　BIM 칼럼니스트 강태욱의 이슈 & 토크 / 강태욱　코드로 강력한 수학 그래픽 애니메이션을 만드는 매님 84　새로워진 캐디안 2025 살펴보기 (12) / 최영석　유틸리티 기능 소개 Ⅹ 88　데스크톱/모바일/클라우드를 지원하는 아레스 캐드 2026 (8) / 천벼리　아레스 커맨더의 동적 블록과 트리니티 블록 라이브러리   Reverse Engineering 91　시점 – 사물이나 현상을 바라보는 눈 (11) / 유우식　무엇을 믿을 것인가?   Mechanical 98　제품 개발 혁신을 돕는 크레오 파라메트릭 12.0 (4) / 박수민　모델 기반 정의 개선사항   Analysis 104　앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공 사례 / 장형진　앤시스 LS-DYNA S-ALE를 활용한 폭발 성형 해석 방법 108　최적화 문제를 통찰하기 위한 심센터 히즈 (9) / 이종학　프로세스 자동화 Ⅳ – 다물리 시스템 최적화 118　성공적인 유동 해석을 위한 케이던스의 CFD 기술 (27) / 나인플러스IT　차세대 다중물리 CFD 설루션의 ‘4A’ 122　설계, 데이터로 다시 쓰다 (2) / 최병열　DX 시대에서 AX 시대로 126　로코드를 활용하여 엔지니어링 데이터 분석 극대화하기 (4) / 윤경렬, 김도희　로코드를 활용하여 시뮬레이션 데이터 분석을 따라해 보자 132　가상 제품 개발을 위한 MBSE 및 SysML의 이해와 핵심 전략 (1) / 오재응　디지털 모델 중심 시스템 설계로의 전환 전략   Manufacturing 138　자율제조를 위한 데이터 표준화와 사이버 보안 강화 전략 (2) / 차석근　산업 사이버 위협을 돌파하기 위한 IEC 62443   PLM 144　산업 디지털 전환을 가속화하는 버추얼 트윈 (8) / 이희라　부품 공용화 및 표준화를 위한 AI 기반 3D 형상 분석 설루션     캐드앤그래픽스 2025년 11월호 목차 - 산업 디지털 전환을 위한 실시간 시각화 및 AI 설계 기술 from 캐드앤그래픽스     캐드앤그래픽스 당월호 책자 구입하기   캐드앤그래픽스 당월호 PDF 구입하기

델의 한국법인 델 코리아(www.dell.co.kr)는 국가핵융합연구소가 서버 가상화 프로젝트를 추진하면서 인프라 솔루션으로 델 서버, 스토리지를 채택했다고 발표했다. 델 코리아의 설명에 따르면 국가핵융합연구소는 전체 기간계 시스템(메일, DB, MIS, PMS, 그룹웨어 등)을 기존 물리적 환경에서 가상화 환경으로 전환하는 프로젝트를 추진했다. 이에 따라 서버 가상화 이전에는 30~40대의 서버가 운영되고 있었으나, 현재는 5대의 가상화 호스트에 110대가 넘는 서버를 운영하고 있다. 특히 관리자의 충원 없이 가상화 이전보다 더욱 다양하고 유연한 IT 서비스 운영이 가능해졌다. 그리고 서비스 부서인 전산부서가 연구자의 필요에 따른 즉각적이고도 유연한 IT 서비스를 지원한 덕분에 이제는 연구자의 파트너가 되어 서로를 이해하고 협력하는 상생의 길을 찾을 수 있었다. 국가핵융합연구소가 서버 가상화 프로젝트를 추진한 것은 무엇보다도 기존 레거시 시스템의 운영방식으로는 예산, 인력, 기술 등의 문제로 인해 핵융합연구에 필요한 IT 인프라를 비용 효과적으로 충분히 갖추는 것이 쉽지 않았기 때문이다. 시스템을 가상화하기 전에는 하나의 시스템에 하나의 서비스를 배치하는 식의 매우 경직되고 비효율적인 운영 구조였다. 이에 따라 각 세부 연구과제별로 다양한 IT 인프라에 대한 요구를 신속하게 대응하는 것이 불가능하였으며, 갈 수록 폭증하는 IT 자원에 대한 요청을 수용하기가 어려웠다. 하지만 가상화 시스템의 도입 이후에는 180도 달라진 유연성, 효율성 등을 겸비한 고효율의 시스템을 구축, 운영하게 되었다. 국가핵융합연구소는 가상화 프로젝트를 추진하면서 서버는 윈도우 NT 기반의 델 x86 서버를 도입하여 벤더에 종속되지 않는 자유로운 시스템 환경을 구축하였다. 특히 스토리지는 델의 플래시 제품인 '컴펠런트(Compellent) SC8000' 장비(80TB) 2대로 이중화 하여 다운타임을 허용하지 않는 구조를 갖췄다. 국가핵융합연구소는 컴펠런트 SC8000 2대를 동일한 규격으로 각각 SSD, 10Krpm SAS, 7.2Krpm NL-SAS 등 3-Tier로 구성했다. 그리고 각각의 볼륨을 복제한 후 Live volume으로 구성함으로써, 언제 어떠한 상황에서도 정상적으로 고성능 데이터 서비스를 할 수 있도록 하였다. 사용자는 폭주하는 오전 9시, 오후 1시, 5시에도 성능상에는 전혀 문제가 없는 것으로 나타났다. 국가핵융합연구소가 델의 솔루션을 선정한 것은 무엇보다 혁신적인 기술을 높이 평가했기 때문이다. 그 중에서도 특히 스토리지의 경우, 연구소에서 항상 골칫거리였던 사용자의 폭주로 인한 스토리지의 I/O 병목현상을 해결할 수 있을 것으로 판단했다. 즉 ▲ 컴펠런트 SC8000이 보유한 SSD, SAS, NL-SAS로 구성된 Tier 구성을 통한 고성능, 고효율 성능 구현 ▲ NL-SAS의 낮은 IO성능을 개선하기 위한 Fast Track ▲ 데이터 보호를 위한 다양한 기능 등은 연구소에 가장 적합한 시스템으로 평가 받았다. 국가핵융합연구소는 핵융합 원천기술을 확보하고, 21세기 핵융합에너지 상용화를 선도하기 위해 가장 진보된 형태의 핵융합장치인 차세대초전도핵융합연구장치 KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 개발 및 운영 사업을 수행하고 있다. 우리 나라가 에너지 강국으로 발전할 수 있는 기반이 될 KSTAR는 1996년 1월 착공 이후 11년 8개월만인 2007년 9월에 성공적으로 완공되었으며, 종합 시운전을 거쳐 2008년 7월 최초 플라즈마 발생을 선언하고 본격적인 운영단계에 들어갔다.

미래창조과학부와 국가핵융합연구소는 미래의 에너지원으로 주목받고 있는 핵융합에너지의 이해를 높이고, 국내 기술로 개발된 초전도 핵융합연구장치인 KSTAR를 국민들에게 알리기 위하여 전 국민이 참여할 수 있는 ‘제2회 핵융합 에너지 홍보 콘텐츠 공모전’을 8월 31일까지 실시한다고 밝혔다. 이번 공모전은 ‘대한민국 에너지의 미래 KSTAR를 마음껏 표현하라’라는 주제로, 우리나라의 대표적인 과학기술 성과이자 한국의 태양이라 불리는 KSTAR를 참신한 아이디어로 표현할 수 있는 다양한 콘텐츠를 모집하며, 대한민국 국민이면 누구나 개인 또는 단체(4인 이내)로 공모전에 참가할 수 있다. * KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) : 국내 기술로 개발된 초전도 핵융합장치로 ’08년 최초 플라즈마 발생 성공. 세계 최고 수준의 핵융합 장치로 국제 핵융합 공동 연구장치에 활용되고 있으며, 매년 핵융합 상용화 기술 개발을 위한 핵융합 플라즈마 실험을 수행하고 있음 공모 분야는 UCC 및 애니메이션 등 순수 창작 영상 분야와 웹툰 및 인포그래픽 등을 포함하는 이미지 분야로 나누어 진행되며, 접수는 국가핵융합연구소 홈페이지(www.nfri.re.kr)에서 참가 신청서를 내려 받은 후 오는 8월 31일까지 이메일 (nfri_contest@naver.com)로 작품과 함께 제출하면 된다. 공모전 시상은 분야에 관계없이 대상(300만원) 1편, 금상(100만원) 2편, 은상(50만원) 3편 등 총 15편을 선정하여 수상자에게 상장과 상금을 수여하고, 선정된 수상작은 핵융합에너지를 알리는데 활용 하게 된다. 국가핵융합연구소 권면 소장은 “올 여름 예상되는 심각한 전력난과 함께 에너지에 대한 국민들의 관심이 높아진 만큼, 미래 대체 에너지원인 핵융합에너지와 대표적인 국내 핵융합 연구 성과인 KSTAR를 표현할 수 있는 다양한 콘텐츠의 출품이 늘어날 것으로 기대한다”며 “향후 국민들의 아이디어가 담긴 출품작을 활용해 핵융합에너지의 대국민 인식 확산에 최선을 다할 것”이라고 말했다. 국가핵융합연구소는 주제의 적합성과 완성도, 아이디어의 독창성과 흥미요소를 항목으로 하는 전문심사와 네티즌 심사를 거친 후 오는 9월 17일 온라인 게시 및 개별통보를 통해 결과를 발표한다. ‘제2회 핵융합에너지 홍보 콘텐츠 공모전’에 대한 보다 자세한 사항은 국가핵융합연구소 홈페이지(www.nfri.re.kr)를 참조하거나 콘텐츠 공모전 담당자(02-3397-7867)를 통해 안내받을 수 있다.