HR5 시뮬레이션을 통해 구현한 가장 큰 은하단 중 하나를 포착한 모습. 붉은 색은 기체의 온도, 푸른색은 기체의 밀도, 회색은 중원소 분포를 가리키며,빛나는 지역은 별들이 모여 있는 은하를 보여준다.[KISTI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국과학기술정보연구원(KISTI)은 고등과학원, 한국천문연구원과 함께 슈퍼컴퓨터5호기 누리온을 활용, 우주 진화와 은하 생성을 계산하는 세계 최대 규모의 수치모의실험 ‘호라이즌 런 5’(Horizon Run 5)를 수행했다고 19일 밝혔다.

누리온은 25.7페타플롭스(1초당 1000조번 연산 가능)의 계산 능력을 갖춘 슈퍼컴퓨터로 HR5 연구팀은 누리온을 활용해 기존에 수행할 수 없었던 규모인 2,500 계산노드(7.5페타플롭스 규모)에서 3개월간 계산을 수행했다.

기존 세계 최대급 우주론적 유체역학 수치모의실험에서는 가상 우주 공간 크기의 한계 때문에 우주거대구조의 성장과 은하 진화와의 상관 관계를 제대로 규명할 수 없었다. HR5는 모의실험의 규모를 크게 확장, 표준우주모형에 입각한 은하의 형성과 진화를 가장 사실적으로 재현했다는 데 큰 의의가 있다.

기존 수치실험에서는 10개 내외의 은하단만 찾을 수 있었지만, HR5에서는 동일한 공간 분해능을 가진 기존 시뮬레이션보다 10배 큰 공간에서 약 10배 더 많은 100여개의 은하단을 찾을 수 있었다. 이는 통계적으로 유의미한 수의 은하단 형성과 소속 은하의 진화를 살펴볼 수 있게 하며, 2020년 노벨물리학상과 2019년 사건지평선망원경(EHT)으로 화제가 되었던 초거대 블랙홀의 성장 과정을 이해하기 위한 중요한 이론적 자료가 될 수 있다.

슈퍼컴퓨터 5호기 '누리온'.[KISTI 제공]

HR5 실험은 우주의 팽창현상을 설명하기 위해 이론상으로 제시된 암흑에너지의 정체 규명을 위한 탐사 관측 해석에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다. 우주의 나이가 38만 년일 때 빛과 물질이 분리되며 형성된 물질 요동의 흔적은 암흑에너지를 이해하기 위한 핵심 정보 중 하나인데, HR5는 한 변이 약 34억 광년인 가상 우주 공간 내의 은하 분포로부터 BAO를 구현해 낸 최초의 시뮬레이션이다.

박창범 고등과학원 교수는 “HR5는 국내 연구진이 주도한 세계 최대 규모의 우주론적 유체역학 시뮬레이션으로서, 우주 거대구조와 은하의 생성 및 진화를 동시에 정밀히 기술할 수 있다는 특징이 있다. 우주론을 비롯한 은하 및 은하단의 기원을 밝히는 다양한 연구에 활용되길 바란다”고 말했다.

권오경 KISTI 슈퍼컴퓨팅응용센터 박사는 “이번 거대규모 시뮬레이션을 통해 기존에 수행할 수 없었던 어려운 문제를 풀 수 있었으며, 다른 종류의 연구에도 확장해 혁신적인 연구에 보탬이 되었으면 한다”고 밝혔다.

nbgkoo@heraldcorp.com