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[IT뉴스][이준기의 과·알·세]대형가속기와 AI 융합, 선택 아닌 필수…“다목적방사광가속기, 피지컬AI 기반 구축 필요”

온카뱅크관리자

2026-05-03 15:57:30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 대형가속기, AI 접목해 과학적 발견·산업혁신 주도 미·중·유럽 등 주요 선도국 AI 기반 가속기 첨단화 경쟁 다목적방사광가속기, AI 기반 자율운영체제 전환 필요성 
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 챗GPT로 그린 일러스트.
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 과학기술 패러다임이 인공지능(AI) 중심으로 대전환하는 가운데 대형 가속기가 AI와 결합하며 과학적 발견과 산업 혁신의 핵심 엔진으로 부상하고 있다.
 대형 가속기가 단순한 연구 인프라를 넘어 AI를 등에 업고 스스로 판단해 실험하고 분석하는 ‘슈퍼퍼실리티’로 급격하게 진화하고 있다.
 미국과 중국, 일본, 유럽 등 주요 선진국은 이미 대형 가속기를 AI 기반으로 고도화·첨단화하는 경쟁에 발빠르게 돌입했다.
 대형 가속기 설계 단계부터 운영, 실험, 데이터 분석까지 전 과정에 AI를 내재화해 연구 생산성과 효율성을 극대화하고, 이를 통해 기술패권 경쟁에서 우위를 확보하겠다는 전략이다.
 전문가들은 충북 오창에 구축 중인 다목적방사광가속기를 비롯해 포항 방사광가속기, 경주 양성자가속기, 대전 둔곡 중이온가속기 등 국내 대형 가속기를 AI 기반 자율 운영체제로 고도화해 주요 선도국과의 경쟁에서 뒤처지지 않아야 한다고 지적한다.
 ◇대형 가속기, AI 기반 자율운영 체제로 대전환
 대형 가속기는 선도적 기초 연구와 미래 핵심 기술 개발을 위한 첨단 대형연구시설로, 기초과학뿐 아니라 다양한 산업으로 활용 범위가 빠르게 확장되고 있다.
 노벨 과학상 수상자의 20%는 가속기를 활용한 연구에서 배출됐고, 화이자는 코로나19 백신 개발에 필수적인 항원 단백질 구조 분석에 방사광가속기를 활용했다. 삼성전자 역시 D-램 메모리의 방사선 영향 평가를 양성자가속기를 통해 검증하고 있다.
 최근 들어 주요 선도국들은 대형 가속기의 활용 가치가 점점 중요해지면서 AI 기반 체제로 전환하기 위한 경쟁에 속속 뛰어들고 있다.
 이들은 대형 가속기의 핵심 시설인 가속장치와 빔라인을 AI로 자율운영·제어하는 체계로 고도화하고 있다. 피지컬 AI 기반의 자율운영 체제로 대형 가속기를 신속하게 전환해 연구생산성 혁신을 창출하겠다는 전략이다.
 ◇美·中·유럽 등 AI 접목 가속화로 실질적 성과
 미국과 중국, 유럽연합 등 가속기 선두주자들은 AI 기반 자율운영 체제로 대형가속기 전환하는 데 국가적 역량을 모으고 있다.
 미국은 제네시스 미션 과제에 AI 기반 자율실험실 구축과 과학적 발견을 위한 입자가속기 고도화를 포함시켜 가속기에 AI 적용을 국가적 전략으로 선언했다.
 실제, 미국 로렌스버클리국립연구소(LBNL)의 방사광가속기 ‘ALS’에는 대형언어모델(LLM) 기반 액셀러레이터 어시스턴트와 운영 플랫폼 ‘오스프리’(Osprey)를 적용해 실험 준비시간을 기존보다 100배 단축했다.
 미국 브룩헤이번국립연구소(BNL)의 국립방사광가속기(NSLS-2)는 AI 에이전트와 로봇이 이전 실험 결과를 스스로 분석해 다음 실험에 쓰일 시료를 195회 연속으로 교환하는 방식으로 8시간 야간 무인 실험을 세계에서 최초로 성공했다
 유럽 역시 발빠르게 대응하고 있다. 4세대 고에너지 가속기 ‘ESRF’는 AI 기반 고장 알고리즘을 적용해 수 분 걸리던 진단을 1초 이내로 줄였고, 유럽 19개 방사광·자유전자레이저 시설을 총괄하는 연합체인 ‘LEAPS’는 AI 센터 구축과 데이터 표준화, 제어시스템 고도화를 핵심 전략으로 채택했다.
 중국은 한 발 더 나아가 ‘A-네이티브’(Native)에 속도를 내고 있다. 베이징 고에너지광원(HEPS)은 설계 단계부터 통합 AI 제어 프로토콜을 내재화해 세계 최초의 ‘AI-Native 4세대 방사광가속기’를 구축했다. 15개 빔라인 모두에 AI를 적용하는 게 목표다.
 상하이 가속기(SSRF)는 빅데이터 과학센터를 구축해 이전보다 최대 60배 빠른 속도로 데이터를 처리하고 있다.
 ◇韓, 초보 수준…대형 가속기의 AX 추진 시급
 우리나라의 AI 기반 대형 가속기 생태계는 아직 초보 단계 수준이다. 포항가속기연구소(PAL)의 일부 빔라인에서 개별 연구자 수준의 머신러닝 기반 데이터 분석이 시범 적용하는 데 머물러 있다.
 가속장치와 빔라인 운영 전반은 여전히 숙련된 전문가의 경험과 수동 조작에 의존하고 있는 현실이다.
 이렇다 보니 주요 선도국에 비해 가속기 활용 연구 생산성이 떨어질 수 밖에 없다.
 문제는 앞으로다. 우리나라가 확보한 우수한 대형 가속기 연구 역량과 AI 경쟁력을 신속하게 결합한다면 가능성이 없는 것도 아니다.
 오는 2030년 충북 오창에 구축 중인 다목적방사광가속기를 AI 기반으로 구축하기 위한 전략적 접근이 필요하다. 가속기라는 하드웨어는 세계 최고 수준으로 설계됐지만, 이를 운영할 AI 기반 자율운영 체제라는 소프트웨어가 뒷받침되지 않는다면 잠재력을 온전히 발휘하기 어렵기 때문이다.
 ◇가속기, AI 적용으로 ‘거대한 자율운영 실험실’ 변모
 2030년 준공을 목표로 상반기 중 착공에 들어가는 다목적방사광가속기는 설계 단계부터 AI 기반 자율운영 체제를 반영할 수 있는 마지막 기회이다. 가속기를 다 지은 뒤 AI를 사후에 탑재하는 방식으로는 선도국과 격차를 좁히기 쉽지 않은 이유에서다.
 구축 일정을 볼 때 국가 차원의 AI 접목 계획 마련에 다소 여유가 있고, 산업 R&amp;D 지원 및 기초·원천연구 지원을 위한 가속기로 건설한다는 점에서 기초과학뿐 아니라 산업계에 혁신적 결과물을 거둘 수 있기 때문이다.
 가속장치에 LLM를 적용해 운전 모드를 실시간으로 최적화·안정화하고, 이상 징후와 고장 예측도 가능하다.
 빔라인 역시 AI를 통해 빔 조건을 자동 조정하고, 시료별 최적 실험 조건을 제시하는 지능형 자율 실험 환경으로 구축할 수 있다.
 다목적방사광가속기를 테스트베드로 삼아 적용한 뒤 이를 포항방사광가속기나 양성자가속기, 중이온가속기 등 다른 가속기로 확산한다면 세계 최고 수준의 AI 자율운영 가속기를 운영할 수 있게 될 전망이다.
 유용균 한국원자력연구원 인공지능응용연구실장은 “가속기는 AI 융합의 최적의 조건을 갖춘 대형 과학연구시설”이라며 “설계부터 AI를 내재화하는 전략으로 대형 가속기를 ‘거대한 자율운영 실험실’로 구축·운영하면 과학연구의 패러다임을 바꾸고 연구생산성에 커다란 혁신을 가져오게 될 것”이라고 말했다.
 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr
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