구글딥마인드, 차세대 핵융합 에너지 개발에 AI 도입한다

구글 딥마인드가 10월 16일 차세대 핵융합 에너지 개발에 인공지능을 도입한다고 발표했다. 핵융합 에너지는 방사성 폐기물을 배출하지 않으면서 청정하고 풍부한 에너지를 생산할 수 있다. 지표면에서 핵융합을 실현하기 위해서는 플라즈마라고 불리는 전리 기체를 1억도를 초과하는 온도에서 안정적으로 유지해야 한다. 구글 딥마인드는 이를 복잡한 물리학 문제로 파악하며 인공지능을 활용해 이 문제 해결에 나선다고 밝혔다.

이와 함께 구글 딥마인드는 핵융합 에너지 리더인 CPS(Commonwealth Fusion Systems)와의 연구 제휴를 발표했다. 딥마인드는 CFS를 소형이면서 강력한 토카막형 핵융합로인 SPARC를 활용해 청정하고 안전하며 실질적으로 무한한 핵융합 에너지로의 빠른 길을 개척하고 있다고 평가했다.

SPARC는 강력한 고온 초전도 자석을 활용해 핵융합 에너지 지속에 필요한 전력을 초과하는 에너지를 핵융합을 통해 생성할 수 있는 역사상 첫 자기 핵융합 장치 개발을 목표로 하고 있다. 이는 실용적 핵융합 에너지 실현을 향한 중요한 이정표다.

구글 딥마인드와 CFS 제휴는 인공지능을 활용해 플라즈마 제어에 성공한 획기적인 연구에 바탕을 두고 있다. 이 연구는 구글 딥마인드가 스위스 연방 공과대학교 로잔 캠퍼스 스위스 플라즈마 센터 학술 파트너로서 발표한 것으로 심층 강화학습을 활용해 토카막형 핵융합로 자석을 제어하고 복잡한 플라즈마 형태를 안정화할 수 있다는 걸 입증했다.

이 연구 성과를 바탕으로 구글 딥마인드는 더 광범위한 물리 현상을 포괄할 수 있는 JAX로 작성된 고속 미분 가능 플라즈마 시뮬레이터인 TORAX를 개발했다.

구글 딥마인드는 TORAX를 CFS와의 제휴에 활용해 핵융합 에너지를 전력망에 공급하기 위한 일정을 가속화할 수 있을 것이라고 설명했다. 구글 딥마인드는 CFS와 협력할 3가지 분야로 핵융합 플라즈마의 고속 정확한 미분 가능 시뮬레이션 생성, 핵융합 에너지 최대화를 위한 가장 효율적이고 견고한 방법 찾기, 강화학습을 사용한 새로운 실시간 제어 전략 발견을 제시했다.

구글 딥마인드는 인공지능 전문 지식과 CFS의 최첨단 하드웨어를 결합해 전 세계 연구 커뮤니티와 궁극적으로는 전 세계 이익을 위해 핵융합 에너지의 기초 발견을 추진하는 이상적인 파트너십이 실현된다고 설명했다.

토카막형 핵융합로의 성능을 최적화하려면 열, 전류, 물질이 플라즈마 중심부를 어떻게 흐르는지, 주변 시스템과 어떻게 상호작용하는지를 시뮬레이션해야 한다. 구글 딥마인드는 이를 위한 오픈소스 시뮬레이터로 2024년 TORAX를 발표했다. TORAX를 통해 자기 시뮬레이션을 넘어 물리학 과제에 대처하는 범위가 확대된다. TORAX는 JAX로 구축되어 있어 CPU와 GPU 모두에서 쉽게 실행되며 독자 모델을 포함한 인공지능 기반 모델을 원활하게 통합해 더 우수한 성능을 실현할 수 있다.

TORAX는 SPARC가 가동되기 전에 수백만 건에 이르는 가상 실험을 실행해 CFS 팀이 운영 계획을 테스트하고 개선하는 걸 지원한다. 또 초기 데이터가 도착한 시점에 빠르게 계획을 조정할 수 있는 유연성도 제공한다. 따라서 TORAX는 CFS의 일상적 업무 흐름 핵심이 되며 다양한 조건 하에서 플라즈마 거동을 이해하는 데 도움이 되고 귀중한 시간과 자원을 절약하는 데 활용된다.

토카막형 핵융합로의 운영에는 자기 코일 전류, 연료 분사, 가열 출력 등 다양한 요소를 조정하는 무수한 선택지가 발생한다. 운영 범위 내에서 최대 에너지를 생성하기 위한 토카막형 핵융합로의 최적 설정을 수동으로 찾아내는 건 극도로 비효율적이다.

TORAX를 강화학습이나 AlphaEvolve 같은 진화적 탐색 방식과 결합해 구글 딥마인드 인공지능 에이전트는 시뮬레이션에서 방대한 잠재적 운영 시나리오를 탐색하고 순에너지를 생성하기 위한 가장 효율적이고 견고한 경로를 신속하게 파악할 수 있다. 이를 통해 CFS는 가장 유망한 전략에 집중할 수 있으며 SPARC가 완전히 가동되어 최대 전력으로 작동하기 전이라도 첫날부터 성공률을 높일 수 있다.

We’re announcing a research collaboration with @CFS_energy, one of the world’s leading nuclear fusion companies.

Together, we’re helping speed up the development of clean, safe, limitless fusion power with AI. ⚛️ pic.twitter.com/5gDqP3WiNe

— Google DeepMind (@GoogleDeepMind) October 16, 2025

구글 딥마인드는 다양한 SPARC 시나리오를 조사하기 위한 인프라를 구축하고 있다. SPARC에 대해 깊이 있게 이해할수록 다양한 제약 조건 하에서 핵융합 에너지를 최대화하고 견고성을 최적화하는 등 사항을 검토할 수 있게 된다.

구글 딥마인드 데미스 하사비스 최고경영자는 CFS와 협력해 인공지능을 활용해 핵융합 개발을 가속화하고 무한한 청정 에너지로 지속 가능한 미래에 한발 더 다가갈 수 있어 설렜다며 제휴를 환영했다.

구글은 구글 딥마인드 연구와 병행해 CFS에 투자하고 유망한 과학적, 공학적 돌파구 실현을 위한 노력을 지원한다. 이는 구글 딥마인드 측 기술 상용화 노력도 함께 추진하는 것으로 이어질 것이라고 한다.

구글 딥마인드는 향후를 내다본 자사 비전은 SPARC 운영 최적화에 그치지 않는다며 인공지능이 미래 핵융합 발전소 핵심이 되는 지능형이고 적응성 높은 시스템 기초를 구축하고 있다고 밝혔다. 이어 이는 구글 딥마인드와 CFS의 제휴 여정의 시작에 불과하며 새로운 이정표를 달성할 때마다 협력에 관한 더 자세한 정보를 공유할 수 있기를 기대한다고 언급했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.