화성의 대기를 파괴시킨 태양풍이 지구에 초래할 위험
지구를 포함한 태양계의 다양한 행성들은 마치 광활한 우주에서 변화 불가한 단단한 물질로 이루어져 있는 것 같습니다. 수십억 년 동안 언제나 비슷한 모습이지 않았을까 싶지만, 모든 행성들은 언제나 조금씩 변화하고 있답니다.
일례로 시간 당 100만 마일로 펼쳐 나오는 에너지를 함유한 입자 흐름인 태양풍이 화성의 현재 대기를 변화시킨 것에서 확인할 수 있습니다. 화성이 지금의 모습에 이르기까지 많은 변화를 거쳐왔음을 입증하는 것인데요, 이러한 상호작용의 관계를 파악하는 연구에 GPU가 큰 도움이 되고 있습니다. 과학자들은 태양풍의 비밀들을 밝혀냄은 물론 태양풍이 우주를 통과하며 태양계에 속해있는 행성이나 기타 물체들에게 어떤 영향을 미치는지 파악하기 위해 GPU 기술을 활용하고 있답니다.
이러한 연구는 행성이 진화하는 방식과 지구의 미래를 이해할 수 있는 열쇠가 될 수 있습니다. 행성의 변화를 추적함과 동시에 태양풍이 행성에 끼치는 영향을 예측하여 훗날 지구에 닥쳐올 위험을 대비할 수 있기 때문이지요.
그럼 태양풍이 화성에 어떠한 영향을 미쳤는지, 그리고 그 상호작용을 연구할 때 GPU가 어떤 역할을 했는지에 대해 바로 알아볼까요?
태양풍과 화성의 상호작용, 그리고 지구
버클리 소재 캘리포니아 대학의 우주과학 박사이자 연구원인 샤하브 파테미(Shahab Fatemi)는 지난 GPU 테크놀로지 컨퍼런스(GPU Technology Conference)에서 진행된 대담에서 다음과 같이 말했습니다.
“우리는 화성이 대기를 잃은 주된 이유가 태양풍이라는 것을 알고 있습니다. 화성은 현재 매우 춥고 건조하지만 예전에는 그렇지 않았죠. 화성의 표면에는 대양이 있었고 생명체도 있을 수 있었지만, 대기가 대부분 사라지면서 그 가능성도 함께 사라졌습니다.”
그는 화성의 변화에 대한 이해를 바탕으로 태양풍이 지구에 미칠 수 있는 영향에 대해서도 예측할 수 있다고 이야기합니다. 전하 이온과 전자, 기타 입자로 구성된 태양풍 플라스마의 대규모 분출이 지구에 닿게 된다면 항공 사고는 물론 도시에 정전을 일으키는 등 다양한 피해가 발생할 수 있습니다.
화성과 달리 지구에는 강력한 자기장이 있어 태양풍을 기본적으로는 차단하고 있습니다. 하지만 파테미 박사는 화성에서 일어났던 일이 지구에서도 발생할 수 있다는 다양한 이론을 언급하며 대비책의 필요성을 논했습니다.
연구진은 더 많은 정보를 얻기 위해 태양풍이 과거에 화성에 미친 영향을 바탕으로 향후 초래할 수 있는 피해를 제대로 예측하기 위해 일련의 시뮬레이션을 진행했습니다. 바로 이 작업과정에서 GPU와 CUDA 병렬 프로그래밍 모델(CUDA parallel programming model)이 독보적인 성능을 발휘했답니다.
태양풍이 화성의 대기를 없앤 방식을 보여주는 시뮬레이션
파테미 박사는 “이런 유형의 문제를 컴퓨터로 해결하는 데에는 막대한 비용이 발생하기 때문에 몇 년 전만 해도 불가능하다고 여겨졌습니다.”라고 말했는데요, 그는 동료 연구진과 함께 CPU와 지포스 GTX 타이탄 X GPU(GeForce GTX TITAN X GPU) 각 한 개씩으로 실행되는 시스템을 구축하여 복합 CPU 모델을 대신했습니다. 속도는 크게 향상되었으며, GPU 시스템 비용은 CPU 기반 모델의 단 3퍼센트에 불과하다고 하니, 정말 놀랍지 않으신가요?
달에 대한 이해를 도울 수 있는 GPU의 기반 시뮬레이션 모델
파테미 박사는 또한 동료 연구진과 함께 GPU 기반 모델로 달을 이해하기 위한 연구를 시작했는데요, 지구의 초기 역사를 파악하는 데 힘을 보탤 수 있으리라 기대하고 있습니다. 달은 지구가 큰 충격을 받은 결과로 생겨났다는 것이 공통된 이론인데, 이 충격으로 떨어져 나간 거대한 물질이 달을 형성했다는 것입니다. 만약 이것이 사실이라면 달과 지구는 유사한 물질로 구성되어 있겠죠?
파테미 박사는 달의 전도율을 시험하여 그 구성은 물론, 실제로 지구와 유사한지의 여부 또한 확인할 수 있다고 이야기 했습니다.
“그 누구도 달이 무슨 연유로 그 곳에 위치해 있는지, 어떤 물질로 이루어졌는지 정확히 모르죠. 달의 내부에 관해서 알려진 바는 거의 없지만, 그 내부 구조를 제대로 이해하게 되는 계기가 되었으면 합니다. 이러한 연구들을 통해 얻어진 모든 지식들이 지구의 역사를 이해하는데 도움이 될 것이라고 기대해 봅니다.”
영화 ‘노잉’의 엔딩 부분에는 태양풍이 등장합니다. 이러한 엄청난 파괴력을 가진 태양풍이 훗날 지구에도 영향을 끼칠 가능성이 있다고는 하지만, 파테미 박사는 물론 많은 과학자들이 GPU 기반 기술과 CUDA 병렬 프로그램 모델을 사용하여 대비책을 세우기 위해 노력하고 있답니다. 인류의 안전까지 책임지는 엔비디아의 기술, 앞으로 더욱 발전할 수 있도록 여러분의 많은 응원 부탁드려요~^^