계산과학공학 기반 국가 R&D 사업 효율화 기술 개발 및 적용

Abstract

o 국내 출연연 소재 분야 전문가들과 여러 차례의 세미나를 개최하여 요구사항을 수집하고, 그 요구사항을 기반으로 계산‧실험‧데이터 플랫폼 PoC 개발 - 재료(연), 표준(연), 에너지(연), 화학(연), 기계(연), KIST 등 - 다양한 유형의 시뮬레이션 데이터의 보관 및 분석을 지원하는 유연한 구조의 프레임워크 설계 - 소재 분야의 VASP 시뮬레이션 데이터에 대한 DB를 구축함으로써 타당성 검증 o 고정밀 계산과학 연구 활성화를 위한 대용량 데이터 가시화 도구 응용 선정 및 요구사항 도출 - 요구사항 도출을 위한 세미나 개최(KIMS, KIER, KRISS, KRICT, KIST 등) - 대용량 데이터 가시화를 필요로 하는 응용 선정(한국원자력연구원 고정밀 열수력 해석 도구 CUPID 선정) - 한국원자력연구원과의 요구사항 도출 및 실험 데이터 비교를 위한 사용자 UI 설계 o 슈퍼컴퓨팅 기반 R&D 효율화 기반 기술 개발 및 사례 발굴 - 초고성능 병렬 확장성을 가지는 DFT 소프트웨어 개발 - 계산/실험 융합을 통한 R&D 효율화 사례 발굴 - Computational screeing 방법을 통해 신규 소재 후보 물질을 선정함으로써 친환경 Pb-free 페로브스카이트 태양전지 소재 개발 효율화(KISTI/화학연) - 계산과학을 활용하여 전극 고에너지밀도 발현 인자 및 매커니즘 규명하여 슈퍼커패시터 전극소재 개발 효율화(KISTI/에기연) - 슈퍼컴퓨팅을 통해 불순물 생성 원인을 규명함으로써 태양전지의 소재 성능 개선 가능성 확보(KISTI/에기연) o 출연(연) 계산과학 활용 활성화 MOU 체결 (KISTI - 에너지(연),원자력(연),화학(연) MoU) 및 공동 워크숍 개최 o 원자로 열수력 해석코드 CUPID 성능 고도화(MPI 대비 최대 18% 성능 향상, AMG 솔버 기존 BiCG 솔버 대비 270% 성능 향상)

IV. Results of the studyo Development of Open Platform for Computational Science Simulation¡¤Experiment¡¤Data - Development of requirements-based Simulation¡¤Experiment¡¤Data PoC (Proof of Concept) platform ¡¤ Gathering requirements with researchers in domestic material science institutions and organizing seminars for building user requirements-based platform ¡¤ Modeling data that takes diversity, preservation, expandability into account for building and analysing big simulation data - Application of material field to verify platform feasibility ¡¤ Derive utilization scenarios through meetings with material science experts ¡¤ Development of VASP simulation metadata extraction and validation technology ¡¤ Development of web-based VASP simulation data analysis service ¡¤ Import external databases from Materials Project and Material science institutions o Development of visualization prototype for customized large data - Improve the efficiency of high-precision nuclear reactor thermal-hydraulics code ¡¤ Application of 3D boiling flow problem. 200% performance improvement compared to BiCG ¡¤ Build OpenMP / MPI hybrid parallel computing systems. Up to 15% performance improvement over pure MPI parallel. ¡¤ Using SALOME to create reactor geometry grid ¡¤ Implementation of function for visualizing reactor geometry in GLOVE - Improve the efficiency of analysis of simulation results ¡¤ Development of large experimental equipment visualization for reactor shape ¡¤ Thermal Hydraulic Safety Analysis of Pressurizer ¡¤ Analysis of thermal hydraulic performance of wet separator o R&D efficiency using high-performance simulation - Screening based on the first-principles electronic structure calculation was performed for 240 candidates of hypothetical halide perovskite with 1+/3+ mixed cations at B-site, and several optimal combinations were suggested for Pb-free solar cell mateials. - Elucidation of the energy storage mechanism for high-energy supercapacitor electrode materials through convergence research of computational material science and experimental research