핵융합 발목잡는 ‘플라스마 불안전 현상’ 최초 정밀 관측

2011.07.13 00:00
‘핵융합 발전’ 기술을 개발하기 위해 반드시 해결해야 하는 기술적 난제 중 하나인 ‘플라스마 경계면 불안정 현상(ELM)’의 전 과정을 세계 최초로 관측하는데 성공했다. 국가핵융합연구소는 국내 기술로 개발된 초전도 핵융합장치인 ‘케이스타(KSTAR)’를 활용한 실험을 통해 ‘핵융합 플라스마 경계면 불안정 현상(ELM, Edge Localized Mode)' 의 전 과정을 관측했다고 13일 밝혔다. ELM은 도넛 모양의 원통 핵융합장치를 가진, KSTAR와 같은 핵융합 장치 내부에서 흔히 발견되는 현상이다. 열 손실을 일으키고, 핵융합 장치 내벽에 손상을 준다. 핵융합연 KSTAR운영사업단과 KSTAR공동연구거점센터 중 하나인 포스텍(포항공대) ‘플라스마 진단 및 정상상태 연구센터’ 윤건수 교수팀은 지난 해 수행된 ‘KSTAR의 플라스마 실험’에서 마이크로파 영상 진단 시스템을 이용해 이런 ELM이 생기고, 사라지는 모든 과정을 고해상도의 영상으로 측정했다. ELM 전 과정을 모두 확인한 것은 이번이 세계 최초다. 기존의 연구에선 ELM 현상이 있다는 것을 확인하는 것에 그쳤다. 이 연구성과는 물리분야 세계적 학술지인 피지컬리뷰레터(Physical Review Letters) 14일자에 소개될 예정이다. 연구팀은 연구결과가 핵융합 물리 연구에 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 연구팀 관계자는 “벌써부터 세계 핵융합 물리 연구자들의 관심을 받고 있다”며 “유럽연합, 미국, 일본 등 전 세계 국가가 공동 개발하고 있는 ‘국제핵융합시험로(ITER) 의 제작과 실험에도 큰 도움이 될 것으로 보고 있다”며 “제어하는 기술 개발에 중요한 자료가 될 것으로 기대되고 있다. ITER에서 모든 핵융합 실험을 마치면 실제로 핵융합발전소 건설을 추진하게 된다. 이번 실험이 2차원 영상장치를 통해 진행됐다. 2012년에는 3차원(3D) 영상촬영장치를 이용해 ELM을 입체영상으로 확인할 계획이다. 이번에 실시한 고해상도 2차원 영상 측정에 이어 또 한번 세계최초의 실험결과를 만들 예정이다. 권면 핵융합연 KSTAR운영사업단장은 “이번 성과는 국내 대학, 연구기관 공동연구를 통해 얻은 귀중한 실험자료”라며 “앞으로도 KSTAR 공동연구거점센터로 운영해 핵융합 발전기술에 필요한 다양한 장치와 실험을 활발히 진행할 것”이라고 말했다.

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