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국내 플라스마연구의 파이어니어 '한빛' 본격 가동

 

한빛장치가 생성한 1차 플라스마의 모습


이미 1차 플라스마를 생성한 한빛장치는 오는 9월부터 정상가동에 들어가 연말까지 1천만도의 고온 플라스마를 생성시킬 예정이다.

국내에서도 인공태양으로의 첫걸음이 시작됐다. 대덕 기초과학센터에 설치된 초고온 플라스마 실험장치 '한빛'이 시험가동에 들어갔다. 지난 1월25일 한빛은 질소가스를 수만도로 가열시켜 1차플라스마(first plasma)를 얻는데 성공, 92년부터 3년동안 진행해온 설치작업을 마무리지었다. 오는 9월에는 최종 성능 검증작업을 끝내고 올 연말에는 1천만도의 초고온 플라스마를 생성시킬 예정이다. 이 때가 되면 국내에서도 본격적인 핵융합연구가 시작된다.

한빛은 최대 지름 3m, 전체 길이 15m, 총 진공 체적은 25㎥인 원통형의 플라스마 밀폐 가열 장치로, 세계적인 플라스마연구기관인 미국 MIT가 개발한 '타라'의 본체부분을 무상으로 임대받아 국내 현황에 맞게 개조발전시킨 것이다. 타라는 '빛의 신'이라는 뜻으로 85년에 완공돼 90년까지 플라스마 기초연구에 활용됐던 핵융합연구장치.

한빛 내부는 대기압의 10억분의 1에 미치지 못하는 초고진공이며 지구자기장의 1백만배 크기인 5만가우스가 걸려 플라스마를 밀폐시킨다. 초고온 플라스마를 생성해내고 밀폐시키기 위해서는 고자기장이 필요한데, 이를 위해서 3.5테슬라급 전자석을 비롯 총 32개의 전자석 시스템이 동원된다.

1 단계 운영기간에는 고주파로 이온을 가열하고 마이크로파로 전자를 가열해 약 1천만도에 달하는 이온온도와 1㎤당 5×${10}^{12}$개의 전자밀도를 달성할 계획이며, 추후 가열시스템을 보완해 태양 내부 온도에 접근하는 3천5백만도 이상의 이온온도와 20keV급 고에너지 전자집단을 만들어 낼 예정이다.

현재 전세계적으로 플라스마 발생장치는 70여개정도 설치돼 있는데, 한빛 규모와 비슷한 것으로는 일본 쓰쿠바 대학의 '감마10' 러시아의 노보시르비스크에 있는 핵물리연구소의 '암발-M' 등이 있다. 그러나 한빛장치는 이들이 추구하는 자기거울형 핵융합연구를 목표로 하지 않고, 초고온 플라스마 가열과 이를 위해 필요한 여러가지 진단 계측 연구와 같은 플라스마 핵융합 기초연구를 통해, 추후 토카막형 핵융합 연구의 기반 조성을 목표로 하고 있다. 또한 산업적으로 응용될 수 있는 다양한 플라스마 응용기술에 관련된 연구도 병행할 예정.

기초과학지원센터에서는 한빛장치 설치를 계기로 그동안 대학과 연구소에서 소규모로 진행되던 플라스마 핵융합 연구를 통합, 본격적인 핵융합 기초연구에 들어갈 예정이다. 이를 위해서 올 7월에는 국제학술대회를 개최하고 8월에는 국내 대학연구자들을 직접 참여시켜 공동개발된 장치들을 장착하고, 각 부분들에 대한 검증작업을 마칠 예정.

국내의 핵융합 공동 연구 기반이 형성되면 일본 국립핵융합과학연구소, 미국 프린스턴 플라스마물리연구소와의 공동연구도 추진할 계획. 또한 2001년을 가동 목표로 잡고 있는 차세대 초전도 핵융합 연구프로젝트인 '스타X'에도 참여할 계획이다. 스타X는 미국 일본 유럽연합이 핵융합 실용화를 목표로 추구하는 야심찬 21세기 국제 공동 프로젝트 중의 하나다.

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1995년 03월 과학동아 정보

  • 동아일보사 편집부

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