한-중 `핵융합` 공동연구 추진

원자력연, 자기밀폐ㆍ레이저관성 방식 기술개발 협력
한국과 중국이 핵융합 분야에서 공동연구를 수행한다.

한국원자력연구원은 최근 교육과학기술부 한ㆍ중 과학기술협력센터사업의 연구과제에 선정됨에 따라 중국과 공동으로 자기 밀폐 핵융합과 레이저 관성 핵융합 등 핵융합의 두 가지 방식에 대한 연구를 진행한다고 22일 밝혔다.

우선 `자기 밀폐방식 핵융합 기술개발을 위한 중성입자빔 입사 시스템의 빔 수송에 관한 공동연구'는 원자력연 핵융합공학기술개발센터 장두희 박사와 중국 허페이과학원 플라즈마물리연구소 허췬동 박사가 연구를 진행한다. 이 연구는 섭씨 1억℃ 이상의 고온에서 플라즈마로 변한 중수소와 삼중수소를 토카막 자기장을 이용해 밀폐시켜 핵융합 반응을 지속시키는 핵융합 방식이다. 연구에 활용되는 중성입자빔 입사 시스템은 수소 양이온 입자들을 높은 전압을 이용해 빠른 속도로 가속한 뒤 중성화시켜 핵융합 장치 내부의 플라즈마에 충돌시킴으로써 핵융합이 가능한 섭씨 1억℃ 이상까지 온도를 끌어 올리기 위한 보조 가열장치 중의 하나다.

한국과 중국은 자기 밀폐 핵융합연구장치로, 각각 KSTAR와 EAST를 운영하고 있다. 원자력연은 KSTAR용 중성입자빔 입사를 순수 국내 기술로 개발해 2007년 1.7㎿ 빔 출력에서 300초 연속 운전에 성공했으며 기존 1.6㎿ 빔출력을 총 6㎿로 높이는 연구를 진행할 예정이다. 중국은 EAST를 총 4㎿, 1000초 연속 운전에 도전하며 양 기관은 인력교류 및 장비 공동사용을 통해 실험정보와 기술을 공유한다는 계획이다.

또다른 연구과제인 `레이저 관성 핵융합을 위한 고밀도 플라즈마 및 정밀 계측기술 협력연구'는 원자력연 양자광학연구부 이용주 박사와 중국상해과학원 광학정밀기계연구소 주지안창 박사가 공동 진행한다.

중수소와 삼중수소로 이뤄진 연료 펠릿에 레이저를 집중시키면 펠릿이 관성에 의해 정지하고 있는 사이 펠릿 표면에서 주위로 분출하는 플라즈마의 반작용으로 내부는 압축되는데, 압축된 연료에 열핵반응이 생기는 현상을 `레이저 관성 핵융합'이라 한다. 한국은 짧은 시간에 강한 에너지를 발생시킬 수 있는 소규모 레이저 장치를 보유하고 있고, 중국은 큰 에너지를 오랜시간 발생시킬 수 있는 대규모 장치를 보유하고 있다. 이에 따라 양국 연구진은 두 장치 기술을 융합해 고밀도 플라즈마를 제어하는 기술과 플라즈마와 전자의 움직임 등을 측정하는 정밀계측 기술분야에 대해 협력연구를 수행할 예정이다.

대전=이준기기자 bongchu@