College Of Engineering
서울공대 이야기
서울대 나용수 교수팀,
핵융합로 토카막의 플라즈마 발생 원리 규명
 

▲ (왼쪽부터) 서울대학교 원자핵공학과 나용수 교수(교신저자), 유민구 박사(제1저자)
 
서울대 공대(학장 차국헌)는 원자핵공학과 나용수 교수팀이 핵융합로 토카막(tokamak)의 초기 플라즈마 발생 원리를 세계 최초로 규명했다고 14일 밝혔다.
 
핵융합로에서 핵융합 반응을 일으키기 위해서는 플라즈마를 발생시켜야 한다. 그러나 토카막의 복잡한 전자기적 구조와 측정의 어려움으로 인해 플라즈마 생성의 원리는 수십 년 간 밝혀지지 못했다. 이 때문에 기존 연구는 단순한 전통 방전 이론을 플라즈마 연구에 적용 가능하다는 가정 하에 시행착오를 겪어 왔다.
 
나용수 교수(교신저자)와 유민구 박사(제1저자)는 기존의 방전 이론들이 실험 결과와 크게 모순되는 것을 발견하고, 핵융합로만의 독특한 전자기적 구조와 다차원 플라즈마 반응을 고려한 새로운 방전 이론을 제시했다.
 
연구팀은 핵융합로 플라즈마 생성 시 플라즈마가 스스로 강한 난류 현상을 만들어낸다는 사실을 밝혀냈다. 이를 통해 독자적으로 개발한 입자 기반 3차원 시뮬레이션과 ‘KSTAR’ 토카막 장치에서의 실험으로 연구 결과 검증에 성공했다.
 
연구 성과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인 판에 8월 30일 자로 게재됐다. 국내 핵융합 분야에서 Nature 관련지에 논문이 게재된 것은 나 교수 연구팀이 최초다.
 
해당 연구결과는 앞으로 한국, 미국, EU, 일본, 러시아, 중국, 인도가 공동으로 개발 중인 국제핵융합실험로(ITER)를 비롯한 향후 핵융합로의 플라즈마 발생 최적화에 활용될 것으로 기대된다.
 
본 연구는 교육과학기술부의 일반연구자지원사업과 핵융합기초연구사업 지원으로 수행됐다.
 
위: 개발한 코드의 블라즈마 시뮬레이션 결과
아래: 코드 시뮬레이션(왼쪽)과 실험 결과(오른쪽) 비교
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