국내 연구진이 해외 연구진과 협력해 핵융합에너지 상용화 난제인 '플라즈마 경계명 불안정현상(ELM)'을 정확하게 예측하고 억제하는 이론 모델을 구축했다.
국가핵융합연구소(소장 유석재)는 박종규 미국 프린스턴 플라즈마연구소 박사와 공동으로 ELM 억제 조건을 예측하는 이론모델을 정립하고 실험으로 검증하는데 성공했다고 12일 밝혔다.
ELM은 플라즈마 가장자리에 파도처럼 규칙성을 가지며 생기는패턴이다. 플라즈마를 안정적으로 가두는데 방해요소가 되고, 때때로 핵융합로 내벽을 손상시키는 원인이 된다. 핵융합 상용화를 위해 꼭 해결해야 할 난제다.
연구팀은 핵융합연의 초전도핵융합연구장치 KSTAR로 진행한 ELM 억제 실험결과를 기반으로 이론모델을 만들었다. 실험 결과 분석으로 ELM 억제에 필요한 주요 물리기작 실마리를 얻어, 기존 예측모델을 뛰어넘는 결과물을 도출했다. 이어 이론모델을 KSTAR 실험에 적용, 이론 정합성을 규명했다. 플라즈마 반응을 고려한 핵융합로 중심과 경계영역 자기장 구조, 세기 조율이 ELM 억제의 핵심 변수인 것으로 나타났다.
그동안 다양한 ELM 억제 모델이 나왔지만, 실제 실험으로 정합성을 검증한 경우는 이번이 처음이다.
윤시우 KSTAR 연구센터장은 “KSTAR가 ELM을 억제하는 예측 모델을 제공해 향후 ITER나 핵융합실증로의 ELM 제어방안 불확실성을 해소할 수 있게 됐다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
