GIST, 인공태양 연구 핵심 중수소 감응도 세계 최초 규명

[파이낸셜뉴스] 인공태양 연구시설광주과학기술원(GIST)은 물리·광과학과 방우석 교수 연구팀이 기존 입자 검출 장비의 한계를 극복하고, 미래 청정에너지로 주목받는 핵융합의 핵심 연료 ‘중수소 이온’이 실제 핵융합 반응이 일어나는 에너지 구간(5~200 킬로전자볼트(keV))에서의 ‘절대 감응도’를 세계 최초로 측정하는 데 성공했다고 9일 밝혔다.

‘절대 감응도’란 입자 한 개가 검출기에 남기는 실제 신호의 세기를 뜻한다. 이를 알면 많은 입자가 동시에 들어오는 고강도 방사선 환경에서도 입사 입자 수와 방사선량을 신뢰성 있게 측정할 수 있다.

이번 성과는 최근 전남 나주시가 우선협상대상자로 선정된 인공태양(핵융합) 연구시설과도 직결된다. 핵융합 장치 내부에서 발생하는 고에너지 중수소·삼중수소 입자를 정확히 측정하기 위해서는 신뢰성 높은 절대 감응 데이터가 필수이기 때문이다.

중수소 이온은 핵융합·플라즈마·가속기 연구에서 매우 중요하지만, 핵융합에 필수적인 주요 에너지 영역(수 keV~수백 keV)에서는 검출기 ‘포화’ 때문에 절대 감응 데이터를 확보할 수 없었다.

이번 성과는 그동안 전 세계적으로 확보되지 않았던 핵심 데이터를 처음으로 측정한 것으로, 핵융합·가속기·방사선 계측 등 다양한 분야에서 정확한 입자 계측의 기반을 마련했다는 평가다.

방우석 교수는 “이 기술은 많은 입자가 한꺼번에 쏟아지는 극한 실험 환경에서도 신호를 정확히 읽어낼 수 있는 새로운 진단 기법을 제시한 것”이라며 “이번 연구로 확보한 절대 감응도 데이터는 국제 핵융합·가속기 실험에서 즉시 활용될 수 있으며, 다양한 입자 실험 연구에도 폭넓게 기여할 것”이라고 말했다.

GIST 물리･광과학과 방우석 교수가 지도하고 김형일 석박사통합과정생이 제1저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받았다. 연구 결과는 세계 학술지 평가 지표인 JCR(저널 인용 보고서) 기준 핵과학 분야 상위 6.1% 국제학술지 '방사선 물리 및 화학(Radiation Physics and Chemistry)'에 2025년 11월 24일 온라인으로 게재됐다.

[e-mail] 연지안 기자