안정적 인공태양 만들 SW 개발 성공

핵융합에너지연구원, 국산 핵융합 시뮬레이션 코드 개발

국내 기술로 개발된 우리나라의 초전도 핵융합연구장치 'KSTAR'의 내부 모습. 한국핵융합에너지연구원에 있는 국제핵융합실험로(ITER) 장치와 동일한 초전도 재료로 제작된 세계 최초의 장치다. 핵융합에너지연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국핵융합에너지연구원이 하늘아래 인공태양을 안정적으로 만들기 위한 소프트웨어(SW) 개발에 성공했다. 핵융합에너지연구원은 한국의 인공태양 'KSTAR'를 이용해 이온온도 1억도 초고온 플라즈마 운전 세계기록을 연이어 경신한 바 있다.

핵융합에너지연구원은 핵융합 플라즈마에서 나타나는 대표적 불안정 현상 중 하나인 '토로이달 알펜 모드(TAE 불안정 현상)'를 해석하고 예측할 수 있는 국산 핵융합 시뮬레이션 코드를 개발했다고 7일 밝혔다.

TAE 불안정 현상이란 핵융합 플라즈마의 고속이온과 플라즈마가 자기장에 의해 만드는 일정한 파형의 상호작용 과정에서 생기는 불안정 현상이다.

이 현상은 플라즈마 내부의 고속이온을 이탈시켜 가둠을 방해하는 특징이 있다.

플라즈마 입자 중 일반 이온보다 수 배 높은 운동에너지를 갖는 고속이온은 핵융합에 필요한 플라즈마의 온도와 성능을 높이는 역할을 한다. 이에 고속이온을 안정적으로 가두는 것은 핵융합 반응을 유지하기 위한 핵심 과제 중 하나이다.

핵융합에너지연구원 조영우 박사는 고속이온의 움직임에 따른 TAE 불안정 현상의 변화를 계산하고, 이를 예측할 수 있는 '고속이온 시뮬레이션 코드' 개발에 성공했다. 이는 기존 국내 기술로 개발한 핵융합 시뮬레이션 코드 'gKPSP'를 활용했다.

gKPSP 코드는 핵융합 플라즈마 수송 현상을 분석하는 데 주로 사용됐으나, 이번 연구로 고속이온 시뮬레이션 코드가 더해지며 TAE 불안정 현상과 같은 전자기 현상의 분석이 가능하도록 기능이 확장됐다.

이번에 개발된 고속이온 시뮬레이션 코드는 해외 개발 코드와 교차 검증을 통해 우수한 계산 능력을 인정받았다.

핵융합에너지연구원 측은 "이번에 개발한 코드가 향후 핵융합 반응 및 각종 가열 방법 등 다양한 방식으로 생성되는 고속이온의 가둠 성능 분석에 활용될 것"이라며 "고속이온의 가둠 성능 최적화를 통한 플라즈마 성능 향상 기술을 확보하는 데 기여할 수 있을 것"이라고 전망했다.

[e-mail] 김만기 기자