플라즈마 물리 난제 서울대·아태센터 연구진이 풀었다

[이데일리 강민구 기자] 과학기술정보통신부는 서울대와 아시아태평양이론물리센터(APCTP) 공동 연구팀이 핵융합 실험과 우주 플라즈마 이론의 융합연구를 통해 플라즈마 물리의 난제 중 하나인 ‘다중 스케일 연계(Multiscale Coupling) 현상’을 입증했다고 7일 밝혔다.

기체, 액체, 고체가 아닌 제4의 상태라고도 불리는 플라즈마를 연구하는 물리학자들에게 미시적 현상으로 플라즈마 구조의 거시적 변화를 일으키는 다중 스케일 연계는 난제 중 하나였다.

박종윤 서울대 박사(왼쪽)와 윤영대 아시아태평양이론물리센터 박사(오른쪽).(사진=과학기술정보통신부)

박종윤 서울대 박사와 윤영대 APCTP 박사 연구팀은 서울대에 구축된 핵융합 실험 장치를 이용한 실험 데이터 분석과 한국핵융합에너지연구원의 슈퍼컴퓨터를 이용한 입자 시뮬레이션 검증을 통해 미시 자기 난류를 발생시키면 자기재연결(자기장 에너지가 플라즈마 열에너지로 변화되는 과정)이 효과적으로 발생해 플라즈마에 거시적인 구조 변화를 일으킬 수 있다는 사실을 입증했다.

연구팀의 연구 결과는 강한 전자빔에 의해 발생된 미시 자기 난류가 플라즈마의 저항성을 높이게 되면 자기재연결을 효과적으로 유도하며, 궁극적으로 플라즈마의 거시적 구조 변화를 수반하는 다중 스케일 역학을 실험으로 구현하고 그 원인을 입증한 연구 사례이다.

박종윤 서울대 박사는 “핵융합과 이론 물리 두 분야 전문가가 서로 다른 관심에서 출발해 토론과 논의 끝에 공통의 의견을 도출해 가능했던 성과”라며 “태양 플레어나 자기 폭풍 같은 우주 환경에서도 중요한 역할을 하는 자기재연결 개시에 대한 새로운 단서를 제시했다”고 밝혔다.

윤영대 APCTP 박사는 “이번 연구 성과가 플라즈마 물리 분야 해석의 틀을 확장하는 데 기여하고, 새로운 핵융합 기술 개발의 기반이 되길 바란다”고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 7일자로 게재됐다.