국내 연구팀이 핵융합과 우주물리의 학제 간 융합 연구로 플라스마 다중 스케일 연계 현상의 비밀을 풀었습니다.

과학기술정보통신부에 따르면 서울대학교와 아시아태평양이론물리센터(APCTP) 공동 연구팀은 핵융합 실험과 우주 플라스마 이론의 융합연구를 통해 플라스마 물리의 난제 중 하나인 '다중 스케일 연계 현상'을 입증해 7일 최고 권위 국제학술지 '네이처'에 발표했다고 밝혔습니다.

플라스마는 기체, 액체, 고체가 아닌 제4의 상태로 물리학자들에게 미시적 현상을 이용하여 플라즈마 구조의 거시적 변화를 일으키는 다중 스케일 연계는 오래된 난제 중 하나입니다.

플라스마는 핵융합 반응의 매개일 뿐만 아니라 우주 대부분을 차지하는 물질 상태인 만큼, 다중 스케일 연계는 핵융합 기술 개발과 우주의 근원 연구의 중요한 주제입니다.

공동 연구팀은 서울대에 구축된 핵융합 실험 장치를 이용한 실험 데이터 분석과 한국핵융합에너지연구원의 슈퍼컴퓨터를 이용한 입자 시뮬레이션 검증을 병행했습니다.

그 결과 미시 자기 난류를 발생시키면 '자기재연결'이 효과적으로 발생해 플라스마에 거시적인 구조 변화를 일으킬 수 있다는 사실을 입증했습니다.



이는 플라스마의 거시적 구조 변화를 수반하는 다중 스케일 역학을 실험으로 구현하고 원인을 입증한 최초의 연구 사례입니다.

서울대학교의 핵융합로 운전 실험과 APCTP의 이론 시뮬레이션의 학제 간 융합연구 사례로도 의미가 큽니다.

박종윤 서울대 박사는 "이번 성과는 핵융합과 이론 물리 두 분야 전문가가 서로 다른 관심에서 출발하여 무수한 토론과 논의 끝에 공통의 의견을 도출해 가능했던 성과"라고 밝혔습니다.

또 "태양 플레어나 자기 폭풍 같은 우주 환경에서도 중요한 역할을 하는 자기재연결 개시에 대한 새로운 단서를 제시했다는 데 큰 의의가 있다"라고 말했습니다.

다.

윤영대 APCTP 박사는 "이번 연구 성과가 플라스마 물리 분야 해석의 틀을 확장하는 데 기여하는 것은 물론, 새로운 핵융합 기술 개발의 기반이 되기를 바란다"라고 말했습니다.

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김동혁(dhkim1004@yna.co.kr)