한국핵융합에너지연구원은 지난 11월 태양에서 일어나는 핵융합 반응을 지상에서 구현하기 위해 만든 실험로인 한국형초전도핵융합장치(KSTAR)를 이용해 1억 도의 초고온 플라스마를 20초 이상 연속으로 발생시키는 데 성공했다. 플라스마는 원자핵과 전자가 분리된 이온 상태로 핵융합 반응이 일어나기 위해 1억도 이상이 돼야 한다. 지구에서는 중력이 작아 1억도 이상의 플라즈마를 구현하는 게 힘들었다. 핵융합연이 1억도 이상의 플라스마를 20초 이상 유지한 건 세계에서 처음이었다.

물리학과∙첨단원자력공학부 윤건수 교수가 이끄는 ‘고에너지 플라즈마 연구실’은 이런 초고온의 플라스마를 구현하는 데 큰 공헌을 했다. 플라즈마 내부의 단면을 촬영하는 영상카메라, 파동 스펙트럼을 상세히 측정하는 파동측정기를 개발했다. 핵융합 플라즈마에 대한 독보적 진단 기술들이자 세계 최고의 성능도 자랑한다.

윤 교수 연구팀은 고온 플라즈마 분야 외에 대기압과 고압력의 플라즈마도 연구한다. 대기압 플라즈마 분야에서는 마이크로파 기반의 플라즈마 발생원의 전력 전달과 전자 거동 과정들을 상세히 규명했으며, 고압력 플라즈마 분야에서는 강결합 플라즈마를 만들어내는 성과도 거뒀다. 강결합 플라즈마는 목성과 같은 거대 가스행성에서 발생하는 플라즈마로 아직까지 미지의 연구영역이다.

윤 교수는 “미지의 영역인 고압력의 강결합 플라즈마 연구 플랫폼을 만들어가고 있다는 자부심과 보람을 느낄 수 있다”며 “강결합 플라즈마 연구를 개척하고 선도하고자 한다”고 밝혔다.

연구팀은 앞으로 강결합 플라즈마 상태를 유지하는 기술 및 물성 측정 기술을 개발한다는 계획이다. 강결합 플라즈마 외에도 고온 플라즈마 연구 분야에서도 기존의 진단 신호의 해석 기술을 고도화해, 플라즈마 유동, 난류, 파동 및 입자 사이의 상호작용 규명에 활용할 것이라 자신하고 있다.