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저온 플라즈마에 대한 레이저 톰슨 산란 기술

전문가 제언: ○ 현재 국내에서 LTS 기술에 대한 활발한 연구와 응용이 이루어지고 있는 곳은 대덕의 기초과학연구원이다. 이곳의 한국형 핵융합 연구 장치인 KSTAR는 중형 토카막으로서, ITER(International Thermoneuclear Experimental Reactor)의 기능을 보완할 것으로 기대되어 국제적인 주목을 받고 있다. LTS는 토카막 플라즈마의 전자 상태를 측정하는 필수 기술로서 사용되고 있으며 끊임없이 업그레이드 되고 있다.

○ 국내 대학에서의 LTS 연구는 비교적 제한적이다. 연세대학교의 한재원 교수가 플라즈마 진단 기술의 일환으로 과거 연구를 수행한 적이 있으나 지금은 중단된 상태이다.

○ 일반적으로 Thomson 산란은 신호가 미약하기 때문에 이를 보완하기 위하여 높은 파워의 레이저를 쓰는 경향이 있다. 이는 전체 시스템을 지나치게 크게 하여 LTS 기술의 활용을 힘들게 하며, 현재 국내 산업계에서 LTS 기술의 활용이 미미한 한 원인으로 지적되고 있다.

○ KSTAR 토카막의 예에서 보듯이 현 단계에서 세계적으로 플라즈마에 대한 LTS 기술의 적용은 플라즈마의 전자 특성 규명 등 기초연구를 위한 데이터 수집을 목적으로 하는 경우가 많다. 반면에 국내 학계나 산업계는 아크 플라즈마 용접과 고강도 아크 램프 등 플라즈마 응용에 주로 관심이 있기 때문에 기초연구에 주로 쓰이는 기술인 LTS에 큰 관심을 두지 않는 것으로 보인다.

○ 그러나 우리가 플라즈마 응용에서 기술 혁신을 이루어 선진국을 따라가려면 관련 분야의 기초연구가 선행되어야 하며, 이를 위해서 국내 학계와 산업계가 LTS 기술에 많은 관심을 기울일 것을 촉구한다.

(전문위원 주석) 1 eV의 전자 에너지는 약 11,600 K의 온도에 해당한다. 참고로 토카막의 전자 에너지는 10 kV 이상이며, 이는 1억 K 이상의 고온에 해당한다. 여기서 말하는 온도는 입자 하나의 열역학적 온도로서, 우리가 일상적으로 감지하는 온도와 구별된다.

저자: Muraoka
자료유형: 학술정보