우리나라 차세대 초전도 핵융합 연구장치인 KSTAR가 최초 플라즈마 발생을 성공한 가운데, 고에너지밀도 플라즈마 실험을 수행할 수 있는 레이저 시설이 국내에 구축됐다.
한국원자력연구원(원장 양명승) 양자광학연구부 임창환 박사팀은 1kJ의 광자 에너지를 낼 수 있는 고에너지 레이저 시설을 구축하고 본격 운영에 들어간다고 밝혔다.
완성된 시설은 국내 최대이자 세계 10위권 규모(광자 에너지 양 기준)의 고에너지 레이저 시설로, 태양 중심부 밀도(약 150g/cc)의 4배에 달하는 600g/cc의 고에너지밀도 환경을 구현할 수 있다.
교육과학기술부 원자력연구기반확충사업의 일환으로 3년 간 36억원을 투입해 구축된 이 시설을 이용하면 거대 혹성 또는 별의 내부에서 발생하는 고에너지 밀도 상태를 실험실에서 재현할 수 있다. 이에 따라 태양 내부나 초신성 폭발 같은 우주현상의 재현과 규명 연구에 활용할 수 있으며 다이아몬드처럼 초고온 고압 상태에서 형성되는 희귀광물의 생성과정 규명에도 이용할 수 있을 전망이다.
다양한 형태의 플라즈마 생성과 압축을 위해 4개의 레이저 빔을 3차원으로 조합할 수 있도록 지름 1m의 구형 반응 챔버도 설치했다.
임창환 원자력연구원 양자광학연구부 책임연구원은 “고에너지 레이저 시설을 이용하면 기존의 시설로는 불가능했던 높은 에너지 밀도와 초고온 초고압 상태를 만들 수 있다”며 “레이저 플라즈마에서 발생하는 중성자, 고에너지 전자, 이온 등 새로운 양자빔 발생 뿐 아니라 X-선 영상, 우주 추진체, 신물질 제조, 레이저 핵융합 등 다양한 분야의 첨단 연구를 가속화할 것”이라고 말했다.
한국원자력연구원은 시설 이용 활성화를 위해 고에너지 레이저 시설 산·학·연 이용자 프로그램을 구성할 계획이다.
