미래 에너지원으로 여겨지는 핵융합 발전을 하려면 고온의 플라즈마를 가두고 있는 토카막(tokamak)용기의 내구성이 중요하다.
도넛 모양의 토카막은 강력한 자기장을 통해 1억도가 넘는 고온의 플라즈마를 안정적으로 유지하는 역할을 한다.
이와중에 플라즈마의 고온에 의한 열부하, 플라즈마 이온과 중성자 등으로 토카막 용기에 손상이 발생한다.
현재 토카막 용기를 보호하는 대면재로 텅스텐 등 금속이 쓰이고 있지만, 완벽한 핵융합 발전을 위해서는 고성능 신소개 개발이 시급한 상태다.
류 교수팀은 텅스텐에 소량의 금속을 첨가해 물성을 개량하는 기존 방식을 뛰어넘어 다량의 금속을 동시에 혼합하는 기술을 활용했다.
특히 텅스텐, 탄탈륨, 티타늄, 크롬, 바나듐 등 여러 금속 분말을 섞은 후 소결하는 분말야금 기술을 적용해 텅스텐보다 경도와 강도가 2배 이상 높아진 신소재 합금을 제조하는 데 성공했다.
류 교수는 “핵융합 플라즈마 대면재는 열 충격과 중성자로 인한 손상이 극심해 이를 견딜 금속이 없을 정도로 극한의 환경에 노출된다”며 “이번 연구로 핵융합과 원자력용 고융점 저 방사화 금속을 개발하려는 시도가 전 세계적으로 활발해질 것으로 예상한다”고 말했다.
정재훈 기자 jjh119@cctoday.co.kr