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'경도·강도 텅스텐의 2배' 핵융합용 신소재 합금 개발

KAIST 류호진 교수팀 "칵테일처럼 여러 원소 혼합…극한적 환경서 사용 금속범위 확장"

(대전=연합뉴스) 김준호 기자 = 한국과학기술원(KAIST) 류호진 교수 연구팀이 칵테일처럼 여러 원소를 혼합하는 방식으로 '핵융합' 과정에 사용할 수 있는 신소재 합금을 개발했다.

연구팀은 핵융합 발전과 같은 극한적 환경에서 사용되는 금속 범위가 다양하게 확장될 것으로 기대하고 있다.

'금속 칵테일'로 핵융합 사용 가능 신소재 개발
'금속 칵테일'로 핵융합 사용 가능 신소재 개발[KAIST 제공=연합뉴스]

24일 KAIST에 따르면 핵융합 발전을 실현하려면 고온의 플라즈마를 가두는 토카막(tokamak) 용기의 내구성이 중요한데, 도넛 모양의 토카막은 강력한 자기장을 통해 1억도가 넘는 플라즈마를 안정적으로 유지해주는 역할을 한다.

토카막 용기는 플라스마 때문에 생기는 열부하, 플라즈마 이온, 중성자 등으로 인해 손상이 생기는데 이 토카막 용기를 보호하기 위한 '대면재'로 텅스텐 등의 금속이 이용됐다.

류 교수 연구팀은 텅스텐에 적은 양의 금속을 첨가해 물성을 개량하는 기존 방법들보다 한 발 더 나가 다량의 금속을 동시에 혼합하는 기술을 활용했다.

마치 술의 한 종류인 칵테일처럼 여러 금속 분말을 혼합한 후 고온에서 열처리해 덩어리로 만드는 '소결' 기술을 통해 텅스텐보다 경도와 강도가 2배 이상 향상된 신소재 합금을 제조해 냈다.

텅스텐 기반 고강도 신합금
텅스텐 기반 고강도 신합금[KAIST 제공=연합뉴스]

류 교수 연구팀은 크롬, 티타늄 등을 첨가했고 이는 경도 향상뿐만 아니라 제조 공정의 촉진 등의 효과도 얻어냈다.

류 교수는 "핵융합 플라즈마 대면재는 열 충격과 플라즈마·중성자로 인한 손상이 극심해 이를 견딜만한 금속이 없을 정도로 극한적 환경에 노출된다"며 "이번 연구결과로 핵융합·원자력용 금속을 개발하려는 시도가 전 세계적으로 활발해질 것으로 예상한다"고 말했다.

연구팀 내 박사과정을 밟는 오와이스 왓심씨가 1저자로 참여한 이번 연구는 온라인 국제 학술지 '사이언티픽 리포트'(Scientific Report) 지난 16일 자에 게재됐다.

kjunho@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2017/05/24 11:26 송고

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