핵융합

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최근 국내에서 핵융합 연구사에 있어 길이 남을 경사가 탄생했다. 지난 3월 우리나라의 KSTAR가 1억℃에 달하는 초고온 플라즈마를 8초간 유지하는 데 성공했기 때문이다. 국가핵융합연구소(NFRI)가 개발한 초전도핵융합연구장치인 KSTAR는 태양에너지의 원리인 핵융합 반응을 일으키는 초고온 플라즈마 실험을 수행하는 연구시설이다.

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달 탐사의 궁극적인 목표는 무엇일까? 과거 달 탐사는 미국과 소련(현 러시아)이 주도한 냉전시대 속에서 체제 우위를 선전하기 위한 수단으로 활용되었다. 미국이 1969년 아폴로 11호를 발사하고, 닐 암스트롱이 인류 최초로 달에 발을 디뎠으나 이후에 인류가 직접 달에 간 사례는 없다.

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초신성이 왜 발생하느냐, 사실 초신성이라는 건 어떤 별이, 모든 별은 아니지만 특정한 별이 죽어가면서 그때 많은 에너지가 응집되면서 폭발할 때 발생하는 현상인데요. 밝기는 태양의 억 배 혹은 아주 밝은 경우 수천억 배까지 밝게 빛나기도 합니다. 그리고 생각보다 초신성은 우주에서 자주 발생하고 있어요. 예를 들면 1초에 10번 정도의 초신성이 이 우주에서 끊임없이 발생하고 있습니다.

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물질을 구성하는 원자는 그 중심에 양성자와 중성자로 이루어진 원자핵이 있고 그 주위를 전자가 돌고 있다. 그런데 초고온에서는 원자핵과 전자가 분리되는 플라스마 상태가 된다. 플라스마 상태의 가벼운 원자핵들은 고속으로 나아가다가 서로 충돌하여 합해지면서 무거운 원자핵으로 변하는데, 이것을 핵융합 반응이라고 한다.

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태양이 빛을 내는 원리인 핵융합은 에너지 문제를 해결할 차세대 미래기술의 하나로 꼽힌다. 우리나라를 비롯해서 유럽 중국 독일 등이 핵융합을 이용한 발전기술 개발에 큰 힘을 쏟고 있다.

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태양의 빛과 열에너지는 지구의 모든 생명체의 근원

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“인류가 이번 세기를 넘어서까지 지금 삶의 질을 유지하면서 살아남을 수 있을 방법은 핵융합에너지 밖에 없다. 핵융합에너지는 자원에너지가 아니라 지식 에너지이기 때문이다. 그래서 굉장히 어렵지만, 21세기가 끝나기 전에 우리가 꼭 이뤄내야 할 일이다. 그렇지 않으면 인류는 천년을 못 가고 멸망하고 말 것이다.”

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핵융합이라는 것이 간단히 말하면 태양을 본뜬 것이라고 볼 수 있데요. 태양이 강렬한 빛과 열에너지를 만들어내는데, 그 원리를 그대로 지구 상에 옮겨와서 에너지를 얻겠다는 겁니다, 이를 구현하기 위해서는 어떤 장치가 필요하겠죠? 그 장치가 바로 KSTAR인 거고요. 그래서 KSTAR를 '인공태양'이라고 부르고 있습니다.

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국내 기술로 개발된 초전도핵융합연구장치 KSTAR가 첫 플라즈마 발생에 성공한 지 올해로 10년을 맞았다. 이를 기념하고 그동안의 연구 성과를 공유하며 앞으로의 계획과 비전을 나누기 위해 국가핵융합연구소는 지난 20일 서울 코엑스에서 KSTAR 10주년 기념식을 가졌다.

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카이스트 물리학과의 공홍진 교수(65)는 지난 2016년 봄 일본 요코하마에서 열린 국제 광학 학술대회에 참석한 적이 있다. 그가 수십 년 넘게 연구한 레이저에 대한 연구결과를 발표하자, 낯선 미국인 한 명이 다가왔다. 동경에 근무하는 미 공군 연구소의 아시아 담당관이었다.