국내 연구진이 1억도가 넘는 고온을 견딜 수 있는 합금소재를 개발했다.

카이스트 원자력 및 양자공학과 류호진 교수팀은 여러 가지 술을 섞어 칵테일을 만드는 것처럼 다양한 금속원소들을 혼합하는 방식으로 고온에도 견딜 수 있는 신소재 합금을 개발했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다.

‘인공태양’, ‘차세대 에너지원’으로 주목받고 있는 핵융합 발전기술이 상용화되기 위해서는 1억도가 넘는 플라즈마를 가둬놓을 수 있는 ‘토카막’ 용기의 내구성이 중요하다. 현재 토카막 용기는 금속 원소 중 녹는점이 가장 높은 텅스텐과 다른 금속들을 소량 섞은 물질로 만들고 있다. 그렇지만 고온의 플라즈마를 오랫동안 가두고 있다보면 손상이 발생한다.

연구팀은 칵테일처럼 여러 금속 분말을 혼합한 다음 틀에 넣고 열과 압력을 가해 모양을 만드는 분말야금 기술로 텅스텐보다 경도와 강도가 2배 이상 향상된 신소재 합금을 만들었다. 또 고온의 온도에서 서로 다른 금속원소들이 섞여 있을 경우 핵융합 반응이 일어나면서 나타날 수 있는 방사능 배출을 막기 위해 크롬이나 티타늄 같은 반응성이 낮은 금속들을 혼합했다.

류 교수는 “핵융합 발전에서 플라즈마를 오랜 시간 가둬두다 보면 열과 플라즈마, 중성자로 인해 용기의 손상이 심해져 파손 가능성이 커진다”며 “이번 연구는 핵융합 및 원자력발전에서 쓰일 수 있는 고강도 금속소재 개발을 촉진시킬 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr