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정경재 교수, 31동 108호, 02-880-8337

 

고전압 펄스파워(pulsed power) 기술은 낮은 전력으로부터 전기에너지를 오랜 시간 동안 축적하고, 저장된 에너지를 매우 짧은 시간 동안에 방출하여 순간적으로 높은 출력을 얻는 전기에너지 성형 기술입니다. 우리 주위에서 쉽게 볼 수 있는 번개가 바로 펄스파워 현상의 대표적인 예인데, 백만 볼트급의 전압과 백만 암페어급의 전류를 발생시키는 번개의 순간 파워는 테라와트 수준에 달하며, 이는 원자력발전소 1000기와 맞먹는 전력입니다. 고전압 펄스파워 기술을 이용하여 강력한 파워를 제한된 크기의 부하에 전달함으로써, 비록 짧은 시간이지만 물질을 고온, 고압의 플라즈마 상태에 이르게 할 수 있습니다. 이러한 물질의 상태는 항성이나 행성의 내부 등에서 일반적으로 존재하는 상태로서, 대규모 펄스파워 장치는 일부 선진국을 중심으로 물질의 극한 상태(extreme state of matter) 연구, 관성 가둠 핵융합(Inertial confinement fusion, ICF) 및 핵무기 연구, 천체물리 연구 등에 주로 활용되어 왔습니다. 본 연구실에서는 학교 수준의 고전압 펄스파워 장치를 직접 제작하고 이를 활용하여 실험실 수준에서의 고에너지밀도 플라즈마 물리(High energy density physics, HEDP) 연구, WDM(warm dense matter) 연구 등의 기초 물리 연구와 더불어 수중 충격파를 이용한 녹조 제거, 원자력발전소 사고 모사 등의 다양한 응용 연구도 같이 진행하고 있습니다.

입자 가속기(particle accelerator)는 전자나 이온과 같이 전하를 띤 입자를 고에너지로 가속하는 기술로서 현대 과학의 초석이자 인공방사선 응용의 근간이 되는 기술입니다. 본 연구실은 가속기에 입사하기 위한 전자나 이온 입자를 발생시키고, 이를 수십~수백 keV 수준의 에너지로 가속하는 기술을 연구하고 있습니다. 저에너지 플라즈마 이온원은 대형 가속기의 입사기 외에도, 중수소-중수소 핵융합 반응을 이용한 중성자 발생 기술, 반도체 이온 도핑 기술, 그리고 우주 추진 기술 등에 활용되고 있습니다. 이온원 연구는 플라즈마의 발생부터 고전압을 인가하여 빔을 인출하는 과정, 그리고 가속된 이온빔과 표적간의 상호작용 등 다학제적인 성격을 띠고 있습니다. 본 연구실의 학생들은 전통적인 DC 플라즈마부터 고주파로 생성되는 플라즈마 소스를 직접 개발하고, 이를 활용하여 플라즈마의 특성 연구 및 이온빔 인출 연구를 수행하고 있습니다. 또한 가속된 이온빔이 표적과 핵반응을 일으켜 발생하는 중성자에 대한 계측 연구도 수행 중입니다.

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