작성일 : 1999/05/02   조회수 : 193 , 줄수 : 20  

독일 Max-Planck Institute of Plasma Physics 방문기

한 정 훈 (기초과학지원연구소, 책임연구원)

서울 김포공항에서 KE 905편으로 약 9시간 30분 비행후 독일 프랑크프르트에 도착, 다시 국내선 독일 항공기로 1시간 비행하면 뮨헨 공항에 도착한다. 공항에서 A92번 고속도로(Autobahn)를 이용하여 남쪽으로 시속 100Km 정도로 달리면 약 5분후 11번 국도로 나가는 표지판을 보게된다. 이 출구 (Ausfahrt)로 나와 Neufahren으로 가는 11번 2차선 국도를 타고 약 15분간 이 시골길을 달리면, 뮨헨 북쪽 교외의 소도시 Garching 북쪽 외곽 벌판에 위치한 Max-Planck 연구소에 도달하게 된다. 이 연구소에서 Garching시 중심까지는 차로 시내 적정 주행속도로 약 10분정도, 연구소에서 배정하여준 호텔까지는 약 5분 정도 걸린다. Max-Planck 연구소에는 Institute of Plasma Physics(IPP)외에도, Biophysics, Astrophysics Division이 있고 Garching site와 별도로 플라즈마 핵융합분야에 관계된 Berlin Division이 운영되고 있다. 독일 기초과학분야의 연구를 주로 담당하는 이 연구소는 Max-Planck Society Foundation이 독일정부로부터 독립되어 운영하고 있다. 따라서 독일정부의 정책과 정권에 크게 영향을 받지 않고 기초과학 연구의 과제 설정 및 수행을 장기적인 안목에서 지속적으로 기획 및 진행 할수 있다고 본다. 이는 정권이나 행정부가 바뀔 때마다 그 영향을 크게 받는 미국이나 한국의 기초과학 분야의 정책과 좋은 대조를 보여 준다고 생각한다.

현재 IPP에서 운영하는 Fusion program은 ASDEX-Upgrade(AUG) 토카막 프로그램과 W7-AS stellarator 프로그램으로 구성되어 있다. AUG 토카막 프로그램은, 1982년 세계 최초로 H-mode(High confinement mode) 플라즈마를 발견한 ASDEX Tokamak(1990년 shut down, 현재 중국으로 이전되어 있음)에 이어, 1990년서부터 새롭게 완공 가동하기 시작한 중형 (주반경 1.65m, 플라즈마 반경 0.5m) Divertor 토카막 운영 프로그램이며, W7-AS 프로그램은 EU(EURATOM)로부터 IPP 고유의 핵융합 연구과제로 지정 받아 수행하여 온 Wendelstein 프로젝트(W1, W2 . . . W7-A)의 연장으로, 현재 5개의 Modular 상전도 자석 coil 에서 발생하는 Helical 자장을 사용하여 플라즈마를 가두는 stellarator 프로그램이다. 이러한 IPP의 dual fusion 프로그램은 독일 고유의 Meister system(장인제도)을 적용하여 이분야의 과학자(Scientist)와 기술자(Engineer)를 지속적으로 유지 및 육성 발전시키고 있다. 좀더 자세히 설명하면, 한편에서 새로운 version의 Stellarator(Tokamak) 설계, 건설 사업을 추진하는 동안 다른 한편에서는 이미 완성된 토카막(Stellarator)을 운영하여 핵융합 분야의 새로운 Physics와 Engineering의 발견 및 발전을 지속적으로 유지시키는 것이다. 즉 IPP fusion 과학자와 기술자에게 항상 새로이 Upscale 된 프로젝트가 주어지고 이를 과거의 지속적으로 축적된 Knowhow로 하나 하나 풀어 나가고, 이는 다시 새로운 장치의 건설에 feedback 되는 'Do-Loop'이 꾸준히 수행되는 것이다. 현재의 single null divertor operation을 거쳐, 2000년도 초기에 시작될 double null advanced tokamak 실험 계획이 2009년까지 설정된 ASDEX-U(AUG) Tokamak 프로그램과 올해 건설을 시작한, W7-X 초전도 Stellarator program(Baltic해 연안 구 동독의 Greifswald에 위치하게 되어 새롭게 설립될 Max Planck Greifswald division이 운영할 예정임)이 바로 한 예이다. 이러한 IPP 핵융합 프로그램의 운영체계는 독일 고유의 장인제도라고 볼 수 있으며 실제로 인건비는 각 프로젝트의 예산에서 분리되어 있다.

IPP, Garching은 현재 AUG의 운영과 W7-X 건설사업 추진을 중심으로 한 독일 국가 핵융합 연구개발 사업의 구심적 역할을 수행하는 것 외에도 ITER의 JCT(Joint Central Team) site를 바로 옆에 두고 ITER와 긴밀한 협력관계를 유지하고 있으며, 차기 유럽연합의 핵융합로를 계획하고있는 NET(Next European Torus) team을 IPP내에 수용하여 EU 핵융합 프로그램의 중추적 역할을 담당하고 있다. 또한 핵융합 연구에 필요한 인력을 확보하기 위하여 수 년 전서부터 IPP Summer University of Plasma Physics를 유럽 전역에서 지원한 대학생을 대상으로 운영해 오고 있으며, 올해에는 W7-X를 홍보할 목적으로 건설 site인 Greifswald 에서 개최할 예정이다.

KSTAR 토카막과 거의 같은 크기인 AUG의 토카막 운영 기술 및 앞으로 운영될 AUG의 advanced tokamak 운전 실험의 결과는 KSTAR 토카막의 운영에 상당히 많은 도움이 된다고 생각되고, IPP의 주도하에 5개의 초전도 modular magnet을 장착하게 될 주반경 5.5m, 평균 플라즈마 반경이 0.53m 인 W7-X stellarator의 건설 착수 및 완공 시기가 KSATR 초전도 토카막과 거의 같다는 사실은 W7-X의 steady state operation capability 외에도 앞으로의 KSTAR의 건설 및 Engineering 과정에 많은 직접적인 도움이 되리라고 생각한다.

이상 언급된 Max-Planck IPP, Garching과 기초과학지원연구소는 이번 방문에서 이루어진 IPP 소장 Pinkau 교수와 최덕인 소장간의 회견에서 양 기관의 연구협력이 앞으로 수행될 독일과 한국의 핵융합 개발사업에 공동의 이익을 가져다준다는 것에 의견의 일치를 보았고 조속한 시일 안에 공식적인 연구 협력 협정을 맺기로 합의하였다. 이번 회견에서 Pinkau 교수가 언급한 European Fusion Program과 US Fusion program의 프로그램 수행 정책의 근본적인 차이점은 EU program이 EURATOM 같은 Institutional Foundation을 세워서 장기적인 정책의 지속성 및 견고성을 유지하는데 비하여 US fusion program은 각 대학교나 연구소를 중심으로 한 개별 프로그램이기에 프로그램 정책의 유지가 상대적으로 취약하다는 사실은 귀담아 들어야 할 사항이라고 생각한다.

끝으로 Garhing에서 A9 고속도로를 이용하여 120Km/h로 약 20분 달리면 시내 중심에 이르는 뮨헨에 대해서 기술하고 이 글을 마치려고 한다. 바바리아(Bavaria) 지방의 맥주 축제인 October Feast, 낭만과 예술의 거리 슈바빙, 70년대의 검은 구월단 테러로 얼룩진 올림픽 등 '뮨헨' 하면 연상되는 몇 가지 외에도 독일 Bavaria 지방의 심장부인 이곳에는 BMW(Bavarian Motor Wagen)의 Headquarter와 공장이 시내 북쪽 순환 도로 옆에 자리잡고 있다. 따라서 뮨헨과 주위의 소도시에는 BMW와 연계된 견실한 중소기업체들이 산재해있고 이 기업체들이 IPP의 핵융합 프로그램에 직,간접으로 참여하고 있다. AUG의 assembling, AUG discharge control 소프트웨어 프로그래밍, 96년 12월 완성된 W7-X 실험동 건설 설계등 모두 뮨헨 소재의 탄탄한 중소기업체 들에 의해 수행 되었음은 주지 할만한 사실이라고 본다.

출처:http://polar.kbsi.re.kr

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