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201901.03

무한 에너지를 만드는 사람들 - KSTAR연구센터 김재현 책임연구원

이하나   
https://fusionnow.nfri.re.kr/post/kstar/880

해당 인터뷰는 포스텍, 카이스트, 서울대학교  대학원총학생회 공동 소식지 편집부의 요청에 의해

카이스트 동문인 핵융합(연) KSTAR 연구센터 김재현 책임연구원이

핵융합에너지 연구자를 꿈꾸는 후배들에게 전하는 이야기입니다.

더욱 자세한 내용은 POKAS ON vol 24(2018년 12월호)를 참고하시길 바랍니다.

 


국가핵융합연구소 KSTAR연구센터 김재현 책임연구원

 

 

현재 근무하시는 회사에 대하여 간단히 소개해 주신다면?

 

 제가 근무하고 있는 국가핵융합연구소(이하 핵융합(연))는 차세대 에너지원인 핵융합 에너지 연구를 맡고 있는 정부출연연구소입니다. 핵융합과 밀접한 관련이 있는 플라즈마를 핵융합 이외 다른 분야에 쓰기 위한 응용 플라즈마 연구도 함께 하고 있습니다. 처음 시작은 대덕연구단지 안에 있는 기초과학지원연구원(KBSI)의 소속 사업단으로 시작해 지금은 독립부설연구소로 성장했습니다.

 

 핵융합 에너지 상용화라는 꿈을 이루기 위해 핵융합(연)은 여러 단계에 걸친 관련 연구를 수행하고 있습니다. 먼저 자기 감금 방식 핵융합에 쓰이는 전자석이 모두 초전도체로 이루어진 KSTAR 장치를 사용해 핵융합 장치의 성능과 운전시간을 끌어올리기 위한 연구를 하고 있습니다. 더불어 우리나라를 비롯한 세계 7개국이 공동으로 국제핵융합실험로(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER)를 건설·운영하는 ITER 프로젝트 참가를 통해 실제 핵융합로 제작을 위해 넘어야 하는 문제들에 도전하고 있습니다. 마지막으로 ITER 프로젝트 이후 핵융합로 상용화의 마지막 단계인 핵융합 실증로 제작을 준비하기 위한 한국형핵융합실증로(K-DEMO) 프로그램을 운영하고 있습니다.

 

어떤 일을 하고 계신지 대학원생들에게 소개해 주신다면?

 

 학위 과정에서 핵융합 플라즈마 물리를 전공했고 지금도 연구소에서 핵융합 관련 실험을 하고 있습니다. 핵융합 장치는 성능이 올라갈수록 다양한 불안정성이 발생하게 됩니다. 사실 이런 경향은 거의 모든 물리계에서 나타납니다. 저는 이런 불안정성이 발생하지 않으면서 높은 성능을 나타내는 운전 영역을 탐구하고, 때로는 불안정성 자체를 능동적으로 제어해 높은 성능에도 불안정성이 자라지 않게 억제하는 일을 하고 있습니다. 최근에는 ITER 장치의 불안정성에 대한 최후의 보루라고 할 수 있는 ‘플라즈마 붕괴 완화 시스템’을 미리 KSTAR 장치에서 시험해보는 일을 하고 있습니다.

간단히 자동차를 들어 비유하자면 ‘차체 자세 제어장치’나 ‘에어백’ 같은 역할이라 보시면 됩니다.

 

사내 스터디 모임 등 지속적 연구동향을 파악하기 위한 활동을 할 수 있는지?

 

 핵융합 에너지는 아직 상용화되지 않은 미래 에너지입니다. 상용화를 위해 해결해야 할 문제들이 아직 남아 있고 이를 해결하기 위한 시도들이 활발하게 이루어지고 있습니다. 이런 시도들에 대한 연구 동향 파악은 저희한테 굉장히 중요한 일입니다. 연구소 자체적으로 꾸준히 세미나를 열고 있고 외부 공동 연구자를 초빙해 워크숍 등도 진행하고 있습니다. 일례로 최근 화두가 되고 있는 인공지능의 경우 인공지능기술을 핵융합 연구에 응용하기 위해 관련 핵융합 연구자와 인공지능 전문가가 함께 참가하는 워크숍을 연구소에서 진행했습니다.

 

 핵융합 분야에는 IAEA가 주관해 격년으로 열리는 Fusion Energy Conference(FEC)가 가장 큰 학회인데, 사실 지금 이 글을 쓰고 있는 곳도 FEC 학회가 열리고 있는 인도 아흐메다바드라는 도시입니다. 이런 큰 학회뿐만 아니라 세부 분야의 현안들을 집중적으로 논의하기 위한 작은 학회들에도 관심 분야에 따라 꾸준히 참가하고 있습니다. 큰 학회에서 전체 경향을 파악하고 전문화된 작은 학회들에서 현안들에 대해 집중적인 논의를 하는 방식입니다.

 


|현재 근무하시는 연구소를 최종 선택하게 되신 동기는?

 

 박사 과정에서 했던 일보다 post-doc 과정에서 했던 일을 장래에도 하게 될 확률이 높다는 말을 많이 합니다. 제 경우에는 두 개가 같았습니다. 현실적으로 핵융합 연구를 국내에서 주도적으로 하고있는 곳이 ‘국가핵융합연구소’라 학위를 마친 후 자연스럽게 옮겨오게 되었습니다. 지금도 가끔 KAIST에 점심 먹으러 갈 정도로 학교에서 가깝기도 하구요.

 

 제가 학위 주제로 했던 일이 핵융합 장치를 처음 가동시키는 시동 기술에 관한 일인데, 제가 졸업할 무렵 KSTAR도 한창 최초 플라즈마 발생을 위해 매진하던 시기였습니다. 어떻게 보면 ‘선택’이란 단어가 무색하게 자연스레 옮긴 셈입니다.

 

연구소에서 근무하시면서 가장 좋았던 점은 무엇인가요?

 

 핵융합 연구는 다양한 분야의 사람들이 함께 모여 일하는 곳입니다. 제가 기여했던 부분이 KSTAR 장치의 성능을 크게 끌어올렸을 때 가장 기뻤던 것 같습니다. 2008년 최초 플라즈마를 만들었을 때는 실험 성공률이 25% 정도였는데, 자기장 왜곡 문제를 해결함으로써 2010년 성공률을 75%로 세 배 가까이 끌어올렸을 때 가장 기뻤습니다.

 

 핵융합 실험은 문제를 풀기 위해 실험을 설계·준비하고 자신의 실험 시간이 왔을 때 아이디어를 검증하는 식으로 이루어집니다. 준비하는 시간에 비해 실제 실험이 진행되는 시간은 1분이 채 안 될 정도로 짧습니다. 자기 아이디어가 잘 들어맞아 원하는 결과가 나올 때는 정말 짜릿합니다. 지금도 그 짜릿한 맛에 실험을 하고 있습니다.

 

대학원 때 연구주제와 현재 연구소에서 하는 주제와의 연관이 있는지?

 

 대학원 때 연구 주제와 연구소 갓 들어왔을 때 연구 주제가 거의 똑같았습니다. 국내에서 플라즈마 시동을 전공한 사람이 그 당시에는 저 혼자라 연구소에서도 KSTAR 시운전을 위해 때마침 저를 뽑았습니다. 연구소 들어오고 13년 가까이 지난 지금은 처음과는 약간 다른 일을 하고 있습니다. 그 사이 KSTAR 장치도 점점 성능이 올라갔고 그에 맞춰 제가 하는 일도 따라서 바뀐 셈입니다.

 

 예를 들면, KSTAR에서 고성능 운전모드인 H-mode가 가능해졌을 때 H-mode에서 발생하는 불안정성인 Edge localized mode(ELM)를 억제하는 연구를 수행하는 것으로 주제가 바뀌는 식입니다. 여전히 핵융합 에너지 상용화라는 큰 맥락에서는 벗어나지 않고 있습니다.

 

업무분야가 사회에 끼치는 영향과 그로 인하여 가장 보람을 느끼셨을 때는?

 

 TV를 보다 보면 아이가 자기 아빠를 ‘지구를 지키는 슈퍼맨“이라 친구들에게 자랑하는 모 보일러 회사 광고가 있습니다. 자기 아빠가 만든 보일러가 환경에 덜 해롭게 한다는 이야기인데, 그 광고를 제 아이와 함께 보며 이런 이야기를 합니다. ’아빠가 쟤 아빠보다 더 대단한 사람이야. 아빠는 울트라 슈퍼맨이거든.‘

 

 지구 환경을 망가뜨리지 않고 인류가 지금 누리고 있는 삶을 지속할 수 있게 하는 일이 핵융합 에너지 연구입니다. 보람이라면 제 아이에게 아빠가 하는 일을 자랑스레 말할 수 있을 때, 그리고 제 아이가 살아갈 미래를 밝게 만들어간다는 생각을 할 때입니다.

 

하루 일과를 간단히 요약하자면?

 

 KSTAR 장치가 실험 기간인지 아닌지에 따라 하루 일과가 많이 다릅니다. KSTAR 장치의 경우 실험 준비 기간을 제외하고 플라즈마 실험은 약 석 달 정도 진행합니다.

 

 KSTAR 실험 기간에는 아침은 그날 실험 계획에 대한 브리핑과 전날 실험 결과에 대한 토의로 시작합니다. 자신의 실험이 있는 날에는 배정받은 시간 동안 실험을 진행하고, 때에 따라 장치 운전자로 다른 사람 실험을 도와주기도 합니다. 실험할 때는 점심시간을 제외하고는 ‘shot’이라 불리는 KSTAR 기본 실험 단위에 맞춰 톱니바퀴처럼 째각째각 시간이 지나갑니다. 하루 실험이 끝나면 다음날 실험 디브리핑을 위해 결과를 정리합니다. 실험 기간이 아닐 때는 실험 기간에 얻은 결과들을 분석해 논문을 작성하기도 하고 새로운 결과들을 따라가기 위해 논문을 읽기도 합니다. 다음 실험 기간에 할 실험을 준비하기 위해 새로운 장치를 만들기도 합니다.

 

 저희 연구소는 근무시간을 상당히 유연하게 조절할 수 있습니다. 한 달 단위로 근무시간을 정산하는데, 기본적으로 아침 6시부터 저녁 10시 사이 시간에 하루 4시간 이상만 근무하면 됩니다. 단 한 달 단위로 계산한 평균 근무시간이 8시간 이상이 되어야 합니다. 저는 일찍 나오는 걸 좋아해 아침 7시 전에 출근하는 편입니다. 아이들이 생긴 뒤로는 대학원생 시절과 달리 딱 근무시간 안에 해야 할 일을 마치겠다는 각오로 일을 합니다. 당연히 근무시간 이후에는 가족이 기다리는 집으로 돌아가고요.

 


10년 후의 모습은 어떨 것이라고 생각하시는지요?

 

 큰일이 없다면 여전히 핵융합 연구를 하고 있지 않을까요. 다만 한국에서 KSTAR 장치를 사용한 핵융합 연구를 하고 있을 수도 있고, 프랑스 카다라쉬에서 건설되고 있는 ITER 장치가 그때는 운전 단계에 들어갔을 때라 프랑스에 가있을지도 모르겠습니다. 지금도 KSTAR 장치를 만드셨던 연구소 분들이 ITER 장치 건설을 위해 프랑스에 많이 나가 계십니다. 아마 ITER 장치가 다 만들어지면 저 같은 연구자가 나가고 건설에 참여하셨던 분들은 다시 들어오셔서 핵융합 실증로 건설을 시작하실 것 같습니다.

 

대학원에 재학 중인 과학기술계 후배들에게 꼭 하고 싶으신 이야기가 있으시다면?

 

 몇 번 멘토링 프로그램 요청을 받아 학교에 가서 학부생 후배들을 만난 적이 있습니다. 그때많이 놀랐던 게 후배들이 너무 현실적이라는 겁니다. 아직도 기억에 남는 질문이 하나 있습니다. “안정적인 삶을 가장 중요하게 생각하기 때문에 정부출연연구소에 들어가고 싶은데, 어떻게 하면 쉽게 들어갈 수 있을까요?” 저희 때와는 너무 다른 분위기에 제가 거꾸로 “왜 이렇게 학생들이 현실적이 된 건가요?”라고 되물은 적이 있습니다. 그때 들었던 대답이 IMF 위기와 금융 위기를 거치며 각박해진 사회 분위기가 그대로 학생들에게 옮겨졌다는 말입니다.

 

 가장 빠르게 바뀌는 게 패션이고 그다음이 과학기술이라는 말이 있습니다. 패션은 복고 바람을 따라 되돌아올 때도 있지만 과학기술은 뻗어 나가는 방향은 다를지언정 다시 제자리로 되돌아오지는 않습니다. 지금 이 글을 읽고 있는 후배들이야말로 가장 앞서서 그 길을 걸어야할 사람들입니다.

 

 현실적이라는 말이 무조건 나쁘다는 건 아닙니다. 무조건 꿈을 위해 도전하라는 말을 하고 싶지도 않습니다. 다만 꿈을 펼칠 상황이 되었을 때조차 현실에 그냥 안주하지 말았으면 합니다. 학위를 받고 박사후연구원 과정을 거치고 선임연구원, 책임연구원이 될수록 더 안정적인 자리를 잡아가게 됩니다. 거꾸로 말하면 더 큰 꿈을 펼칠 바탕을 갖게 된다는 말도 됩니다. 그렇게 때가 무르익어갈 때 그에 맞게 꿈도 커졌으면 합니다. 대개는 거꾸로 가는 게 현실이라 슬프기는 하지만 후배 여러분들은 더욱 꿈을 펼쳐보시길 바랍니다.

 

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