플루토늄 물성 원인 세계최초 규명
플루토늄 물성 원인 세계최초 규명
  • 권석림
  • 승인 2007.03.29 10:00
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포스텍 출신 심지훈 박사 연구팀

핵에너지의 원료이자 원자폭탄의 재료로 '두 얼굴의 물질'로 불리는 플루토늄의 특성이 포스텍 출신 토종박사가  소속된  연구팀에 의해 규명됐다.
   
포스텍은 심지훈(31세. 미 러트거스대 물리학과 박사후연구원)박사가 소속된  러트거스대 연구팀이 플루토늄이 가진 다양하고 특이한 물성의 원인이 전자의 동역학(動力學)적인 요동 때문이라는 사실을 처음으로 규명하는데 성공했다고 29일 밝혔다.
   
이 연구결과는 세계적 과학저널인 '네이처(Nature)'지 3월29일자에 게재됐다.
   
플루토늄은 온도나 압력에 따라 최고 25%까지 부피가 변하고 공기 중에서  고온이 되면 산화가 빨리 진행되며 할로겐과 직접 반응해 화합물을 생성하는 등 특이한 물성을 가져 환경에 의해 쉽게 변화하기 때문에 장기간 안정적으로 보관하기 어려웠으며 지금까지 환경적 변화의 원인이 규명되지 않았다.
   
심박사팀은 '동역학적 평균장 이론(Dynamical Mean Field Theory:DMFT)'을  이용해 플루토늄의 다양한 현상 원인이 원자가(原子價) 전자의 동역학적 요동  때문이라는 사실을 밝혀냈다.
   
이는 다양한 물질의 물성을 유한온도에서 파악할 수 있는 방법으로 기존의  '밀도범함수 이론(Density Functional Theory:DFT)'을 혁신적으로 보완할 수 있는 이론으로 평가받고 있다.
   
연구팀에 의해 플루토늄의 물성이 규명됨에 따라 위험물질로 분류되는 플루토늄의 안정적이면서도 보다 장기적인 보관이 가능하게 돼  방사성폐기물처분시설  등에 활용될 것으로 기대되고 있다.
   
포스텍은 1964년 개발돼 물리.화학.재료공학 등 다양한 분야에서 활용되고 있는 '밀도범함수 이론'은 극저온 물성 해석에만 적용돼 고온초전도체 등 신물질  연구에는 한계가 있었지만 이번에 개발된 방법론은 기존의 한계를 넘어 다양한 온도나  물질에서도 적용하도록 획기적으로 보완돼 신물질 개발과 물성연구에 크게 활용될 수 있을 것으로 전망된다고 설명했다.
   
연구논문의 제 1저자인 심 박사는 포스텍 물리학과에서 학사와 박사(통합과정) 학위를 받은 토종 박사 출신으로 2005~2006년 한국학술진흥재단의 해외  박사후연구원 연수 지원을 받아 현재 미국 러트거스대학에서 연수를 받고 있다.


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