2018~2021 연구성과계획서 ( 안 )

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1 2018~2021 연구성과계획서 ( 안 )

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3 제출문 국가과학기술연구회이사장귀하 본보고서를국가핵융합연구소의 2018 년 ~2021 년 연구성과계획서 ( 안 ) 으로제출합니다 년 8 월 9 일 국가핵융합연구소소장 유석재

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5 목차 C O N T E N T S 국가핵융합연구소 2018 년 ~2021 년연구성과계획서 Ⅰ. 개관 1. 일반현황 3 2. 기관경쟁력분석 6 3. 기관발전로드맵 15 Ⅱ. 요약 1. 연구성과계획서목표체계 연구부문 연구지원부문 연구성과계획서에제외된사업, 인력현황 36 Ⅲ. 연구부문계획 [ 전략목표 1] KSTAR 를활용한핵융합로노심기술개발 39 [ 전략목표 2] ITER 사업을통한핵융합공학기술개발 64 [ 전락목표 3] 한국형핵융합실증로기반연구 82 [ 전략목표 4] 주력산업재도약및국민체감형플라즈마원천기술개발 99 [ 전략목표 5] 핵융합미래발전전략연구 118 Ⅳ. 연구지원부문계획 [ 영역1] 임무중심형연구환경조성 127 [ 영역2] 효율적기관운영 134 [ 영역3] 성과관리 활용 확산 141 Ⅴ. 부록 1. 대과제및연구부문전략목표연계표 연구부문성과목표별수행조직및세부사업 ( 과제 ) 현황 출연 ( 연 ) 발전방안 ( 안 ) 반영내역 직전종합평가결과반영내역 ( 총괄 ) 연구부문주요예상성과별 WBS 제 3 차핵융합에너지개발진흥기본계획 용어 177

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7 국가핵융합연구소 2018 년 ~2021 년연구성과계획서 Ⅰ 개관 1. 일반현황 2. 기관경쟁력분석 3. 기관발전로드맵

8 미래를밝히는무한에너지, 깨끗한세상을만드는청정에너지, 핵융합에너지입니다.

9 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 Ⅰ 개관 1 일반현황 가 설립목적 - 핵융합에너지연구개발선도기관으로서핵융합에너지분야의새로운탐구, 기술선도, 개발및보급 ( 정관 ) 관련법령 나 주요임무및기능 다 기관연혁 m m m m m m 기초 ( 연 ) 부설 국가핵융합연구소 설립 KSTAR 완공및 ITER한국사업단출범 KSTAR 최초플라즈마마일스톤달성군산플라즈마기술연구센터개소과학기술정보통신부국가과학기술연구회소속제5대기관장취임 - 3 -

10 국가핵융합연구소 라 조직 1 사업단 3 센터 13 부 5 실 마 인력현황 정규직인력 ( 단위 : 명, 기준 ) 비정규직인력 ( 단위 : 명, 기준 ) 연구부문임무유형별자원투입현황 ( 단위 : 백만원, M/Y) - 4 -

11 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 바 예산 ( 수입 / 지출, 기관고유임무별출연금 ( 주요사업 / 수탁 )) 현황 예산현황 ( 단위 : 백만원, 기준 ) 사 시설현황 대전및 군산시위치 ᅠ ᅠ ~ ~ - 5 -

12 국가핵융합연구소 2 기관경쟁력분석 가 외부환경분석 1 국내환경안전한에너지원수요급증에따른문재인정부의에너지전환정책실행 m 우리나라는문재인정부출범이후원전안전성및신에너지확보를국가안보문제로인식하고에너지패러다임의변화에대응사회적현안에대한과학기술의해법제시 ( 사회문제해결형 R&D) 요구증가 m 미세먼지, 환경오염등국가적현안사항에대한해법제시요구가지속적으로증가하고있는상황으로 R&SD영역 역할에대한과학기술계의대응필요 2 국외환경 기후변화협약을통한신기후체제로전환및저탄소에너지원확대필요성제고 m 기존의에너지믹스변화가필수적으로화석연료공급감소에따른에너지공급갭 (gap) 을대체할수있는대용량에너지원이필요한상황세계인구증가및경제성장에따른에너지총수요에대한폭발적증가예측 m 세계경제성장과더불어인구증가로인해중국, 인도등개발도상국가를중심으로에너지소비량은큰폭으로증가할것으로전망 선진국을중심으로차세대에너지원으로써의핵융합에너지확보를위해노력 m (EU) 핵융합에너지전기생산로드맵 (12년 ) 에따라상용화를위한 8대미션을추진중이며, 40년대 DEMO 건설을위한전략수립 m ( 일본 ) 50년대전력생산실증을목표로 DEMO개발종합전략 TF를구성하여관련연구를추진중 (15.6~) 이며, 17년부터 DEMO 개발로드맵수정 m ( 중국 ) 11년부터 USTC( 과학기술대학교 ) 산하에국가통합디자인조직 (19명) 을구성 운영하며중국형 DEMO(CFETR) 개념연구 - 6 -

13 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 3 수요분석 ( 국내정책, 산업계, 학계, 내부고객 ) Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 나 기관역량분석 1 연구역량 - 7 -

14 국가핵융합연구소 2 연구분야별글로벌경쟁력 3 연구지원역량 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ - 8 -

15 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 다 종합평가결과분석및시사점도출사항 1 연구부문주요개선및발전방향 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ - 9 -

16 국가핵융합연구소 3 연구지원부문주요개선및발전방향 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 3 시사점 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 기후변화대응 에너지정책전환 안전한에너지원수요급증에따른환경변화를 고려하여 핵융합에너지개발진흥기본계획에근거한기관발전적연구전략이필요 m 세계에너지패러다임의변화, 정부에너지정책변화등시대적상황변화와일본의 JT-60SA 완공에따른 KSTAR 경쟁력유지등연구개발환경변화에대응하기위하여로드맵에따른세밀한연구계획수립필요

17 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 라 SWOT 분석 1 현황진단

18 국가핵융합연구소 마 연구기관주요현안및대응방안 1 주요정부정책이행방안 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 제3차핵융합에너지개발진흥기본계획 () 에따른핵융합에너지개발추진방향 m KSTAR 운영을통해축적된핵융합플라즈마운전모드를 ITER를통해검증하고, 궁극적으로는 DEMO 및 2040년대핵융합발전상용화에필요한핵심기술을확보 m 핵융합발전소건설을위해필수적으로확보되어야할증식블랑켓, 구조재, 연료주기, 삼중수소, 동력계통등의핵융합로공학기술의선제적준비 m 장기간발전로드맵이필요한핵융합분야의사회적, 정책적지지기반을확고히하기위한플라즈마기술기반의기술사회환원

19 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 2 외부지적사항 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

20 국가핵융합연구소 바 정부정책과의연계성 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

21 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 3 기관발전로드맵 가연구분야중장기발전계획 ( 지난 3 년 ~ 임기종료후 5 년이후 ) 핵융합 ( 연 ) 은핵융합에너지개발진흥기본계획에따라중장기연구개발계획을추진 m 현재 2 단계 3 차기본계획 ( 17~ 21) 의 DEMO 핵심기술개발가속화 를포함한 3 개전략목표와핵융합 ( 연 ) 주요사업과연계하여발전계획을수립 추진중 β β Φ Φ Φ

22 국가핵융합연구소 나 중장기발전계획과연구성과계획간연계성 Φ Φ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

23 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 다 기관장경영철학에의한 As-Is/How/To-Be 분석 NFRI 제2도약 ( GREAT JUMP) 실현으로인류에게깨끗한환경과안전한미래 에너지원제공 ( 弘益人間 ) Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ (Globalization) Ÿ Ÿ (Realization) (Elevation) (Application) (Transformation) Joint Research Understanding Morality Partnership Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

24 국가핵융합연구소 라 기관장 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서 반영 기관장소견서개요

25 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 마 연구부문주요예상성과 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

26 국가핵융합연구소 바 임무중심형조직운영방안 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

27 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 국가핵융합연구소 2018 년 ~2021 년연구성과계획서 Ⅱ 요약 1. 연구성과계획서목표체계 2. 연구부문 3. 연구지원부문 4. 연구성과계획서에제외된사업, 인력현황

28 미래를밝히는무한에너지, 깨끗한세상을만드는청정에너지, 핵융합에너지입니다.

29 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 Ⅱ 요약 1 연구성과계획서목표체계 비전 세계수준의핵융합연구개발을통한에너지자립및기후변화대응선도 임무핵융합에너지상용화및한국형핵융합로기술개발 경영 목표 경영철학 9 대전략 NFRI 제 2 의도약 (Great-Jump) 실현으로인류에게깨끗한환경과 안전한미래에너지원제공 ( 弘益人間 ) Globalization Realization Elevation Application Transformation ITER 의차질없는플라즈마 KSTAR 세계화를한국형핵융합추진으로기술을활용한핵융합미래통한핵융합노심실증로기반연구핵융합에너지 꿈 의국민체감형발전전략수립기술개발가속화실현성과창출 Joint Research Understanding Morality Partnership 대내외공동연구 핵융합에너지의 역할과책임의 산업활성화지원및 몰입환경조성 대국민소통과이해 투명한조직운영 상생의가치창출 연구 부문 전략목표 KSTAR 를활용한핵융합로노심기술개발 ITER 사업을통한핵융합공학기술개발 한국형핵융합실증로기반연구 주력산업재도약및국민체감형플라즈마원천기술개발 핵융합미래발전전략연구 성과목표 1-1. 초고온플라즈마운전조건연구 1-2. 고성능토카막플라즈마운전시나리오개발 1-3. 초전도토카막운전최적화기술개발 2-1. ITER 주장치조달및핵심기술개발 2-2. ITER 부대장치조달및핵심기술개발 2-3. TBM 핵심기술개발및비조달기술추적 3-1. 실증로핵심요소기술연구 3-2. 고성능핵융합플라즈마시뮬레이션코드개발및응용 4-1. 데이터기반플라즈마 -ICT 융합기술개발 4-2. 첨단친환경소재및폐기물처리플라즈마기술개발 4-3. 농식품생산성및저장성향상을위한플라즈마요소기술개발 5-1. 핵융합 제 2 도약 추진전략연구 연구 지원 부문 영역 임무중심형연구환경조성 효율적기관운영 성과관리활용 확산 성과목표 1-1. 우수인력양성전략 1-2. 연구몰입환경조성 2-1. 기관운영의투명성 효율성 2-3. 연구보안 3-1. 성과관리 활용 확산체계 3-3. 대외협력및소통체계 2-2. 연구윤리및청렴성 3-2. 창업 중소벤처지원체계

30 국가핵융합연구소 2 연구부문 가 고유임무유형및전략목표간자원투입비중 고유임무유형간비중 ( 단위 : 백만원, M/Y) 전략목표간비중및배점 ( 단위 : 백만원, M/Y, 기준 ) 자원및인력투입총괄표 ( 단위 : 백만원, M/Y, 기준 )

31 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 나 연구성과창출로드맵및최종목표 [ 전략목표 1] KSTAR 를활용한핵융합로노심기술개발 대표지표 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ [ 전략목표 2] ITER 사업을통한핵융합공학기술개발 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 매우도전적인목표 Ÿ β Ÿ Ÿ β Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 대표지표 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

32 국가핵융합연구소 [ 전략목표 3] 한국형핵융합실증로기반연구 매우도전적인목표 Ÿ [ 전략목표 4] 주력산업재도약및국민체감형플라즈마원천기술개발 [ 전략목표 5] 핵융합미래발전전략연구 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 대표지표 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 대표지표 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 매우도전적인목표 Ÿ Ÿ Φ Ÿ Ÿ Φ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 대표지표 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

33 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 다 전략목표및성과목표별자원투입 ( 예산, 과제, 인원 ) 총괄현황및계획 2018 년도자원투입현황 매우도전적인목표 매우도전적인목표 매우도전적인목표 2019 년도자원투입현황 매우도전적인목표 매우도전적인목표 매우도전적인목표

34 국가핵융합연구소 2020 년도자원투입현황 매우도전적인목표 매우도전적인목표 매우도전적인목표 라 전략목표의대표성 m 국내핵융합에너지연구개발관련최상위계획인핵융합에너지개발진흥기본계획과기관고유임무및주요사업분석을토대로 5대전략목표를도출 - 제3차핵융합에너지개발진흥기본계획 (17~21) 의추진전략및기관사업의투입예산 인력등을고려하여전략목표별배점부여

35 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 마 연구부문전략, 성과목표및성과지표총괄표 [ 전략목표 1] KSTAR 를활용한핵융합로노심기술개발 (35 점 ) 대표지표 매우도전적인목표 β β β β β β β β β β β β

36 국가핵융합연구소 [ 전략목표 2] ITER 사업을통한핵융합공학기술개발 (20 점 ) 대표지표

37 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 [ 전략목표 3] 한국형핵융합실증로기반연구 (10 점 ) 매우도전적인목표 대표지표

38 국가핵융합연구소 [ 전략목표 4] 주력산업재도약및국민체감형플라즈마원천기술개발 (25 점 ) 대표지표 매우도전적인목표 Φ Φ Φ Φ Φ

39 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 [ 전략목표 5] 핵융합미래발전전략연구 (10 점 ) 대표지표

40 국가핵융합연구소 3 연구지원부문 가 기관경영추진방향및최종목표 제3차진흥기본계획과연계한유기적조직구성및초월적공동연구문화조성 m KSTAR 를활용한핵융합로핵심운전기술확보, DEMO 개발에필요한핵심기술확보전략수립및기반구축플라즈마파생기술을활용한신시장개척및중소기업지원인프라기반확보 m 핵융합 플라즈마파생기술성과확산지원을위한인프라를지속확충 m 연구부서와성과지원부서의소통과융합을통한중소기업밀착지원강화국가에너지전환정책에따른핵융합연구전략및대국민소통기능강화 m 기관의연구전략사업기획기능통합및대내외소통기능을연계한연구지원중심시너지확대 나 연구지원부문성과목표및성과지표총괄표 [ 영역 1] 임무중심형연구환경조성 (25 점 )

41 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 [ 영역 2] 효율적기관운영 (20 점 )

42 국가핵융합연구소 [ 영역 3] 성과관리 활용 확산 (30 점 ) 4 연구성과계획서에제외된사업 ( 과제 ), 인력현황 : 해당사항없음

43 국가핵융합연구소 2018 년 ~2021 년연구성과계획서 Ⅲ 연구부문계획 1. [ 전략목표 1] KSTAR 를활용한핵융합로노심기술개발 2. [ 전략목표 2] ITER 사업을통한핵융합공학기술개발 3. [ 전략목표 3] 한국형핵융합실증로기반연구 4. [ 전략목표 4] 주력산업재도약및국민체감형플라즈마원천기술개발 5. [ 전략목표 5] 핵융합미래발전전략연구

44 미래를밝히는무한에너지, 깨끗한세상을만드는청정에너지, 핵융합에너지입니다.

45 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 Ⅲ 연구부문계획 비전 세계수준의핵융합연구개발을통한에너지자립및기후변화대응선도 임무 경영철학 운영방향 핵융합에너지개발의세계선도연구기관으로서핵융합에너지상용화및한국형핵융합로기술개발 (Globalization) NFRI 제 2 의도약 (Great-Jump) 실현으로인류에게깨끗한환경과안전한미래에너지원제공 ( 弘益人間 ) KSTAR 세계화를통한핵융합노심기술개발 (Realization) ITER 의차질없는추진으로핵융합에너지 꿈 의실현 (Elevation) 한국형핵융합실증로기반연구가속화 (Application) 플라즈마기술을활용한국민체감형성과창출 (Transformation) 핵융합미래발전전략수립

46 국가핵융합연구소 전략목표 1 KSTAR 를활용한핵융합로노심기술개발배점 : 35 점 가 기본추진방향 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ β β Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ β Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

47 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 나 성과목표및대표성 KSTAR 를활용한핵융합로노심기술개발 성과목표 초고온플라즈마운전조건연구 고성능토카막플라즈마운전시나리오개발 초전도토카막운전최적화기술개발 상위계획과의부합성 기관고유임무 [ 제 3 차핵융합에너지개발진흥기본계획 ] [ 핵융합 ( 연 ) 중점연구사업 ] ITER 운영대비고성능플라즈마의대전류장시간운전기술확보 DEMO 운전핵심기술확보를위한차세대운전모드연구주도 KSTAR 공동실험및플라즈마연구 KSTAR 장치운영및성능향상 핵융합플라즈마난류및수송현상의통합적연구 다 성과목표별성과지표총괄표 매우도전적인목표 대표지표 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ β β Ÿ β Ÿ Ÿ Ÿ β Ÿ β Ÿ Ÿ Ÿ β Ÿ β Ÿ

48 국가핵융합연구소 매우도전적인목표 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 라 자원투입현황 매우도전적인목표

49 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과목표 1.1 초고온플라즈마운전조건연구 ( 기초 미래선도형 ) 문제점및필요성관련기술성과지표 초고온플라즈마의생성및연속운전 기존진단계의성능향상및신규진단계개발 고압 고밀도플라즈마불안정성제어 플라즈마성능의고도화 초고온플라즈마 (1억도, 10keV 이상 ) 운전 초고온핵융합로 ( 플라즈마, 고에너지입자 ) 진단 KSTAR 가열성능향상 플라즈마전류구동연구 1억도플라즈마운전조건규명 초고온플라즈마진단장치개발 고효율토카막가열및전류구동기술개발 가 성과목표개요 1 최종목표 m 핵융합반응극대화를위한초고온플라즈마 (1억도, 10keV 이상 ) 운전달성 m 초고온핵융합로 ( 플라즈마, 고에너지입자 ) 진단개발 m KSTAR 가열성능향상및안정화연구를통한플라즈마성능고도화 2 필요성 m 1 억도플라즈마는 D-T( 중수소 - 삼중수소 ) 핵융합반응이최대로일어나는조건 으로 KSTAR 에서의 D-D( 중수소 - 중수소 ) 기반의초고온플라즈마연구를통해 향후 D-T( 중수소 - 삼중수소 ) 운전대응이필요 m 초고온플라즈마는핵융합반응생성을위한핵심조건으로진단장치 ( 성능향상 *, 신규개발 ** ) 를활용한안정적인운전조건탐색및관련물리연구필요 m 플라즈마성능고도화및그에따른불안정성제어, 관련연속운전연구 수행을위해가열장치최적화및전류구동기술개발필요

50 국가핵융합연구소 3 종합평가결과반영 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 4 외부감사지적사항반영 : 해당사항없음 5 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 Ÿ Ÿ Ÿ 6 전략목표와의부합성 m 1억도이온온도달성및관련고해상도이온온도진단장치의개발을통해핵융합로급의플라즈마조건달성이가능 m KSTAR를통해초고온핵융합로플라즈마달성을위해서는중성입자빔및고주파가열과더불어연속운전및불안정성제어를위한전류구동 (ECH / ECCD, 고효율차세대구동방식 ) 가열연구가병행되어야함

51 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 7 유사선진기관과의비교 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 8 매우도전적인목표 선정사유 : 해당사항없음 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 나 주요연구내용 1 중장기로드맵 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

52 국가핵융합연구소 2 추진체계및실행계획 추진체계 m 1 억도플라즈마운전달성은이온온도최대화를위해내부수송장벽 (ITB) 운전과 대전류운전의두가지방안을고려하여최적화된운전조건, 시나리오탐색 및실험구현 검증추진 - 내부수송장벽 (ITB) 운전모드의경우플라즈마변수 (IP, 가열전력등 ), 플라즈마 성능등과이온온도와의상관관계를실험적으로도출하고최적화방안을모색함 - 대전류운전의경우플라즈마전류, 밀도, 가열전력등의운전변수와이온온도의 상관관계를실험적으로도출하고최적화방안을모색함 - 이온온도향상을위한모델링기반분석을수행하고최적화해법을도출함 m 초고온플라즈마운전및물리연구에필요한진단계를구축하고고출력핵융합로 환경에대응하기위해기존진단계의성능향상및신규진단계개발추진 - 이온및전자온도, 전자밀도, 플라즈마전류, 불순물등플라즈마의핵심 물성분포에필요한진단계구축 - 각분포진단계의성능향상및최적화를통해초고온환경 ( 이온 / 전자온도 1 억도, 전자밀도 1020m 3 ) 에적합한진단능력확보 - 고출력핵융합로에필요한고에너지입자진단시스템구축및성능향상 (Fission Chamber, He3 Counter, 중성자 Spectrometer 등중성자진단시스템, FILD, FIDA 등고속이온진단, Hard X-ray 를이용한고속전자진단등 ) - 노이즈억제, 수광량증대등을통한측정해상도향상 m NBI 개발 TFT 를통한비중심부전류구동 NBI 시스템 (NBI-2) 개발및운용으로 고온 / 고압의플라즈마발생및유지를위한핵심장치로활용 - NBI-1 개발및운용을통해습득한기술과최신고전압 / 전력기술활용 - 비중심부전류구동기술과실시간빔에너지제어기술을통해능동형플라즈마 제어액츄에이터로서의기능기대 m 기존 ECH 기술활용, 출력확장, 고성능 ECH 안테나를이용한고압플라즈마 불안정성제어활용 ( 21 년 6MW 달성 ) m 해외연구기관 (PPPL, GA) 와의협력을통하여신개념헬리콘파전류구동 (HCD) 고출력시험및 22 년설치목표로고효율안테나기본설계완료

53 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 연도별실행계획 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 다 성과지표 1 성과지표및연차별목표 대표지표

54 국가핵융합연구소 성과지표설명및측정방법 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 성과지표의목표치도출근거 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 라 성과활용계획및기대효과 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

55 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과목표 1.2 고성능토카막플라즈마운전시나리오개발 ( 기초 미래선도형 ) 문제점및필요성관련기술성과지표 고성능플라즈마의장시간안정적운전 장치안정성확보 경계영역플라즈마안정화 차세대운전모드개발 신고전찢어짐모드 (NTM) 제어 플라즈마붕괴예측 3차원자장이용 KSTAR 경계영역모델링연구 ITER 및핵융합로용고성능플라즈마연속운전기술개발 고성능운전한계치극복을위한플라즈마안정화기술확보 고성능통합운전을위한경계플라즈마최적화기술개발 가 성과목표개요 1 최종목표 m KSTAR에서의핵융합로적용가능한고성능운전시나리오의개발 (G~0.4, H 98 ~1.3, f BS ~0.6의운전조건달성 ) m 실시간자기유체역학 (MHD) 불안정성억제를이용한운전시나리오의안정성확보 (β N ~3.5의임계치이상의안정적인운전모드구현 ) m 고성능노심플라즈마와병립가능한고열속경계영역의운전모드의개발 (P/R~10MW/m 2 모드개발 ) 이상의고열속연속운전및 0.1 이하의저충돌도경계영역운전 2 필요성 m ITER 및 K-DEMO의성공적목표달성을위해표준 H-모드이상의고성능플라즈마를효과적으로달성하고이를안정적으로장시간유지할수있는기술이요구됨 m 신고전찢어짐모드 (NTM) 불안정성은고성능플라즈마달성의가장큰방해요인이자플라즈마붕괴를유발하는자기유체역학 (MHD) 불안정성으로 KSTAR 운전목표 (β N >3 이상 ) 달성을위해서는회피, 완화, 억제와같은 NTM 제어기술의확보가필수적임 m 플라즈마붕괴는토카막장치에열적, 기계적손상을가져올수있으며플라즈마성능이고도화될수록그위험성이증대됨. 또한붕괴시에발생하는폭주전자는장치에치명적인국부적손상을유발할수있어반드시예측, 완화, 억제되어야함

56 국가핵융합연구소 m 핵융합로의성공적구현을위해서는경계불안정성을제어하거나경계불안정성이 없는고성능장시간운전모드개발이필수적 - 경계영역플라즈마안정화의물리기작을규명하기위하여 KSTAR 경계영역의 플라즈마모델링개발, 모델링과실험비교연구로플라즈마성능손실을 최소화시키는경계영역성능최적화는핵융합로의성공적구현의필수영역임 3 종합평가결과반영 Ÿ Ÿ 4 외부감사지적사항반영 : 해당사항없음 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 5 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 6 전략목표와의부합성 m 고성능정상상태운전시나리오의개발은핵융합로원천기술중핵심난제이며동시에선결과제이나핵융합로에요구되는성능과정상상태운전을동시에만족하는운전시나리오는부재한상황이며 KSTAR 의장점을활용하여타연구장치대비차별화된운전시나리오의개발이이전략목표의핵심과제임 m 핵융합로노심의고성능플라즈마는 NTM, ELM, 플라즈마붕괴등자기유체학적불안정성을필연적으로동반하여플라즈마의기대성능을악화시키고, 장치에기계적손상을유발하는붕괴를촉발함. 따라서노심플라즈마불안정성실시간감시 억제및붕괴실시간예측, 완화시스템개발및경계불안정성의제어기술확보는핵융합로노심플라즈마운전기술개발의핵심요소임

57 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 7 유사선진기관과의비교 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ β Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ β β Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ β Ÿ ν Ÿ Ÿ Ÿ β β β Ÿ β Ÿ β β β β Ÿ β β 8 매우도전적인목표 선정사유 m 고성능정상상태운전시나리오는핵융합로설계에선결조건이며여러가지방식에대해그가능성에논의되고는있으나현재까지구현된바가없음 - 1장시간지속가능한고성능운전시나리오확보, 2고성능운전시나리오의기준임계치이상의실시간안정성확보, 3자기유체역학 (MHD) 제어로인한

58 국가핵융합연구소 성능저하최소화및플라즈마대향장치 (PFC) 에전달되는고열속제거효율 증대등조건의충족필요 - KSTAR 에서는낮은오차자장, 고성능 NBI, 선진제어시스템을활용하여세가지 조건을충족하는노심 - 경계통합운전시나리오의개발가능성이높음 m 장시간고성능운전에서실시간플라즈마불안정성 ( 신고전찢어짐모드 :NTM 모드 ) 억제기술미성숙 - DIID, ASDEX-U 등의선도적장치에서실시간플라즈마불안정성에대한억제 기술을적용하고있으나, 상전도자석을활용한장치로서제한적상황에서적용 - 장시간운전과동시에고성능을달성해야하는 KSTAR 에서의실시간신고전 찢어짐모드 (NTM) 모드발생감시 억제개발은향후 ITER 및핵융합로 운전에필요한기술숙성에기여가능 m 플라즈마붕괴에대한실시간예측및완화시스템개발선도가능 - 세계적으로인공지능기반의붕괴예측시스템에대한연구가진행되고있으나 예측률은아직기대에미치지못하고있음 - 현재 ITER 정도규모의핵융합로에서붕괴완화에필요한구체적인구동 장치들 (SPI, MGI) 의제원을확보하지못하고있음. KSTAR 는헬리콘안테나 활용등혁신적아이디어구현을통해폭주전자의억제실마리제공가능 m 고열속및저충돌도의경계영역의안정화와성능최적화는고성능노심플라 즈마를효율적으로장시간유지할수있는기본적인조건 - KSTAR 의낮은오차자기장의장점과경계플라즈마의불안정성제어연구에 필수적인 3 차원자기장의구조와제어등의세계적우수성은도전적목표를 지향하기에충분한여건이됨 - 현재 ITER 와 DIII-D 에서 KSTAR 의 3 차원자기장구조와동일하게설계하거나 성능향상하고자추진중에있으므로, 이미우수한조건을갖춘 KSTAR 에서 경계불안정성제어에대한다양한방법으로선도적이고독창적인결과를 얻는다면, ITER 뿐만아니라그다음장치를위한초석이될것임

59 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 나 주요연구내용 1 중장기로드맵 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ β Ÿ β Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 2 추진체계및실행계획추진체계 m 가용한가열장치의효율극대화및다양한운전시나리오 (High β p, High β N, 하이브리드, 내부수송장벽 (ITB), Low q min 등 ) 실험적용및성능분석 - 운전시나리오별가열, 플라즈마전류, 형상등최적화실험수행 - NBI 및 ECH 국부전류구동을이용한노심전류분포개선으로성능향상탐색 m 시나리오모델링툴을활용한실험결과검증및개선된운전시나리오개발 - 실험으로검증된모델링해석툴을활용한시나리오개선방안모색및연도별가열장치의추가계획에따른운전성능예측 m 실시간자기유체역학 (MHD) 안정화시스템구축 선행 ECH 가열에의한신고전찢어짐모드 (NTM) 억제가능성확인 ( 18년), 실시간모드위치추적을위한고속측정시스템확보 (~ 19년) - Dual Phase Lock 기법에의한불안정성위치실시간추적 ( 20년) 및실시간

60 국가핵융합연구소 ECH 가열위치전산모사, 실시간 ECH 미러구동의플라즈마제어계통합으로 다양한억제알고리듬 (Search & Suppress, Target Lock) 적용 m 플라즈마붕괴예측및완화시스템구축 (SPI 제원확정, ~ 18 년 ) - 기초붕괴데이터베이스확보 ( 18 년 ) 및 MIT, PPPL 과인공지능기반의예측 알고리듬공동연구수행 - 헬리콘안테나에의한폭주전자완화가능성탐색 ( 18 년 ~ 19 년 ) 및붕괴예측률 향상을위한 ECEI 영상정보의머신러닝활용및예측성공률향상 - 예측시스템에기반한 SPI, MGI 연동및주입량최적화 ( 21 년이후 ) m 고성능노심플라즈마와병립가능한고열속경계영역운전모드의개발 경계불안정성의다양한제어와경계불안정성이없는운전영역확보를위해경계 난류해석코드개발및실험 검증을통하여제어영역의확대와예측향상 연도별실행계획 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

61 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 다 성과지표 1 성과지표및연차별목표 β β β β β β β β β β β β β β

62 국가핵융합연구소 성과지표설명및측정방법 Ÿ Ÿ Ÿ β β Ÿ β β Ÿ β Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

63 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 ε Ÿ 성과지표의목표치도출근거 Ÿ β Ÿ β β β Ÿ 라 성과활용계획및기대효과 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

64 국가핵융합연구소 성과목표 1.3 초전도토카막운전최적화기술개발 ( 공공 인프라형 ) 문제점및필요성관련기술성과지표 입자주입시스템개발필요 플라즈마대향장치 (PFC) 및냉각수공급시스템의안정적운전 국내외전문연구기관및연구자협력연구환경구축 KSTAR 실험데이터의통합및효율적분석환경구축 플라즈마대향장치 (PFC) 의최적조절 플라즈마대향장치 (PFC) 냉각설비안정적운전 빅데이터처리 KSTAR 운전자동화시스템 고열속진공내벽운전기술확보 빅데이터고속처리기술및원격공동연구환경확보 실험데이터통합시스템및운전자동화기술개발 가 성과목표개요 1 최종목표 m 고성능플라즈마발생에요구되는최적진공환경조성을위한장치개발및통합운영기술확보로고열속플라즈마의장시간운전가능환경조성 m KSTAR실험생산빅데이터처리기술확보및실시간원격실험환경구축 m 실험및운전데이터통합시스템개발을기반으로효율적실험환경마련을위한운전자동화시스템개발 2 필요성 m 고성능플라즈마연구에요구되는플라즈마대향장치 (PFC) 의최적조절기술개발필요 m 대용량데이터전송환경구축을통한핵융합연구의국내외공동연구의기술적토대마련및 KSTAR에서발생하는다양한데이터의통합적분석환경구축필요 m KSTAR의운전및실험데이터와연계한운전자동화시스템필요 3 종합평가결과반영 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

65 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 4 외부감사지적사항반영 : 해당사항없음 5 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 Ÿ Ÿ Ÿ 6 전략목표와의부합성 m 고성능플라즈마물리연구가지속적으로수행되는과정에서최적의진공환경을조성하기위한장치개발, 효율적인운영기술확보는필수적이며기본적환경임 m 대용량데이터전송기반및원격연구환경구축은국제공동연구활성화의기반이됨 m 실험데이터통합은빅데이터로활용하기위한기반기술과시스템이며, 운전자동화기술은상용핵융합로로만들기위해필요한기술

66 국가핵융합연구소 7 유사선진기관과의비교 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 8 매우도전적인목표 선정사유 : 해당사항없음

67 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 나 주요연구내용 1 중장기로드맵 2 추진체계및실행계획 추진체계 m 고성능플라즈마실험에요구되는진공환경목표를달성하기위해내벽세정 장치및내벽코팅장치를설치 운영기술확보하고, 관련장치의효과적운영을 위한통합운전자모니터링시스템을단계적으로구축 m 빅데이터처리인프라기술 * 개발로국내데이터거점및국외데이터센터구축 m 실험데이터와장치운전데이터의통합시스템운용개발을통한보안및관련 통합데이터접근서비스제공 운전 / 실험변수데이터를통합하여플라즈마실험결과와비교분석할수 있는통합데이터시스템구축하여운전자동화시스템개발기술적토대마련

68 국가핵융합연구소 연도별실행계획 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 다 성과지표 1 성과지표및연차별목표

69 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과지표설명및측정방법 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 성과지표의목표치도출근거 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 라 성과활용계획및기대효과 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

70 국가핵융합연구소 전략목표 2 ITER 사업을통한핵융합공학기술개발배점 : 20 점 가 기본추진방향

71 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 나 성과목표및대표성 ITER 사업을통한핵융합공학기술개발 성과목표 ITER 주장치조달및핵심기술개발 ITER 부대장치조달및핵심기술개발 TBM 핵심기술개발및비조달기술추적상위계획과의부합성기관고유임무 [ 제3차핵융합에너지개발진흥기본계획 ] [ 핵융합 ( 연 ) 중점연구사업 ] ITER 조달이행및설계제작관련핵심기술개발 ITER 비조달과제와 KSTAR 운영 실험간연계성강화로 ITER 완공후운영 실험대비 ITER TBM 설계 제작기술개발을통한증식블랑켓핵심기술확보 ITER 사업운영및종합사업관리 ITER 비조달핵심기술개발 ITER 테스트블랑켓모듈 (TBM) 설계및기술개발 다 성과목표별성과지표총괄표 대표지표

72 국가핵융합연구소 라 자원투입현황

73 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과목표 2.1 ITER 주장치조달및핵심기술개발 ( 공공인프라형 ) 문제점및필요성관련기술성과지표 핵융합실증로진공용기설계및제작기술확보 핵융합실증로 / 핵융합로열차폐체설계및제작원천기술확보 차폐블록장치개발 ITER 진공용기 / 포트제작 열차폐체설계및제작 열및중성자차폐블록설계 제작 진공용기 / 포트개발및제작기술확보 열차폐체개발및제작기술확보 차폐블록개발및제작기술확보 가 성과목표개요 1 최종목표 m ITER 진공용기 / 포트제작을위한용접기술및비파괴검사기술개발과초도품 제작 m ITER 열차폐체설계 제작기술개발및 ITER 진공용기열차폐체제작 조달 m 차폐블록설계 제작기술확보를통한 ITER 차폐블록선행생산품제작 시험완료 및본제품제작착수 2 필요성 m ITER 진공용기 / 포트개발과제작은국제조약 (JIA) 에의한의무사항으로한국 에서조달책임을맡고있으며, 미래핵융합실증로진공용기기술확보에필 수적임 m ITER 열차폐체설계및제작기술은토카막장치의효율적인운전과초전도 자석의극저온유지를위해서필수적으로확보되어야하는기술임 m ITER 차폐블록설계및제작기술은주요장치 ( 진공용기, 초전도자석 ) 의보호 기술로향후핵융합실증로개발에필수적인기술임 3 종합평가결과반영 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

74 국가핵융합연구소 4 외부감사지적사항반영 : 해당사항없음 5 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 : 해당사항없음 6 전략목표와의부합성 m ITER 진공용기 / 포트설계및제작기술은초고온플라즈마운전에필요한조건과안전사양확보에필수적인기술로미래핵융합로개발과제작에필요한원천기술이며전략목표 2( 핵융합공학기반기술확보 ) 와부합 m ITER 열차폐체의품질보증달성및적기조달을통해초전도핵융합실증로개발에필요한원천기술을확보할수있음 m ITER 차폐블록개발을통한설계 제작기술은핵융합실증로설계를위한원천기술로써핵융합공학기반마련을위해반드시확보되어야하는핵심기술임 7 유사선진기관과의비교 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 8 매우도전적인목표 선정사유 : 해당사항없음

75 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 나 주요연구내용 1 중장기로드맵 2 추진체계및실행계획추진체계 m 관련기관및산업체와의기술협력으로확보된핵심기술을 ITER 진공용기 / 포트제작에적용 ITER 연구원, EU 등관련기술선진업체와기술협력, 진공용기본품의적용및검증 m KSTAR 건설경험을통하여축적된열차폐체제작기술로 ITER기구와의협의를통해인터페이스이슈해결및시험관련기술을확보 m ITER 차폐블록제작기술및시험관련기술확보 ( 조달자격검증 ) - 산업체와의협력에의한차폐블록 Full-Scale Prototype 제작및시험완료 Blanket Integrated Team 활동 (IO 주관정보교류활동 ), 한-중핵융합협력공동조정위원회, 한-중-일 ITER 워크샵등의활동을통한공동조달국인중국과의기술교류 - 관련기술확보후차폐블록본제품제작에적용

76 국가핵융합연구소 연도별실행계획 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 다 성과지표 1 성과지표및연차별목표 대표지표

77 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과지표설명및측정방법 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 성과지표의목표치도출근거 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 라 성과활용계획및기대효과 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

78 국가핵융합연구소 성과목표 2.2 ITER 부대장치조달및핵심기술개발 ( 공공인프라형 ) 문제점및필요성관련기술성과지표 전원공급장치대용량스택기술및설계기술확장필요 삼중수소저장공급시스템안정적인조달 원자력안전기준부합핵융합플라즈마진단장치개발필요 초전도자석전원공급장치 삼중수소저장공급시스템설계및삼중수소저장용기제작 진단장치개발및제작 초전도자석전원공급장치개발및제작기술확보 삼중수소저장및공급시스템개발및설계기술확보 진단장치설계기술확보 가 성과목표개요 1 최종목표 m 초전도자석전원공급장치설계 / 제작에필요한원천기술확보및운송, 설치완료 m 삼중수소저장 공급시스템예비설계 저장용기개발및기술자료생산 m ITER기구의측정정밀도및원자력안전요건을충족하는진단장치설계기술확보 2 필요성 m 전원공급장치설계및제작에필요한핵심원천기술확보를통하여핵융합실증로용전원공급개발에필요한대용량스택기술및설계기술확보 m 삼중수소저장 공급시스템의안정적인조달및핵융합실증로의연료주기기술기반을위한삼중수소취급, 저장및시스템설계기술확보 3 종합평가결과반영 Ÿ Ÿ Ÿ

79 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 4 외부감사지적사항반영 : 해당사항없음 5 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 : 해당사항없음 6 전략목표와의부합성 m ITER 전원공급장치는 ITER기구의품질요건과조달일정에따라제작및공급해야하고, 이를통해기존전원공급장치의한계를뛰어넘는대용량, 고정밀제어및시스템보호개념의새로운기술확보를통해미래핵용합로전원장치에적용가능한기술을확보할수있음 m Hydride Bed의수소흡탈장성능과 Tritium Accountancy 신뢰도는 2028년 ITER SDS의조달핵심기술로성과목표에포함되었으며, 전략목표는궁극적으로조달 ( 기술문서작성포함 ) 의완료에두고있음 m 진단장치의성공적인조달을통해, 높은측정정밀도및원자력안전요건을동시에만족해야하는미래핵융합로의진단장치를설계하는기술을확보할수있음 7 유사선진기관과의비교

80 국가핵융합연구소 8 매우도전적인목표 선정사유 : 해당사항없음 나 주요연구내용 1 중장기로드맵 2 추진체계및실행계획추진체계 m IO, 중국 (CNDA), KERI 등기관협력을통한전원공급장치제작기술및시험기술확보 m SDS 협동과제 ( 한국원자력연구원, 한수원중앙연구원 ) 를통한기술개발의최대화 - DU Hydride Bed 최적화 : NFRI, KAERI의협동연구를통한기술완료 - He-3 분리 : KHNP CRI의 TRF 분리공정개발과연계하여기술개발 - SDS 종합기술 : NFRI의축소공정 (DU SPOVE) 을통한종합공정검증 m 해외기관및국내대학과의협력연구를통한진단장치운전및데이터해석기술확보및전문업체와의협력을통한설계기술및제작기술확보

81 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 연도별실행계획 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 다 성과지표 1 성과지표및연차별목표

82 국가핵융합연구소 성과지표설명및측정방법 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 성과지표의목표치도출근거 Ÿ Ÿ Ÿ 라 성과활용계획및기대효과 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

83 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과목표 2.3 TBM 핵심기술개발및비조달기술추적 ( 기초 미래선도형 ) 문제점및필요성관련기술성과지표 TBM 고유설계체계및안전해석기술확보 실증로 / 핵융합로핵심기술개발 ITER 비조달핵심기술추적 TBM 시스템설계 ITER 비조달핵심기술 TBM 설계및안전성평가 TBM 핵심기술개발 비조달핵심기술추적및개발 1 최종목표 m TBM 시스템설계요건문서작성및예비설계안도출및핵융합로안전해석코드검증진행및예비설계안사고해석보고서마련 m 삼중수소추출계통단위공정성능검증및증식재대량생산제조공정검증및페블 / 페블베드데이터베이스구축으로 TBM 시스템핵심기술개발및검증 m 우리나라 ITER 조달품목외비조달품목에대한핵심기술추적과원천기술개발 - ITER 조달국기술수준대비원천기술분야 75% 달성 - ITER 운전단계대비연소플라즈마기반연구및 ITER 실험계획작성참여 2 필요성 m 증식블랑켓 / 실증로 / 핵융합로에필요한설계기술확보및핵융합고유환경에적용가능한설계툴, 안전해석코드개발이필요함 m 실증로 / 핵융합로에직접활용될핵심기술중기능소재, 삼중수소계통기술들의중점적인개발과핵심부품에대한국산화가필요함 m 핵융합로건설에필요한핵심기술을전략적으로확보하기위하여우리나라가조달하는 ITER 품목외비조달품목들에대한핵심기술의추적이필요함 3 종합평가결과반영 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

84 국가핵융합연구소 Ÿ Ÿ 4 외부감사지적사항반영 : 해당사항없음 5 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 : 해당사항없음 6 전략목표와의부합성 m 본성과목표는핵융합에너지상용화를실현시키는데있어필수적인증식블랑켓의설계기술및관련 Tool 개발, 한국고유소재 / 제작기술의개발및축적에있어전략목표와부합함 m ITER 비조달기술추적은 ITER 사업투자대비성과창출의극대화를도모할수있고, 핵융합실증로건설에필요한핵심기술축적이가능함 7 유사선진기관과의비교 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

85 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 나 주요연구내용 1 중장기로드맵 2 추진체계및실행계획 추진체계 m ITER 한국사업단을중심으로국내산학연협력체계를가지며본체및보조 계통설계는 ITER 한국사업단 TBM 기술팀주도로한국원자력연구원과협력 TBM 설계및요소기술개발은원자력 ( 연 ) 과협동체계로진행 한국형 TBM 설계는관련부서와의유기적인협력체계를구축하도록노력하며, 학계지원을위하여선도연구센터, 핵융합기초사업, 융함연구사업과연계노력 TBM 개발을위해필요한유사기존기술 ( 하나로원자로, 차세대원자로 ) 과도긴밀히협력 m ITER 한국사업단총괄하에비조달단위 / 위탁과제운영및수행지원 - ITER 한국사업단은지식재산및핵심기술확보를위한통합콘트롤타워역할을 수행하며단위과제클러스터별타연구기관과협력하에기술추적 / 개발연구수행 연도별실행계획 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

86 국가핵융합연구소 다 성과지표 1 성과지표및연차별목표 성과지표설명및측정방법 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

87 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과지표의목표치도출근거 Ÿ Ÿ 라 성과활용계획및기대효과 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

88 국가핵융합연구소 전략목표 3 한국형핵융합실증로기반연구배점 : 10 점 가 기본추진방향 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

89 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 나 성과목표및대표성 한국형핵융합실증로기반연구 성과목표 실증로핵심요소기술연구 고성능핵융합플라즈마시뮬레이션코드개발및응용 상위계획과의부합성 기관고유임무 [ 제 3 차핵융합에너지개발진흥기본계획 ] [ 핵융합 ( 연 ) 중점연구사업 ] DEMO 핵심기술개발을위한기초연구기반구축 DEMO 개념설계관련소프트웨어활용연구기반강화 핵융합실증플랜트설계개념및기반기술연구 핵융합플라즈마난류및밀폐현상의통합적연구 다 성과목표별성과지표총괄표 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 매우도전적인목표

90 국가핵융합연구소 대표지표 라 자원투입현황 매우도전적인목표

91 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과목표 3.1 실증로핵심요소기술연구 ( 기초 미래선도형 ) 문제점및필요성관련기술성과지표 Ÿ 핵융합실증로의주요통합시스템설계옵션의정성 정량적비교연구필요 Ÿ 실증로인허가, 건설 운영허가비용등사전분석및공학설계필요 Ÿ 저온헬륨설비독자기술확보필요 Ÿ 실증로급장치의 divertor 기술확보필요 Ÿ 실증로설계및플라즈마운전시나리오 Ÿ 실증로안전해석및인허가 Ÿ 실증로저온헬륨설비및디버터 Ÿ 실증로기본설계개념연구 Ÿ 실증로안전관리및인허가개념연구 Ÿ 실증로핵심요소기술연구 가 성과목표개요 1 최종목표 m 핵융합실증로장치설계개념연구 (design concept study) 중간보고서발간 (2019년 ) m 핵융합실증로인허가기초개념도출및저온헬륨설비기술개발 국산화 m 20 MW/m 2 급디버터기술개발 국산화 2 필요성 m 핵융합실증로개념설계를대비하기위해서는실증로의주요통합시스템설계옵션들에대한정성 정량적비교연구및핵융합실증로의안전해석의선행필요 - 통합시뮬레이터기술은핵융합실증로설계에있어물리 / 공학적인제약조건을일정수준의오차범위내에서미리파악할수있도록하는매우필수적인기술 - 핵융합실증로인허가, 건설및운영허가비용, 절차상소요기간등의사전분석이필요하고, 이를반영한공학설계등이필수적임 m 저온헬륨설비독자기술확보를통해저온산업 (ex, 핵융합실증로, 우주산업, 수소에너지 ) 확대를위한국가적대비필요 m 20 MW/ m2급열부하안정성을확보한핵융합실증로급디버터기술확보필요 - KSTAR 가열장치성능향상에따른디버터의열부하상승으로고열부하안정성이확보된디버터개발 / 제작및운용필요

92 국가핵융합연구소 3 종합평가결과반영 4 외부감사지적사항반영 : 해당사항없음 5 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영

93 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 6 전략목표와의부합성 m 핵융합로의건설과운영에앞서실증로인허가, 건설 운영허가비용, 절차상소요기간등의사전분석이필요 m 저온헬륨설비는핵융합실증로의핵심부품이자핵심기술로, 초전도자석과더불어반드시확보해야하며국산화가필요 m 실증로디버터기술은핵융합실증로의안정적인운영을위한핵심기술로서향후 20 MW/m 2 이상열부하안정성이보장된디버터기술확보필요 7 유사선진기관과의비교

94 국가핵융합연구소 8 매우도전적인목표 선정사유 m 성과목표 3-1의최종목표 핵융합실증로기본개념 ( 안 ) 확정 은토카막장치주요설계요건및파라메터체계화가선행 / 완료되어야함 m 토카막장치의주요설계요건및파라메터는토카막통합시뮬레이터를이용하여도출하게되므로, 세계의여러유수기관에서통합시뮬레이터개발을통해핵융합실증로플라즈마시나리오를연구중이나, 현재개발된 / 개발중인통합시뮬레이터는중소형토카막에맞도록설계되어외삽 (extrapolation) 에의한 ITER나핵융합실증로급시뮬레이션결과가여전히유효할지불분명한상황임 m 토카막장치주요설계요건및파라메터체계화가완료되는시점에서 외부자문, 공개토론등전문가와일반인의견수렴과정을거쳐핵융합실증로기본개념 ( 안 ) 을확정하여야함 m 핵융합발전로는새로운개념의원자로이며, 이에맞는새로운안전규제및인허가체계가필요하나, 그동안관련분야의연구활동은전무한상황에서일반인의의견을수렴하기위해서는우선핵융합에너지에대한대국민적사회수용성을 2020 년중반까지일정부분확보해야하며, 이를위하여국내 ( 외 ) 방사선발생장치및원자력시설인허가절차분석을완료할필요가있음. 이러한일련의과정은매우도전적이라할수있음 m 실증로요소기술중초전도장치 / 가열장치를위한극저온기술국산화개발과 KSTAR 를활용한실증로기술개발에필요한 20 MW/m 2 급디버터시스템개발및설치완료가필요함 m 한국은 Monoblock 을이용한디버터시스템개발경험이전무함. 따라서, 3년이내의기간동안 20 MW/m 2 급디버터시스템개발및 KSTAR 적용완료는매우도전적인목표임 m 핵융합실증로의디버터는최대 20 MW/m 2 의열속을길게는 4-5년간견뎌야하는공학적으로매우도전적인난제이며, 현재까지디버터재료는실제핵융합실증로의환경에버금가는가혹한환경에서테스트된적이없음 m 2011 년중국은 3년이내에 20 MW/m 2 급디버터시스템개발을위해이종접합법, 디버터시스템설계및제작을완료하고 2013 년 EAST 토카막에설치하고자매우도전적인시도를하였으나, 제작된디버터시스템에크랙과 leak이생기는등문제로인하여 2014 년모든디버터시스템을토카막으로부터제거하고모든카세트유닛을재검사하여그원인을파악 / 수리한후, 재설치하여 2015년비로소텅스텐디버터시스템을사용할수있었음. 3년간총디버터제작비용 170억원, 인건비 12억원, 디버터시스템성능검증실패로인한 2년간디버터수리비 8.5억원, 인건비 8억원소요됨 m 일본의텅스텐디버터개발스케줄을살펴보면, 일본은텅스텐접합기술을보유하고있어매우빠르게 5 MW/m 2 의텅스텐디버터 mock-up 을개발하였으나, 이를 20 MW/m 2 급으로성능향상하는데 5년이상의시간을투자하였음

95 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 [2011 년발표된중국의디버터시스템개발일정 ] [2007 년발표된일본의디버터기술개발일정 ] m 원자력, 우주항공에활용되는저온헬륨설비는전략물자로간주되어국가간핵심기술이전이불가능함. 더욱이특허추적으로통한기술조사결과미국및유럽산업체의경우관련특허들이국가안보등의사유로비공개함. 따라서, 저온헬륨설비의개발은순수국내기술로만진행해야하는것으로결론에도달함 m 중국은국가지정저온기술연구개발센터를설립후 2007년부터수백명의인력을투입하여 9년동안연구 개발을진행한결과 2016년 200W@4.5K 의저온헬륨설비시제품을완성하였음 m 250W@4.5K 용량의저온헬륨설비를개발, 시운전, 성능검증및최적화를 3년의기간에완료하는목표는매우도전적으로사료됨 나 주요연구내용 1 중장기로드맵

96 국가핵융합연구소 2 추진체계및실행계획 추진체계 m 해외실증로설계개념연구결과분석및전문가활용을통한설계개념을도출하고, KSTAR 운전시나리오및실험데이터비교를통해통합시뮬레이터검증 m 신개념원자로인허가요구조건및적용시문제점분석을통해핵융합실증로 인허가기초개념도출 - 국내 ( 외 ) 방사선 원자력시설, ITER 원자력면허 / 건설인허가절차분석 - 신개념원자로인허가요구조건도출및기초개념적용시문제점분석 m 소형 (250W 급 ) 저온헬륨설비개발기술확보를통해실증플랜트용대형저온헬륨 설비 (2kW 급 ) 설계 / 제작국산화 m 20 MW/m 2 급디버터제작기술확보및국산화 - 개발된브레이징기술의향상을통한고열부하안정성확보및 KSTAR 플라즈마 대향장치 (PFC) 성능향상 - HIP 기술개발을통한접합기술포트폴리오개선 연도별실행계획

97 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 다 성과지표 1 성과지표및연차별목표

98 국가핵융합연구소 성과지표설명및측정방법 * 성과지표의목표치도출근거 라 성과활용계획및기대효과

99 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과목표 3.2 고성능핵융합플라즈마시뮬레이션코드개발및응용 ( 기초 미래선도형 ) 문제점및필요성관련기술성과지표 Ÿ 토카막핵융합로적용가능최적플라즈마운전조건수립 Ÿ 다중스케일핵융합플라즈마밀폐현상의통합적이해 Ÿ 대용량 초병렬운동학적시뮬레이션코드개발및실험을통한검증 Ÿ 독자적고성능플라즈마시뮬레이션코드개발 Ÿ 토카막핵융합플라즈마의자기정합적이론및모델링기술 Ÿ 슈퍼컴퓨터를활용한핵융합플라즈마의비선형유체난류시뮬레이션기술 Ÿ 대용량입자시뮬레이션최적화알고리듬 Ÿ 슈퍼컴퓨팅병렬연산최적화기술 Ÿ 대용량데이터의통계적처리및분석기술 Ÿ 토카막전역전자기적유체난류 시뮬레이터개발및응용 Ÿ 고속입자수송 / 전자기적 Gyrokinetic 코드개발및응용 1 최종목표 m 토카막전역전자기적비선형유체난류시뮬레이션코드및전자기적 Gyrokinetic 코드개발 응용을통한토카막플라즈마동력학의통합적이해 2 필요성 m 대용량핵융합플라즈마시뮬레이션기술은향후 ITER 실험을성공적으로수행하고한국형실증로개발을위해필수적으로확보해야할기술 2018년현재 ITER 기구는운전단계에서기본적실험데이터만제공하고상세한플라즈마물성연구는각참여국의기술적능력에맡길예정 m 핵융합플라즈마의비선형유체난류이론및시뮬레이터는핵융합플라즈마연구의미해결난제에대한물리학적실마리를제공 3 종합평가결과반영 4 외부감사지적사항반영 : 해당사항없음

100 국가핵융합연구소 5 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 6 전략목표와의부합성 m 핵융합로에서최적의플라즈마운전조건을정립하고이를실험을통해구현하기 위해서는핵융합플라즈마밀폐의통합적이해를바탕으로물리적제반문제의 혁신적인해결필요 m 핵융합플라즈마동력학의이론적이해및고성능핵융합플라즈마시뮬레이터 개발은향후한국형핵융합로자체설계능력과과학적근거를확보하고세계 적핵융합에너지선도를위해반드시확보하여야할원천기술 7 유사선진기관과의비교

101 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 8 매우도전적인목표 선정사유 : 해당사항없음 나 주요연구내용 1 중장기로드맵

102 국가핵융합연구소 2 추진체계및실행계획 추진체계 m 확보기술 * 및플라즈마유체동역학이론개발을바탕으로전자기적효과가 고려된토카막노심 / 언저리 /SOL 전영역유체난류시뮬레이션코드개발및 광역현상 ( 비국소적수송, 수송장벽형성 ) 에대한연구추진 - Landau 감쇄, 자장구배및곡률표류공명, 신고전감쇄, 잔류띠유동형성에 대한 Fluid Closure 를코드에서구현. - 현실적 Lundquist number 를적용할수있는전역유체난류코드개발 - 자기정합적인플라즈마프로파일결정을위해 Source 와 Sink 가고려된 Flux-driven 시뮬레이션코드개발 m 자기정합적으로진화하는배경분포를포함한광역 Gyrokinetic 코드개발 - 주요계산량의보존성확인을통한코드정확성증명 갇힌전자평균모델및유체전자모델을채용하여전자기시뮬레이션을위해 필요한동력학적전자계산복잡도감소 효율적시뮬레이션을위해 Implicit-Explicit 수치알고리즘개량 적용 Gyrokinetic 코드가확보된계산자원규모를최적활용할수있는병렬알고리듬개발 m 개발된코드의신뢰성확보를위해 KSTAR 플라즈마를대상으로한검증수행 실험분석을통해확보된주요수송계수및열속비교를통해기본검증수행 난류스펙트럼특성비교를통해발전된검증수행 m 국소모델기반고성능통합모델링코드개발후국소영역들을광역으로연결해 주는알고리즘을개발하여기존의 1.5D 수송코드와결합 연도별실행계획

103 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 다 성과지표 1 성과지표및연차별목표 대표지표 성과지표설명및측정방법

104 국가핵융합연구소 성과지표의목표치도출근거 라 성과활용계획및기대효과

105 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 전략목표 4 주력산업재도약및국민체감형플라즈마원천기술개발배점 : 25 점 가 기본추진방향 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

106 국가핵융합연구소 나 성과목표의대표성 주력산업재도약및국민체감형플라즈마원천기술개발 성과목표 Ÿ 데이터기반플라즈마 -ICT 융합기술개발 Ÿ 첨단친환경소재및폐기물처리플라즈마기술개발 Ÿ 농식품생산성및저장성향상을위한플라즈마요소기술개발 플라즈마과학기술전망 기관고유임무 [ 제 5 회과학기술예측조사메가트랜드 ] [ 핵융합 ( 연 ) 중점연구사업 ] 우리나라주력기술및산업경쟁력이추월당할가능성 디바이스간지능화된의사소통 데이터의빠른확산및막대한정보유토 산업간및기술간융합가속화 신소재, 나노물질등의안정성문제 식품안전성및친환경산업구조의재편 플라즈마융합원천연구 플라즈마빅데이터기반 ICT 융합기술연구 미래선도플라즈마 - 농식품융합기술개발 다 성과목표별성과지표총괄표 매우도전적인목표 대표지표 Ÿ Φ Ÿ Ÿ Φ Ÿ Ÿ Φ

107 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 Φ Φ 라 자원투입현황 매우도전적인목표

108 국가핵융합연구소 성과목표 4.1 데이터기반플라즈마 -ICT 융합기술개발 ( 공공 인프라형 ) 문제점및필요성관련기술성과지표 반도체미세화한계극복 지능형공정장비 고공정예측및제어 물성데이터베이스구축 장비해석기술 공정제어기술 대기환경규제물질기초및반응물성데이터개발 플라즈마장비및공정시뮬레이션연동모듈개발 공정플라즈마밀도가상계측기술개발 가 성과목표개요 1 최종목표 m 플라즈마융복합기술개발을위한데이터사이언스기반플랫폼기술개발 2 필요성 m 반도체 / 디스플레이공정에이용되는식각, 증착, 클리닝플라즈마대향장치 (PFC) 가스의높은지구온난화지수로인한대체가스개발필요 m 다양하고복잡한산업용플라즈마공정 / 장비개발에필요한공학적도구와기법의 효율성증대 m 국가주력산업의기술한계극복을위한진단센서 빅데이터 컴퓨팅기반의 고성능 / 고신뢰성플라즈마공정예측및제어기술개발필요 3 종합평가결과반영 4 외부감사지적사항반영 : 해당사항없음 5 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영

109 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 6 전략목표와의부합성 m 데이터기반플라즈마 -ICT 융합기술은융합 플라즈마활용산업계에서기존장비 기반의제조 / 생산시스템한계를뛰어넘기위한 4 차산업혁명핵심선도기반기술임 7 유사선진기관과의비교 나 주요연구내용 1 중장기로드맵

110 국가핵융합연구소 2 추진체계및실행계획 추진체계 m 온실가스감축을위한반도체제조공정용가스의이산화탄소저감및전환기술개발을 목표로물성데이터생산및머신러닝기반의플라즈마가상계측기술개발추진 핵융합 ( 연 ) 이보유한연구기반을바탕으로신뢰도높은물성데이터생산 웹시스템구축 ( 표준연협력 ), 데이터평가가이드개발 (IAEA A&M unit 협력 ) 등 관련기관과의협력을통한데이터활용 핵융합 ( 연 ) 이확보한다중스케일해석기술 ( 공간평균, 표면반응 ) 을 3 차원장비 해석기술로확장하고, 해석시간단축을위한데이터베이스압축연구진행 신뢰성높은플라즈마진단데이터확보를위한진단장치성능개선및정합성 높은플라즈마가상계측기술개발추진 연도별실행계획

111 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 다 성과지표 1 성과지표및연차별목표 대표지표 성과지표설명및측정방법

112 국가핵융합연구소 성과지표의목표치도출근거 라 성과활용계획및기대효과

113 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과목표 4.2 첨단친환경소재및폐기물처리플라즈마기술개발 ( 공공 인프라형 ) 문제점및필요성관련기술성과지표 친환경신소재합성 친환경소재정밀가공 폐기물처리기술 소재합성기술 소재가공기술 폐기물처리기술 친환경플라즈마소재합성기술 친환경플라즈마소재가공기술 플라즈마폐기물처리기술 가 성과목표개요 1 최종목표 m 플라즈마기술을활용한첨단친환경소재합성및가공기술, 폐기물처리기술개발 2 필요성 m 분말 나노소재습식공정폐액등환경문제에따른환경친화적신소재및나노 물질공정개발필요 m 환경문제해결을위한폐기물의친환경적재생및처리기술개발필요 3 종합평가결과반영 4 외부감사지적사항반영 : 해당사항없음 5 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영

114 국가핵융합연구소 6 전략목표와의부합성 m 첨단신소재기반의주력산업재도약기회마련을위한플라즈마기술기반의 친환경소재합성및가공기술과폐기물처리기술개발은국민체감형기술 개발추진으로전략목표에부합 7 유사선진기관과의비교 8 매우도전적인목표 선정사유 m 현재까지 120 mm 급다이아몬드형성용장비는구현되었으나, 보다대면적처리가 가능한장비는구현된바없는기술임 - Single Launcher Plasma 장비를개발, multi 형태로확장하는방식을최초시도, 성공시대면적확장이용이한파급효과가큰기술임 - 반면 Single Launcher Plasma 간의경계면특성제어가까다로워균일한다이아몬드 박막형성이매우어려움. 이를극복하여, 대면적다이아몬드형성장비기술을 개발하면차세대전력반도체소재시장에서우위를확보할수있음 m 산업에서분체소재가널리활용되고있으나, 대기압플라즈마를이용한건식분체 표면처리기술은전무한상태임 Φ - 이는분체와플라즈마반응시내부까지처리되지않고, 플라즈마의안정성을 깨는현상으로인해현실적으로처리가불가능하기때문임 - 이를 SDBD 플라즈마발생원을이용분체의자발유동을만들어처리하게한 원천기술을개발하여, 세계최초로상업적으로사용할수있는플라즈마건식 분체처리기술을개발하고자하는것임 Φ

115 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 m 원자수준의플라즈마공정기술의경우미세반도체공정에서원자층식각이나증착형태로적용되고있으나, SiC 우주거울과같은초정밀가공분야에적용한사례는전무 - SiC의경우원자층식각방법이알려져있지않고, 이를이용하여 φ200급소재를보정가공하는것은소요시간때문에기술구현이매우어려움 - 그러나국부적초고속가스공급시스템과플라즈마특성제어를통하여기존기술의한계를극복한새로운보정가공기술을세계최초로확보가능 m 플라즈마를이용한폐기물처리기술은연구및산업화가일부시도되었으나, 원천적메카니즘에대한이해부족으로아직상업화성공사례가없음 - 생활폐기물과같이높은함수율및다양한재질의폐기물특성으로인해고온고효율의친환경플라즈마폐기물처리기술개발이매우어려움 - 이에플라즈마의물리 / 화학적특성, 일반연소특성, 촉매특성등을융복합적으로활용하여, 다양한폐기물의친환경적이고효율적인처리가가능한기술을개발하고자함 나 주요연구내용 1 중장기로드맵

116 국가핵융합연구소 2 추진체계및실행계획추진체계 m 핵융합 ( 연 ) 이보유하고있는 ECR 플라즈마발생원설계기술을활용하여나노박막합성설비개발 m Bench Scale 분체처리반응기를이용하여, 이차전지산업, 고기능성복합수지산업등산업계요구에따른분체소재선정및공정개발, 사업화진행 m 반도체용플라즈마원자층가공기술의 SiC 소재우주광학및반도체장비부품대응등초정밀기계분야로확대추진 m NAP 사업을통해축적된저급탄가스화기술을활용한친환경생활폐기물처리기술개발추진 연도별실행계획 Φ Φ

117 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 다 성과지표 1 성과지표및연차별목표 Φ Φ Φ Φ Φ Φ 1) 도핑논문 1 건, 관련특허 1 건등록, KTL 측정, 2) 흑연분체표면불소 (F) 기능기조성율, 3) 플라즈마이온빔처리를통한 SiC 소재표면조도연마기술개발최종목표 성과지표설명및측정방법 Φ Φ ( 연소온도 10kg/hr( 난연복합물 )) 1) 코팅균일도 : 9 point 이상의 (Max-min)/(Max+min) 적용 ( 한국산업기술시험원 ), 2) 도핑기술 : SCI 급논문을통한검증 3) 우주광학용 SiC 연마의경우 30 일이상소요. 식각두께는최대 1 μm미만의나노급초정밀연마에적용됨 ( 예시 : 원자층연마 cycle 12sec, 직경 20mm 기준시 ϕ200,1 μm연마시 5 일소요, 부피제거율 4.7x10-4 mm 3 /min, 상용이온빔장치최소제거율 (2.1x10-5 mm 3 /min) 보다큰수치로상용화가능. 초정밀연마의경우원자재배열기술을활용수개월이걸리는경우도있음 (On-site 처리를위한용량 품질설정 (60kg/hr, 99%), 효율성검토 ( 운영비 25% 절감, 환경비용이익 130,000 원 / 톤 ))

118 국가핵융합연구소 성과지표의목표치도출근거 φ φ ( 연소온도 10kg/hr( 난연복합물 )) 라 성과활용계획및기대효과

119 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과목표 4.3 농식품생산성및저장성향상을위한플라즈마요소기술개발 ( 산업화형 ) 문제점및필요성관련기술성과지표 출아 / 발아 / 생장률증진 저장성향상 플라즈마진단및해석 생산성향상기술 스마트저장기술 진단 / 해석기술 생산성향상을위한플라즈마핵심요소기술개발 플라즈마기술기반스마트저장요소기술개발 바이오분야적용플라즈마장치진단및해석기술개발 가 성과목표개요 1 최종목표 m 플라즈마기술기반의농식품생산성향상및수확후관리기술의고도화를위한핵심요소기술개발 2 필요성 m 균형있는농식품의생산과소비유지를위한먹거리의안정적공급에필요한생산성향상기술개발및저장기술고도화필요 m 플라즈마- 바이오상호작용기전기초연구를위한진단및해석기술개발필요 m 농장부터식탁까지생산 / 저장 / 유통 / 소비단계의기술혁신및과학기술기반스마트화기술개발필요 3 종합평가결과반영 : 해당사항없음 4 외부감사지적사항반영 : 해당사항없음 5 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 6 전략목표와의부합성 m 플라즈마 - 농식품융합기술은미래농업의생산성, 지속가능성, 친환경, 스마트화를 위한국민체감형기술개발로전락목표에부합

120 국가핵융합연구소 7 유사선진기관과의비교 나 주요연구내용 1 중장기로드맵

121 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 2 추진체계및실행계획 추진체계 m 농식품생산성및저장성향상의목표를달성하기위해서국내외연구기관과의 전략적융합연구추진및산학연 Plasma Farming 생태계조성 - 핵융합 ( 연 ) 은보유한플라즈마장치개발및평가, 농식품반응연구경험을 바탕으로핵심기술연구개발추진 - 유용대사체증진, 잔류농약제거, 인삼저장및수출, 식품안전성검증등 독자적으로수행하기어려운분야는국내외연구기관간공동연구추진 - 신산업 / 신시장창출을위해서국내외학회, 워크숍개최, 중소기업애로기술 멘토링등을통해산학연의 Plasma Farming 생태계조성 연도별실행계획

122 국가핵융합연구소 다 성과지표 1 성과지표및연차별목표 성과지표설명및측정방법

123 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과지표의목표치도출근거 라 성과활용계획및기대효과

124 국가핵융합연구소 전략목표 5 핵융합미래발전전략연구배점 : 10 점 가 기본추진방향 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

125 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 나 성과목표및대표성 핵융합미래발전전략연구 성과목표 Ÿ 핵융합 제2도약 추진전략연구상위계획과의부합성기관고유임무 [ 제3차핵융합에너지개발진흥기본계획 ] [ 핵융합 ( 연 ) 중점연구방향 ] 국가핵융합정책 전략개발 DEMO 핵심기술확보를위한통합적추진전략수립 - 핵융합로드맵및 DEMO 종합전략수립 국내핵융합연구개발의통합적실행추진체계구축 - 정부및연구소정책자문기구운영 장기로추진되는핵융합에너지개발지지기반확보를 - 대형사업기획 발굴을위한정책연구수행위한대국민소통강화 - 독립적연구기반확보 다 성과목표별성과지표총괄표 대표지표 라 자원투입현황

126 국가핵융합연구소 성과목표 5.1 핵융합 제 2 도약 추진전략연구 ( 정책연구ㆍ지원형 ) 문제점및필요성 관련기술 성과지표 Ÿ 핵융합기술선도분야, 기술 Ÿ 개방형기획기반의연구개발우위유지분야등의식별및 Ÿ 핵융합연구사업기획기능전략수립선택 집중전략을통한예산강화및인력투자필요 Ÿ 연구지속성확보를위한기반 Ÿ 정부의에너지전환정책기조변화에따른핵융합 R&D 정책지원강화 Ÿ 정부새만금활성화정책추진 Ÿ 핵융합법 / 제도기반안정화 Ÿ 핵융합사회경제적수용성증대 강화방안수립 Ÿ 신규사업 ( 주요 / 수탁 ) 및인프라 ( 부지, 슈퍼컴등 ) 확보추진방안수립 가 성과목표개요 1 최종목표 m 개방형기획협의체운영을통해기관의미래발전전략수립및연구소독립등 연구지속성확보를위한기반강화, 신규사업및인프라확보방안마련등 재정건전성확보를통해핵융합연구의 제 2 도약 추진 2 필요성 m 핵융합 제 2 도약 을위해서는세계적으로핵융합 R&D 주도를위한핵심 기술추진전략, 연구소독립등핵융합연구추진기반강화와예산 / 인프라 확보가필수적임 3 종합평가결과반영 4 외부감사지적사항반영 : 해당사항없음

127 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 5 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 6 전략목표와의부합성 m 핵융합연구를지속적으로이끌어나가기위해서는개방형 ( 내 외부전문가로 구성 ) 협의체를통하여현재 / 미래핵심 / 보유기술의기술분석과전략기술의 선별및선별된전략기술확보를위한추진전략도출이필수적임. 출연연발전방안 ( 18.2) 에서는연구기획전담조직설치를통해 새로운연구, 해야하는연구 의발굴 기획강조 m 또한, 수립된전략의구체적실행력확보를위해연구주체, 관련법 / 제도에 대한정비및핵융합연구의사회 경제적파급효과분석등사회적수용성확 보를바탕으로신규사업및인프라확보노력이필요함. 7 유사선진기관과의비교 8 매우도전적인목표 선정사유 : 해당사항없음

128 국가핵융합연구소 나 주요연구내용 1 중장기로드맵 : 해당사항없음 2 추진체계및실행계획 추진체계 m ( 기획협의체구성 ) 핵융합연구 3 대핵심기술분야 (KSTAR, 로공학, 플라즈마 소각 ) 별외부전문위원및내부연구부서 TF 로구성 - KSTAR 분과 : KSTAR Super Upgrade 를통한국제적경쟁력강화를통하여, 향후 DEMO 연구에필수적인물리실험장치로활용하기위한전략및실천 과제도출추진 ( 학 - 연중심기획협의체구성 ) - 로공학분과 : DEMO 추진에있어미래파급효과가큰전략적선점필요 기술선별및구체적기술개발추진방안 ( 부지, 기술등 ) 수립과 4 차산업혁명 기술을활용한핵융합국제공동연구플랫폼기획 ( 산 - 학 - 연중심기획협의체구성 ) - 플라즈마소각분과 : 국민삶의질향상을위한플라즈마기술의폐기물 소각에활용방안모색 ( 산 - 연중심기획협의체구성 ) m ( 추진절차 ) (18 년 ) 협의체구성을통한외부환경분석, 기획목표구체화등 사전기획보고서발간 (19 년 ) 위원회운영을통해구체적실행 ( 안 ) 도출등 보고서발간 (20 년 ) 실질적실행을위한국가위원회안건상정등정부협의 연도별실행계획 1) 1) 추진경과에따른정성적예상성과 KSTAR : ITER 완공이후 DEMO 를대비한 KSTAR 연구전략 ( 안 ), 이에따른 KSTAR-Upgrade 를포함한새로운미션수립, 글로벌핵융합공동연구장치로활용방안수립 로공학 : 한국형핵융합실증로 (K-DEMO) 추진인프라확보및구축타당성논리정립, ( 가칭 ) 핵융합실증로설계연구단지구축계획 ( 안 ), 한국형핵융합실증로 (K-DEMO) 핵심기술도출및확보전략수립

129 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 다 성과지표 1 성과지표및연차별목표 대표지표

130 국가핵융합연구소 성과지표설명및측정방법 성과지표의목표치도출근거 라 성과활용계획및기대효과

131

132 국가핵융합연구소 2018 년 ~2021 년연구성과계획서 Ⅳ 연구지원부문계획 1. [ 영역 1] 임무중심형연구환경조성 2. [ 영역 2] 효율적기관운영 3. [ 영역 3] 성과관리 활용 확산

133 미래를밝히는무한에너지, 깨끗한세상을만드는청정에너지, 핵융합에너지입니다.

134 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 영역 1 임무중심형연구환경조성배점 : 25 점 가 기본추진방향 나 총괄표

135 국가핵융합연구소 성과목표 1-1 우수인력양성전략 가 주요내용 ~ 종합평가결과반영사항 ~ 외부감사지적사항반영 ( 최근 3 년 ) : 해당사항없음

136 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 : 해당사항없음 나 성과지표 1 성과지표및연차별목표 ~ 2 목표도출근거및측정방법

137 국가핵융합연구소 다 연차별실행계획 ~

138 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과목표 1-2 연구몰입환경조성 가 주요내용 중점추진사항 종합평가결과반영사항

139 국가핵융합연구소 외부감사지적사항반영 ( 최근 3 년 ) : 해당사항없음 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 나 성과지표 1 성과지표및연차별목표 ~ 2 목표도출근거및측정방법

140 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 다 연차별실행계획

141 국가핵융합연구소 영역 2 효율적기관운영배점 : 20 점 가 기본추진방향 나 총괄표

142 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과목표 2-1 기관운영의투명성 효율성 가 주요내용 종합평가결과반영사항 : 해당사항없음 외부감사지적사항반영 ( 최근 3 년 ) : 해당사항없음 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 : 해당사항없음

143 국가핵융합연구소 나 성과지표 1 성과지표및연차별목표 ~ 2 목표도출근거및측정방법 ~

144 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 다 연차별실행계획

145 국가핵융합연구소 성과목표 2-2 연구윤리및청렴성 가 주요내용 종합평가결과반영사항 외부감사지적사항반영 ( 최근 3 년 ) : 해당사항없음 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영

146 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 나 성과지표 1 성과지표및연차별목표 ~ 2 목표도출근거및측정방법

147 국가핵융합연구소 다 연차별실행계획 성과목표 2-3 연구보안 ( 국가정보원연구보안평가결과반영 ( 별도평가 ))

148 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 영역 3 성과관리 활용 확산배점 : 30 점 가 기본추진방향 나 총괄표

149 국가핵융합연구소 성과목표 3-1 성과관리 활용 확산체계 가 주요내용

150 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 종합평가결과반영사항 외부감사지적사항반영 ( 최근 3 년 ) : 해당사항없음 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영

151 국가핵융합연구소 나 성과지표 1 성과지표및연차별목표 ~

152 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 2 목표도출근거및측정방법

153 국가핵융합연구소 다 연차별실행계획

154 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과목표 3-2 창업 중소벤처지원체계 가 주요내용 중점추진사항

155 국가핵융합연구소 종합평가결과반영사항 외부감사지적사항반영 ( 최근 3 년 ) : 해당사항없음 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 나 성과지표 1 성과지표및연차별목표 ~

156 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 2 목표도출근거및측정방법

157 국가핵융합연구소 다 연차별실행계획

158 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 성과목표 3-3 대외협력및소통체계 가 주요내용

159 국가핵융합연구소 종합평가결과반영사항 외부감사지적사항반영 ( 최근 3 년 ) : 해당사항없음 연구기관경영혁신및운영방안에관한소견서반영 나 성과지표 1 성과지표및연차별목표 ~

160 1. 개관 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 2 목표도출근거및측정방법 α β α β

161 국가핵융합연구소 다 연차별실행계획 3) Nuclear Fusion, Fusion Engineering and Design, Physics of Plasmas

162

163 국가핵융합연구소 2018 년 ~2021 년연구성과계획서 Ⅴ 부록 1. 대과제및연구부문전략목표연계표 2. 연구부문성과목표별수행조직및세부사업 ( 과제 ) 현황 3. 출연 ( 연 ) 발전방안 ( 안 ) 반영내역 4. 직전종합평가결과반영내역 ( 총괄 ) 5. 연구부문주요예상성과 WBS 6. 제3차핵융합에너지개발진흥기본계획 7. 용어

164 미래를밝히는무한에너지, 깨끗한세상을만드는청정에너지, 핵융합에너지입니다.

165 1. 개요 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 Ⅴ 부록 1 대과제및연구부문전략목표연계표 2 연구부문성과목표별수행조직및세부사업 ( 과제 ) 현황

166 국가핵융합연구소

167 1. 개요 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서

168 국가핵융합연구소

169 1. 개요 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 3 출연 ( 연 ) 발전방안 ( 안 ) 반영내역

170 국가핵융합연구소 4 직전종합평가결과반영내역 ( 총괄 ) 가 연구부문 β

171 1. 개요 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서

172 국가핵융합연구소

173 1. 개요 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서

174 국가핵융합연구소

175 1. 개요 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 μ

176 국가핵융합연구소

177 1. 개요 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 나 연구지원부문

178 국가핵융합연구소

179 1. 개요 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서

180 국가핵융합연구소

181 1. 개요 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 5 연구부문주요예상성과별 WBS 1 핵융합반응극대화를위한초고온플라즈마운전달성 2 ITER 주장치조달및핵심기술개발

182 국가핵융합연구소 3 토카막플라즈마난류및수송현상의정밀시뮬레이션구현 4 데이터기반플라즈마 -ICT 융합기술개발로 4 차산업혁명의핵심선도기반구축

183 1. 개요 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 6 제 3 차핵융합에너지개발진흥기본계획 ( 17~ 21) 1 전략목표및실천과제체계

184 국가핵융합연구소 2 연도별추진계획 ( 안 )

185 1. 개요 2. 요약 3. 연구부문 4. 연구지원부문 5. 부록 연구성과계획서 7 용어

186 국가핵융합연구소