영화 오펜하이머에서 핵분열은 원자폭탄,
핵융합은 수소폭탄을 만드는 원리로 사용됩니다.
영화에서 볼 수 있듯이 핵분열과 핵융합을 통해
강력하고 위험한 무기를 만들 수 있지만,
고효율 에너지로 활용할 수도 있습니다.
원자력 발전은 핵분열 반응에서 발생하는 에너지를 활용하여
효율적인 에너지를 얻을 수 있지만 우라늄 등을 원료로 사용하기 때문에
방사선에 대한 위험도 클 수 밖에 없는데요.
그렇기 때문에 '꿈의 에너지'라고 불리는
핵융합 발전(인공태양)에 대한 연구가
전 세계적으로 이루어지고 있습니다.
그렇다면 크레아폼 3D 스캐너가 핵융합에너지를 실현하기 위해
어떻게 활용되었는지 알아보겠습니다!
ITER, 토카막(Tokamak)
"ITER"
ITER은 국제열핵실험로로 35개국이 협력하여 토카막이라는
대규모 실험 핵융합 장치를 제조 및 운영하는 곳입니다.
토카막(Tokamak)에 대해 좀 더 설명하자면 토카막은 핵융합 발전에서,
태양처럼 핵융합 반응이 일어나는 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를
자기장을 이용해 가두는 도넛형 장치인데요.
100만 개의 부품과 천만 개의 부품으로 제작되고
핵융합 에너지를 활용하도록 설계된 ITER는 플라즈마 반경이 6.2m이고,
진공 용기가 섭씨 1억 5천만도에 달하는 온도를 견딜 수 있는 840㎥의
진공 용기를 갖춘 세계에서 가장 큰 토카막이 될 것입니다.
ITER의 목적은 대규모, 무탄소 에너지원으로서
핵융합의 타당성과 비용 효율성을 입증하는 것인데요.
이를 위해 ITER 프로젝트의 토카막은 50MW의 입력 가열 전력에서
500MW의 핵융합 전력을 생성하여 10배의 전력 회수율(Q=10)에 도달하도록 설계되었습니다.
칸타브리아 회사인 이쿼스 뉴클레오라레스S.A(ENSA)는
토카막의 토로이달 진공 용기용 부품을 설계하고 제작하는 임무를 맡았습니다.
이 프로젝트는 프랑스 남부 카다라슈에 있는 180헥타르 부지에
건설 중인 39개의 건물과 기술 구역에 수용될 예정입니다.
시설의 핵심인 토카막 빌딩은 철근 콘크리트로
지어진 인상적인 7층 구조입니다.
건물이 구조적으로 완성되었으므로 장비를 설치하고 조립할 수 있습니다.
의심의 여지 없이, 조립 공정 중 직경 28m, 23,000톤 토카막의 치수를 제어하려면
기계 작동에 대한 정확한 공차를 달성하기 위해
매우 정확한 3차원 측정 장비가 필요했습니다.
"정확한 치수에 적합한 파트너"
지난 25년 동안 스페인에 본사를 둔 엔지니어링 회사인 AsorCAD는
3D 기술 분야에서 탁월한 전문성을 갖춘 것으로 알려져 왔습니다.
이러한 이유로 ENSA는 AsorCAD에 ITER 프로젝트의 핵융합로 건설을 위한
3D 스캐닝, 역엔지니어링 및 계측 작업을 맡겼습니다.
2015년 초부터 ENSA는 AsorCAD의 전문 지식을 활용했으며,
그들은 함께 토러스라고도 불리는 토카막 플라즈마 챔버의 9개 섹터
측면 가장자리를 스캔할 수 있었습니다.
각 부문이 별도로 제조되기 때문에 서로 다른 섹션을 연결하고
조립된 후 완벽하게 만날 수 있도록 접합 부품을 설계해야 하기 때문에
이는 필수적인 작업이었습니다.
크레아폼 MetraSCAN 3D를 활용한 토카막 3D 측정
"완벽한 피팅을 위한 정밀한 3D 측정"
토러스의 다양한 섹션을 완벽하게 맞추기 위해 AsorCAD는 환상형 부품에
크레아폼의 MetraSCAN 3D 스캐너를 사용하고 대규모 부품에는
MaxSHOT 3D 사진 측량 시스템을 사용했습니다.
그런 다음 크레아폼에서 제조한
HandyPROBE CMM을 사용하여 일부 측정값을 검증했습니다 .
엄격한 설정 요구 사항이 없기 때문에
이 3D 측정 장비는 휴대가 가능하고 현장 작업에 대한 신뢰성이 높습니다.
측정 정확도는 환경의 불안정성에 영향을 받지 않았는데요.
즉, 움직임, 진동, 온도나 조명 조건의 변화에 영향을 받지 않습니다.
이러한 품질 덕분에 AsorCAD는 막대한 장비를 운반할 필요 없이
ENSA 시설에서 매우 정확한 3D 스캐닝 및 측정을 수행할 수 있었습니다.
각 토러스 섹터의 측면 가장자리에 대한 3D 스캔이 정확하게 캡처되면 AsorCAD는
Geomagic Design X 소프트웨어를 사용하여 해당 CAD 모델을 만들었습니다.
그런 다음, ENSA는 리버스 엔지니어링을 통해
다양한 기존 섹션을 결합하기 위한
정확한 치수의 연결 요소를 설계할 수 있었습니다.
AsorCAD는 MetraSCAN 3D 스캐너를 다시 사용하여
최종 검사 및 승인을 위해 제조된 모든 접합 부품을 스캔했습니다.
"탄소없는 에너지로 가는 길"
토카막의 토로이달 진공 용기 조립 작업이
이제 프랑스의 카다라슈에서 시작되었습니다.
첫 번째 플라즈마 테스트는 2025년으로 예상하며,
이후 ITER 프로젝트는 지속 가능한 핵융합의 생존 가능성을 입증하기 위해
플라즈마에 주입된 에너지의 10배 수익(Q=10)을 생성한다는 목표에 도달할 때까지 계속됩니다.
탄소를 배출하지 않는 글로벌 에너지 공급,
그때까지 ITER 프로젝트는 AsorCAD와 더불어
크레아폼과 같은 귀중한 파트너 및 조언자에게 계속 의존할 수 있습니다.
출처 : 크레아폼 블로그
https://www.creaform3d.com/blog/harnessing-the-power-of-fusion-energy-a-dream-becoming-reality/