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국가핵융합연구소, 인공태양 현실화에 가속도

KSTAR 플라즈마 발생실험 2만회 돌파…내년 1억℃ 도전

대전 = 김상현 기자 ㅣ sisa411@sisajournal.com | 승인 2018.09.05(Wed) 17:36:14

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핵융합은 태양과 동일한 원리를 이용해 인공적으로 만들어 엄청난 양의 에너지를 만들어 내는 기술이다. 그래서 핵융합 연구장치를 ‘인공태양’에 비유하며 인류 미래에너지로 꼽는다. 핵융합 에너지는 바닷물에서 추출 가능한 중수소 및 리튬이 주원료로, 연료가 무한하고 고준위 방사성 폐기물 발생이나 폭발 위험이 없는 에너지다. 

우리나라에서는 국가핵융합연구소가 핵융합에너지 연구를 위해 초전도핵융합연구장치 ‘KSTAR’를 제작해 실험하고 있다. KSTAR는 1995년부터 2007년까지 12년에 걸쳐 국내 기술로 개발한 핵융합 연구장치다. 2008년 최초로 플라즈마 발생에 성공했다. 지난 9월 4일, 10년 만에 플라즈마 발생 실험 2만회를 기록했다. 

KSTAR의 20만 번째 플라즈마 실험 달성은 세계 핵융합 연구의 중심장치로 신뢰를 높여가고 있음을 의미한다. 장치 완공 이후 10년 동안 체계적인 장치 성능 향상 작업과 유지보수를 통해 지속적으로 고성능 핵융합 플라즈마 실험을 수행해 왔다.

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국제핵융합실험로(ITER) 운전조건, 세계 최초 달성 등 성과 이어져

KSTAR의 대표적 성과로는 지난 2010년, 초전도 핵융합장치 중 세계 최초로 고성능 플라즈마 운전에 성공한 것을 꼽을 수 있다. 또한 2011년, 핵융합 연구의 최대 난제 중 하나로 꼽히는 ’핵융합 플라즈마 경계면 불안정 현상‘을 초전도 토카막 조건에서 제어하는 데 성공한 것도 세계가 인정하는 성과다. 
 
2016년에는 세계 최초로 고성능 플라즈마 지속시간 70초를 달성하며 1분의 벽을 넘는 데 성공했다. 2017년에는 플라즈마 경계면 불안정 현상의 물리 조건을 규명하고 34초간 완벽하게 억제해 ITER 운전에 필요한 운전조건을 최초로 달성했다. ITER는 한국, 미국, EU 등 핵융합선진 7개국이 공동으로 개발․건설하는 500MW급의 열출력을 발생하는 국제핵융합실험로다.

2018년에도 성과는 계속이어지고 있다. 플라즈마 온도를 올리기 위해 새롭게 추가된 중성입자빔 가열장치의 시운전을 시작한다. 이를 통해 가열 성능 부족으로 달성이 어려웠던 고성능 플라즈마 100초 운전에 도전한다. 이 실험이 성공하면 내년에는 추가 중성입자빔 가열을 통해 1억℃ 플라즈마 운전에 도전할 예정이다. 

또한, 올해 12월 말까지 ITER와 핵융합실증로에 필요한 핵융합로 운전 시나리오 개발을 위해 약 120개의 실험주제를 바탕으로 2000여 번의 실험이 계획돼 있다. 

핵융합(연) 유석재 소장은 “KSTAR 플라즈마 발생 실험 2만회 달성을 기점으로, 그동안 쌓아 온 성과들을 되돌아보고 향후 핵융합에너지 상용화를 위한 KSTAR의 역할과 계획을 점검해 궁극적 목표인 핵융합 발전을 실현하도록 박차를 가할 것”이라…고 밝혔다. ​

 

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