인공태양 'KSTAR', 고성능 플라즈마 운전 세계 최장 시간 달성

[머니투데이 류준영 기자] [70초간 지속 성공…전세계 토카막 장치 중 유일]

KSTAR/사진=핵융합硏

한국의 인공태양이라 불리는 최신형 핵융합장치 ‘케이스타’(KSTAR)가 고성능 플라즈마 운전(H-모드)을 70초간 지속하는 데 성공, 세계 최장 기록을 달성했다. 고성능 플라즈마 운전은 핵융합에너지를 상용화하는 데 반드시 필요한 핵심기술이다.

핵융합에너지는 연료가 거의 무한한 대용량에너지원으로 온실가스, 방사성폐기물 등의 발생이나 사고의 위험이 없는 안전에너지로 주목을 받고 있다.

14일 국가핵융합연구소(이하 핵융합연)는 지난해 KSTAR 고성능 플라즈마 운전 기록(55초)에서 15초 더 지속된 70초 가동에 성공, 초전도 토카막의 세계 최장 H-모드 운전 기록을 갱신했다고 밝혔다.

'토카막'은 태양처럼 핵융합 반응이 일어나도록 인공적인 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 자기 밀폐형 핵융합 장치, 'H-모드'는 토카막형 핵융합장치를 운전할 때 특정 조건 하에서 플라즈마를 가두는 성능이 약 2배로 증가하는 현상을 뜻한다.

이번 실험 성과로 KSTAR는 전세계 토카막 장치 중 유일하게 고성능 플라즈마를 1분 넘게 운전·유지한 장치로 이름을 올렸다.

KSTAR 진공용기 내부/사진=핵융합硏

핵융합 연구는 태양이 에너지를 내는 원리인 핵융합 반응을 이용한 발전이 최종 목표이다. 이를 위해 태양과 같은 상태인 초고온의 플라즈마를 핵융합장치 내부에 가두고, 지속적으로 핵융합 반응이 일어날 수 있도록 유지하는 것이 이 연구의 핵심 과제이다.

1995년 건설을 시작해 2007년 9월 완공된 KSTAR(지름 9m, 높이 6m, 무게 60t의 주장치)는 2009년 본격적인 가동 이후 연속 플라즈마 운전기술 개발을 위한 고성능 플라즈마 운전 연구를 중점적으로 수행해 왔다. 그 결과 2010년 초전도 핵융합장치에서 H-모드를 세계 최초로 달성한 이래 매년 세계 최장 기록을 갱신해 왔다.

핵융합연에 따르면 KSTAR를 통한 고성능 플라즈마 운전의 최종 목표는 300초이다. 이 정도 수준에 닿으면 플라즈마 연속 운전을 하는 데 필요한 원천기술을 확보했다고 볼 수 있다는 설명이다.


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류준영 기자 joon@