'한국형 인공태양' 1억℃ 달성… 핵융합 상용화 '한발'

국가핵융합硏 KSTAR 3대 성과
플라즈마 운전 90초까지 연장.. 경계면 불안전 제어기술 향상
"세계에서 가장 앞선 연구 진행"

한국이 인공태양을 만들기 위한 플라즈마 이온온도 1억도를 10초이상 운전하는 세계 기록에 도전한다. 국가핵융합연구소의 KSTAR가 이 기록에 성공하면 초전도 토카막방식의 핵융합장치를 가진 나라중 가장 앞서가는 연구성과를 얻는 것이다.

유석재 국가핵융합연구소 소장은 지난 11일 서울 세종대로 HJ비즈니스센터에서 지난해 KSTAR 3대 성과를 공개하며 "핵융합은 더 이상 꿈의 세계에 있는게 아니라 현실로 깨어난 상태"라며 핵융합에너지가 우리 실상에 적용할 날이 멀지 않았다고 말했다.

KSTAR 3대 성과는 플라즈마 이온온도 1억도 1.5초 유지, 고성능플라즈마 연속 모드 운전시간 90초까지 연장, 플라즈마 경계불안정성(ELM) 억제다.

플라즈마 이온온도를 1억도로 유지해 1.5초 운전 성공은 세계 주류 핵융합장치로서는 KSTAR가 유일하다.

태양에너지는 중수소와 삼중수소간 핵융합반응으로 만들어진다. 지구상에서 인공적으로 핵융합 에너지를 만들려면 진공의 고온,고압 상태에서 고성능 플라즈마를 만들어 유지하는 적정온도가 1억도다.

윤시우 KSTAR 연구센터장은 "올해에는 새로운 중성입자빔가열장치를 활용해 1억도 이상 초고온 플라즈마를 세계 최초로 10초 이상 안정적으로 유지하는 것이 목표"라고 밝혔다. 새 도전이 갖는 의미는 고온 상태의 플라즈마가 물리적 변화의 흐름을 파악해 향후 지속적인 핵융합발전을 가능케 하는 길을 열 수 있다.

KSTAR 연구진은 고성능 플라즈마 운전모드(H-Mode) 시간을 90초까지 연장하는 성과도 달성했다.

H-Mode는 이온온도를 7000만도로 유지해 핵융합 반응이 매우 잘 일어날 수 있는 고성능의 플라즈마가 자기장에 의해 잘 가둬져 열이 밖으로 빠져나가지 않고 토카막 장치 안에서 안정적으로 유지되고 있는 상태를 말한다.

핵융합 상용화에 필수과제인 핵융합 플라즈마 경계면 불안전 현상(ELM)을 2011년 세계최초 제어 성공에 이어 지난해에는 이와 관련된 지표들이 더 향상됐다. ELM이란 핵융합 운전시 고성능 플라즈마 덩어리 경계면에서 빠져나온 높은에너지 입자들이 핵융합장치 내부 벽면에 손상을 주는 현상을 말한다.

[e-mail] 김만기 기자