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초전도 핵융합연구장치 KSTAR, 플라즈마 운전실험 돌입

뉴시스

핵융합硏, 텅스텐 내벽 환경서 운전 기술 검증

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국핵융합에너지연구원은 미래 핵융합로 운전에 필요한 플라즈마 운전기술 확보를 목표로 올해 'KSTAR 플라즈마 실험'에 본격 착수했다고 27일 밝혔다.

이번 KSTAR 플라즈마 실험은 12월까지 진행된다. 이어 장치 정비기간을 거쳐 내년 2월부터는 '2026년도 플라즈마 실험'을 시작하게 된다.

이례적으로 장치운영을 중단하지 않고 두 해의 실험을 연속으로 수행하는 것은 지난 2023년 텅스텐 디버터 설치에 이어 KSTAR의 내벽 전면을 텅스텐 타일로 교체하는 작업을 추진하기 위한 조치라고 연구원은 설명했다.

KSTAR는 지난 1995년부터 12년에 걸쳐 국내기술로 개발된 우리나라의 초전도 핵융합연구장치다. 2008년 최초 플라즈마 발생에 성공했다. 주요 선진국들이 공동으로 개발하고 있는 국제핵융합실험로(ITER) 장치와 동일한 초전도 재료로 제작된 세계 첫 장치다. 매년 핵융합기술 개발을 위한 플라즈마 실험을 수행 중이다.

연구원에 따르면 핵융합에너지를 실현하기 위해서는 초고온의 플라즈마를 안정적으로 장시간 유지할 수 있는 운전기술을 반드시 확보해야 한다.

KSTAR는 최근 미래 핵융합로 운전을 대비한 실험을 본격적으로 추진하고 있다.

지난 2023년 국제핵융합실험로(ITER)와 미래 핵융합로의 내벽재료로 사용될 텅스텐 소재의 디버터로 교체한 뒤 텅스텐 환경에서 플라즈마 운전역량을 강화하는 연구를 지속해오고 있다.

지난 실험에서는 환경변화에 적응하고 기존의 고성능 플라즈마 운전성과를 재현하는 데 주력해 왔다. 올해 실험부터는 이를 기반으로 텅스텐 환경에서도 안정적으로 플라즈마를 운전할 수 있는 고성능 플라즈마 운전 시나리오를 개발하는 데 집중할 계획이다.

텅스텐은 고온에 매우 강하다는 장점이 있지만 발생한 불순물이 플라즈마의 성능을 저하시키는 단점이 있어 텅스텐 불순물 제어는 국제 핵융합 연구계의 가장 중요한 과제 중 하나로 손꼽힌다.

연구원은 가열과 연료 주입 등 다양한 제어방식을 여러 운전조건에 적용해 불순물 거동을 정밀하게 분석하고 효과적인 억제방안을 연구할 계획이다.

특히 인공지능(AI)과 머신러닝을 활용한 실시간 제어기술을 적용해 플라즈마의 변화를 신속하게 감지하고 대응하는 방안을 검증하며 향후 핵융합로 운전과정에서 발생할 수 있는 고속이온 등 물리현상을 규명하기 위한 연구도 병행한다는 방침이다.

핵융합연 오영국 원장은 "최근 세계적으로 핵융합에너지 상용화를 앞당기려는 노력이 활발해지는 가운데 KSTAR도 미래 핵융합로 운전에 직접 활용될 기술 확보에 속도를 내고 있다"며 "이번 실험에서 국제 공동연구와 AI 등 최신기술 적용을 통해 핵융합에너지 실현을 위한 역량을 한층 강화해 나가겠다"고 말했다.