한국형 인공태양 KSTAR 첫 불꽃 밝혔다

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초전도 핵융합 연구장치, 첫 플라스마 발생 성공

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 우리나라의 차세대 초전도 핵융합 연구장치인 KSTAR가 최초 플라스마 발생에 성공, 미래의 무한 청정에너지로 기대를 모으고 있는 핵융합 에너지 개발을 향한 큰 발걸음을 내디뎠다.

15일 교육과학기술부와 국가핵융합연구소는 KSTAR가 6월 첫 플라스마 발생실험을 성공적으로 마쳤다고 밝히고 대덕연구단지 내 연구소에서 유희열 기초기술연구회 이사장과 박종구 제2차관 등이 참석한 가운데 플라스마 시연행사를 열었다.

이는 한국과 미국, 일본, 유럽연합(EU) 등 7개국이 추진중인 국제핵융합실험로(ITER)의 설계와 동일한 초전도 재료인 니오븀주석합금(Nb₃Sn)을 사용한 핵융합 연구장치로는 세계 최초로 운전에 성공한 것이어서 국제적으로 큰 관심을 모으고 있다.

세계 최고 수준의 토카막 핵융합장치인 KSTAR는 1995년 12월부터 모두 3천90억원이 투입돼 지난해 9월 완공됐으며 앞으로 핵융합에너지 상용화에 필수적인 초고온 고밀도 플라스마의 장시간 운전기술(3억℃, 300초)을 확보하는 실험을 수행하게 된다.

핵융합장치는 태양이 빛을 내는 원리인 핵융합반응을 지상에서 인공적으로 일으켜 핵융합 에너지를 얻는 장치로 인공태양으로도 불린다.

핵융합 에너지는 수소 같은 가벼운 원자들이 태양에서처럼 원자핵과 전자가 분리돼 있는 초고온 플라스마상태에서 서로 결합해 무거운 원자핵이 되는 핵융합 반응에서 질량이 약간 감소하면서 발생하는 막대한 에너지를 이용하는 것이다.

특히 핵융합은 원료로 바닷물에 풍부한 중수소와 흙에서 쉽게 추출할 수 있는 리튬(삼중수소)을 사용하고 온실가스나 고준위 방사성 폐기물 등의 배출이 없어 미래 청정에너지로 기대를 모으고 있다.

연구진은 6월부터 KSTAR의 플라스마 발생 시운전을 시작해 최고 플라스마 전류 133킬로암페어(kA)와 100kA 이상 플라즈마 지속시간 249밀리초(ms), 온도 200만℃를 달성하는 데 성공했다.

이는 핵융합연구소가 KSTAR 최초 플라스마 목표치로 정했던 플라스마 전류 100kA, 지속시간 100ms를 크게 뛰어넘는 것으로 KSTAR의 각 세부장치가 안정적으로 작동된다는 것을 확인해주는 것이다.

KSTAR는 장치 완공 직후부터 첫 플라스마 발생 실험을 위해 토카막 내부를 진공으로 만드는 진공 시운전과 초전도현상 유도를 위해 온도를 영하 268도까지 내리는 극저온냉각 시운전, 초전도자석 시운전 등을 성공적으로 마쳤다.

교육과기부는 KSTAR 시운전 결과를 객관적, 과학적으로 검증하기 위해 관련 전문가 10명으로 KSTAR 플라스마 검증위원회(위원장 김정구 한국물리학회장)를 구성, 3차례에 걸쳐 현장에서 플라스마 달성 과정과 성능에 관한 검증하도록 했다.

김정구 위원장은 이날 "KSTAR의 최초 플라스마 발생이 성공적으로 달성됐다"며 "이로써 우리나라가 핵융합 연구를 본격 수행할 수 있는 기반이 마련됐고 초전도 자석을 사용함으로써 고성능 플라스마를 장시간 발생시킬 수 있는 토대도 갖추게 됐다"고 평가했다.

첫 플라스마 발생에 성공한 차세대 초전도 핵융합연구장치 KSTAR

KSTAR의 첫 플라스마 발생 실험 장면. 전류 공급 후 0.3초 정도 플라스마가 발생했다가 사라지는 장면을 연속으로 촬영한 것이다.

scitech@yna.co.kr

영상촬영 : 이형석 VJ(대전충남취재본부), 편집 : 조싱글 VJ

(끝)

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