'마의 300초' 벽 넘어 '인공태양' 만든다

한·중·일 3국, 제10회 아시아-태평양 수송 그룹 회의
핵융합 에너지 주요 연구 성과 공유 및 과제 논의

한·중·일 3국 연구자들이 인공태양 개발의 난제를 풀기 위해 머리를 맞댔다.

중국이 아스타나엑스포 중국관에서 인공 태양과 핵융합 기술을 선보이고 있다.

한국핵융합에너지연구원은 한양대와 함께 13일부터 16일까지 4일간 ‘제10회 아시아-태평양 수송 그룹 회의(Asia-Pacific Transport Working Group Meeting·APTWG)를 서울 한양대학교 캠퍼스에서 개최한다. 핵융합에너지 실현을 위한 필수 연구 주제인 핵융합 플라즈마 수송 물리 현상에 대한 연구성과 공유 및 소통의 장이다.

핵융합 연구는 태양 열에너지의 근간인 수소간 핵융합을 지구상에서 재현해 발생하는 에너지를 이용해 전력을 생산하자는 취지다. 1g의 삼중수소와 헬륨으로 석유 8t의 에너지를 얻을 수 있다. 원자력과 달리 무해한 중성자만 나오는 청정 연료다. 인류를 에너지 문제로부터 해방시켜줄 잠재적 대안 중 하나다. 섭씨 1억도 초고온의 플라즈마를 핵융합로 내부에 장시간 안정적으로 가두는 것이 핵심 과제다. 하지만 고온의 플라즈마 상태에서는 불안정성이나 난류 현상으로 인해 핵융합로 내부의 플라즈마 입자나 열이 빠져나가는 수송 현상이 발생해 장시간 운전이 어렵다. 이에 핵융합 플라즈마 수송 현상을 이해하기 위한 다양한 연구가 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 우리나라가 2021년 1억도 플라즈마 운전 32초를 기록해 세계 신기록을 달성했다. 전문가들은 300초 벽을 돌파해야 상시 운전이 가능할 것으로 보고 있다. 또 별도의 에너지를 추가하지 않아도 자체적인 핵융합 연쇄 반응을 촉발할 수 있는 점화(ignition) 단계 달성도 과제다. 우리나라 등 7개국이 프랑스 남부에 건설 중인 국제핵융합로(ITER)가 2020년대 말~2030년대 초 완공되면 가능할 것으로 전망된다. 우리나라는 최근 ITER 완공 및 점화 성공을 전제로 2050년대 상용화를 위한 전력생산 기술 설계 작업에 착수했다.

특히 우리나라와 중국, 일본은 핵융합 장치를 활용해 수송 현상을 비롯한 핵융합 플라즈마 물리 현상에 대한 연구를 주도하고 있다. APTWG는 이들 동북아 3국을 중심으로 아시아 국가의 플라즈마 난류 수송 연구 및 공동연구의 활성화를 위하여 2010년 설립됐다. 각 핵융합 장치에서 수행하는 다양한 실험 결과 및 해석, 핵융합 플라즈마 물리 이론 및 시뮬레이션을 망라하는 핵융합 플라즈마 수송에 관한 최신 연구 결과를 공유하는 자리다. 선도적인 핵융합 플라즈마 물리 연구 수행을 위한 정보를 제공한다.

13일 서울 한양대 캠퍼스에서 열린 한·중·일 핵융합에너지 개발 협력을 위한 제10회 아시아-태평양 수송 그룹 회의.

특히 이번 회의에서는 핵융합 플라즈마 수송의 동위원소 효과, 플라즈마 난류 수송 물리, 자기유체역학적 안정성, 고속입자 수송과 같은 세부 주제를 바탕으로 다양한 발표와 토론이 이루어질 예정이다.

유석재 핵융합에너지연구원장은 “그동안 코로나19로 인해 온라인으로 개최되던 행사를 우리나라에서 오랜만에 개최할 수 있게 되돼 매우 기쁘다”며 “아시아 국가 핵융합 연구자들 간의 교류가 촉진되고 최신의 핵융합 연구 논제가 활발히 공유되는 기회가 되길 기대한다"고 말했다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr