'인공태양 KSTAR' 핵융합 플라즈마 장시간 운전 청신호…기록 경신

한국의 인공태양 KSTAR. 한국핵융합에너지연구원 제공

한국의 인공태양 KSTAR가 내벽 부품을 교체한 후 진행한 첫 번째 플라즈마 실험에서 기존 기록을 경신하는 성과를 달성했다.

20일 한국핵융합에너지연구원에 따르면 KSTAR 연구본부는 지난해 12월부터 올해 2월까지 진행한 실험을 통해 핵융합 핵심 조건인 이온온도 1억도 초고온 플라즈마 48초 운전 기록을 달성했다. 고성능 플라즈마 운전모드(H-mode) 102초 운전도 기록했다.

핵융합에너지의 실현을 위해서는 핵융합 반응이 활발히 일어나는 초고온·고밀도 플라즈마를 장시간 유지할 수 있는 기술을 확보해야 한다. 이를 위해 핵융합 연구자들은 KSTAR와 같은 핵융합 장치를 이용해 다양한 플라즈마 운전 연구를 하고 있다.

국내 기술로 개발된 초전도 핵융합장치인 KSTAR는 그간 핵융합 플라즈마 장시간 운전 기술 분야에서 선도적인 연구 성과를 달성해 왔다. 앞서 2018년 첫 이온온도 1억도 플라즈마 달성 이후, 2021년 1억도 플라즈마를 30초 유지하며 세계 기록을 경신한 바 있다.

KSTAR 연구진은 이번 실험에서 기존 확보한 초고온 플라즈마 운전 기술과 가열장치 성능 향상 등을 기반으로 이온온도 1억도 초고온 플라즈마 운전을 48초까지 연장했다.

또 고온·고밀도 플라즈마 상태를 유지하는 가장 대표적인 핵융합 운전모드인 고성능 플라즈마 운전모드를 102초간 연속 운전하는 데에도 성공했다.

한국의 인공태양 KSTAR 진공용기 내부. 한국핵융합에너지연구원 제공

KSTAR의 최종 목표는 2026년까지 운전 300초를 달성하는 것이다. 연구진은 이를 위해 내벽 부품 전체를 텅스텐으로 교체하고, 인공지능 기반의 실시간 피드백 제어 기술을 확보하는 등 성능 개선에 집중할 계획이다.

윤시우 KSTAR연구본부장은 "텅스텐 디버터 환경에서 진행된 첫 실험임에도 불구하고, 기존 KSTAR의 성과를 뛰어넘는 결과를 단시간 내 달성할 수 있었다"고 말했다.