인공태양 ‘KSTAR’ 핵융합 실증로 운전 시나리오 개발한다

인공태양 ‘KSTAR’ 실험 본격 시작…국제 공동연구도 추진

한국핵융합에너지연구원에 위치한 초전도핵융합연구장치(KSTAR)의 모습. 한국핵융합에너지연구원 제공

한국의 초전도핵융합연구장치 KSTAR가 핵융합 실증로 운전에 필요한 고성능 플라스마 운전 시나리오를 개발하기 위해 본격적인 실험을 진행한다. 해외 연구팀들과 국제 협력 연구도 함께 추진하기로 했다.

한국핵융합에너지연구원은 텅스텐 디버터 환경에서 고온·고밀도·고전류 플라스마 운전 기술 확보를 위한 플라스마 실험을 시작했다고 11일 밝혔다. KSTAR는 올해 실험을 기점으로 본격적인 핵융합 실증로용 플라스마 운전 시나리오 확보를 위한 물리실험에 돌입한다. 고온·고밀도·고전류 조건에서 플라스마를 더 오래 가둘 수 있는 고성능 시나리오 연구 등 기술연구가 더 확대될 전망이다.

핵융합연은 "특히 텅스텐 디버터의 성능 점검 및 내벽 연구 강화를 위해 텅스텐 불순물 제어 연구가 중점적으로 이루어질 예정"이라고 밝혔다. 텅스텐은 열에 강해 핵융합로 내벽 소재로 적합하지만, 운전 과정에서 불순물이 발생해 플라스마의 성능·안정성을 저하시키는 단점이 있다. 이에 텅스텐 불순물 발생을 억제하거나 자기장 제어를 통해 텅스텐 불순물을 방어하는 등 다양한 방법을 검증하기 위한 실험이 진행된다. 이번 KSTAR 플라스마 실험은 내년 2월까지 진행될 예정이다.

아울러 국내외 연구기관과의 협력 연구도 적극 추진된다. 특히 미국 DIII-D 연구팀, 프랑스 WEST 연구팀을 비롯해 일본, 중국 등과 핵융합 난제 해결에 기여할 40여 개 주제 공동 실험을 추진하고, 향후 영국, 체코 등으로 확대해 나갈 예정이다.

오영국 핵융합연 원장은 "핵융합 실증로 운전 시나리오를 조기 확보하기 위해 KSTAR의 역할은 앞으로 더욱 중요해질 것"이라며 "텅스텐 환경의 기술적 과제를 해결해 나가고, 더 나아가 추가적인 장치 업그레이드를 통해 더욱 선도적인 연구를 수행할 수 있는 환경을 갖춰 갈 예정이다"라고 말했다.

최근 대용량 에너지원 확보를 위해 전 세계가 핵융합에너지 실현에 박차를 가하는 가운데, 실증로 운영에 필요한 플라스마 운전 시나리오의 개발이 시급한 과제로 대두되고 있다. KSTAR는 핵융합연이 보유한 우리나라의 지름 10m·높이 6m의 자기밀폐형 핵융합 장치로, 지난해 1월 핵심 장치 중 하나인 ‘디버터’를 기존 탄소 소재에서 텅스텐 소재로 바꾼 뒤, 지난 3월 1억 도에 이르는 초고온 플라스마 상태를 48초간 유지하는 데 성공하는 등 핵융합 실증로용 운전 기술 확보를 위한 기반을 갖춘 장치로 인정받고 있다.

구혁 기자