핵융합硏, 플라즈마 1억도, 20초 연속 운전 성공

국내 연구진이 ‘땅 위의 태양’으로 불리는 핵융합발전장치 내 1억도에 이르는 초고온 플라즈마를 20초간 유지하는데 성공했다. 이는 전 세계 핵융합장치 플라즈마 유지 최장시간이다.

한국핵융합에너지연구원 KSTAR연구센터, 서울대 원자핵공학과, 미국 콜롬비아대 공동연구팀은 핵융합 발전의 핵심조건이자 필수요건인 1억도 초고온 플라즈마를 20초 이상 연속 운전하는데 성공했다고 24일 밝혔다. 이번 연구는 한국기초과학지원연구원 부설 국가핵융합연구소에서 핵융합연구원으로 독립한 뒤 첫 공개하는 성과이다. 이번 연구결과는 내년 5월 열리는 ‘IAEA 핵융합에너지 컨퍼런스’에서 발표될 예정이다.

태양에서 이뤄지는 핵융합 반응을 지구에서 발전장치로 활용하기 위해서는 KSTAR 같은 핵융합 장치 내부에 연료를 넣고 핵을 구성하는 이온과 전자로 분리된 플라즈마 상태로 만든 후 이온온도를 1억도 이상 초고온으로 만들어야 한다.

일본, 중국, 유럽연합(EU) 등에서 만든 핵융합장치들도 1억도 이상 초고온 플라즈마를 달성하는데는 성공했지만 유지시간이 10초를 넘지 못했다. 초고온 플라즈마를 가둬두는 상전도 장치와 안정적으로 장시간 유지할 수 있는 운전기술 개발이 어렵기 때문이다.

KSTAR 연구진은 내부수송장벽 성능을 향상시켜 장시간 플라즈마를 유지하는데 성공한 것이다. 실제로 KSTAR 연구팀은 2018년 플라즈마 이온온도 1억도를 달성하고 지난해는 1억도 초고온 플라즈마 운전기록 8초를 달성한 뒤 이를 두 배 이상 연장했다. KSTAR 최종 운전목표는 2025년까지 1억도 초고온 플라즈마를 300초 연속운전이다.

윤시우 핵융합연구원 KSTAR연구센터장은 “1억도 초고온 플라즈마의 장시간 운전기술은 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합 핵심 과제”라며 “이번 KSTAR의 초고온 플라즈마를 20초 유지하는데 성공한 것은 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합로 운전 기술 개발에 한 발짝 더 나가게 됐다”라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr