韓인공태양 20초 밝히다.. 핵융합로 향한 300초 도전

핵융합 핵심 조건인 초고온 플라즈마 장시간 운전 세계 선도
2025년까지 1억도 초고온 플라즈마 300초 연속운전 목표

KSTAR주장치

[아시아경제 황준호 기자] 태양에서 일어나는 핵융합 반응을 지구상에서 재현해 새로운 에너지원으로 확보하기 위한 각 국의 기술 경쟁이 치열한 가운데, 우리나라의 초전도 핵융합연구장치 KSTAR가 세계 최장 운전 기록을 세웠다. 1억도의 초고온 플라즈마를 20초간 운전하는데 성공하면서 핵융합 발전을 위한 이론적 목표인 300초 운전에 가장 먼저 도달할 기술력을 갖추게 됐다.

윤시우 한국핵융합에너지연구원의 KSTAR연구센터장은 23일 가진 온라인 간담회를 통해 "서울대학교 및 미국 콜롬비아 대학교와 공동연구를 통해 핵융합 핵심 조건인 1억도 초고온 플라즈마를 20초 이상 연속 운전하는 데 성공했다"고 밝혔다.

1억도 이상 플라즈마 20초 운전

KSTAR 플라즈마 실험

이번 운전 기록은 이온온도 기준 1억도 이상 초고온 플라즈마를 운영한 세계 최장 기록이자, 지난해 KSTAR의 기록인 8초를 두 배 이상 연장한 성과다. KSTAR는 지난 2018년 플라즈마 이온온도 1억도 달성(유지시간 약 1.5초)에 성공한 후, 매년 초고온 플라즈마 운전 세계 기록을 경신하고 있다.

KSTAR는 핵융합 발전의 근본인 초고온·고밀도의 플라즈마를 장시간 가둬 운전할 수 있는 기술을 확보하기 위한 연구 장비다. KSTAR는 장기간 운전이 힘든 상전도 구리 자석을 사용한 일본·유럽의 장치와는 달리, 초전도 자석을 활용해 플라즈마를 가둬 장시간 운전이 가능하다. 이번에는 플라즈마 내부에 장벽을 생성해 플라즈마의 성능을 끌어올리는 내부수송장벽 모드를 개발해 이같은 결과를 얻었다. 윤 센터장은 "이번 성과는 장시간 고성능 플라즈마 운전기술 확보를 위한 중요한 전환점이 될 것"이라고 설명했다.

2030년 1억도, 300초, 베타 3.5 도전

KSTAR의 진공용기

핵융합 발전을 위해서는 ▲이온온도 1억도 이상, ▲300초 이상 장시간 운전 ▲고밀도 플라즈마 운전 등의 요건을 달성해야 한다. 윤 센터장은 "올해 플라즈마의 밀도를 베타(밀도×온도) 3.0 조건에서 10초를 운영하는데 성공하는 것이 일차적 목표이며, 2025년까지 1억도에서 300초 운전하고자 한다"며 "2030년까지 이온온도 1억도, 베타 3.5 이상 플라즈마를 300초 이상 운전하게 된다면 핵융합로를 위한 요건을 갖추게 될 것"이라고 설명했다.

유석재 원장은 "핵융합에너지연구원으로 새롭게 출범함과 동시에 세계적인 핵융합 연구성과를 국민에게 알릴 수 있게 돼 기쁘다"며 "세계 핵융합 연구를 선도하는 기관으로서 핵융합에너지 실현이라는 전 인류적 목표 달성을 위해 도전적인 연구를 이어가겠다"고 밝혔다.