작성일 : 17-09-13 14:48
[뉴스] 국내 연구진, ‘인공태양’ 운영 핵심 기술을 개발
 글쓴이 : happy
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국내 연구진, ‘인공태양’ 운영 핵심 기술을 개발

2017년 09월 12일 15:27

국내 연구진이 핵융합 장치 운영의 핵심 기술을 개발했다. 미래 에너지를 책임질 ‘인공태양’ 개발의 꿈에 한걸음 더 다가갔다.  

 

국가핵융합연구소는 우리나라 초전도핵융합장치 ‘KSTAR’로 플라즈마 경계영역 불안정 현상을 34초간 제어하며 플라즈마를 유지하는데 성공했다고 12일 밝혔다.

 

KSTAR 외부 전경 - 국가핵융합연구소 제공

KSTAR 외부 전경 - 국가핵융합연구소 제공

핵융합 에너지는 원자핵이 결합할 때 발생하는 에너지다. 자연 상태에서는 태양과 같은 항성에서만 볼 수 있다. 태양에서는 수소 원자 4개가 합쳐져 헬륨 원자 1개가 만들어지는 핵융합 현상이 일어난다. 이 과정에서 헬륨 원자 1개에 포함되지 못하는 부분이 남는데, 이 부분이 고스란히 거대한 에너지로 바뀐다. 이런 핵융합을 사람의 힘으로 제어할 수 있게 되면 미래 에너지에 대한 걱정을 덜어낼 수 있다.

 

2025년 완공을 목표로 프랑스 남부 카다라슈에 건설 중인 국제핵융합실험로(ITER)는 바로 이런 핵융합 연구를 위한 시설이다. ITER를 운영하기 위해 각 나라에서는 핵융합장치 운영 기술 개발에 한창이다. 문제는 핵융합이 일어날 정도의 고온-고압 조건을 안정적으로 관리하기 쉽지 않다는 것. 핵융합이 일어나는 플라즈마 모양을 일정하게 유지하고, 고온과 고압 상태도 꾸준히 오래 유지해야 한다. 플라즈마 내부와 외부 경계면의 온도와 압력 차로 발생하는 플라즈마 경계면 불안정성(ELM)을 제어하는 기술도 필요하다. ELM은 플라즈마 가장자리를 풍선처럼 터지게 만들어 핵융합로 내부를 손상시키기 때문이다.

 

국가핵융합연구소는 한국의 인공태양이라고 불리는 초전도 핵융합정치 ‘KSTAR’를 이용한 2017년도 플라즈마 실험에서 플라즈마의 형상과 성능 조건 하에서 34초 간 ELM을 제어하는데 성공했다. 전 세계에서 개발하고 운영하는 핵융합 장치 중 최초로 ITER에 적용되는 운전 조건을 모두 충족하는 운전 기술을 확보한 셈이다. 이전까지는 3~4초 수준에서 ELM을 제어할 수 있었다.

 

KSTAR 내부 모습 - 국가핵융합연구소 제공
KSTAR 내부 모습 - 국가핵융합연구소 제공

 

오영국 KSTAR 연구센터 부센터장은 “이 제어 기술은 ITER 뿐만 아니라 핵융합 발전소 운영을 위해 반드시 필요한 핵심 기술”이라며 “이번 성과로 ITER 가동 이전에 개발돼야 하는 운전 기술들이 KSTAR에서 더욱 활발히 연구될 것”이라고 밝혔다.

 

KSTAR는 고성능 플라즈마 발생 지속 시간을 72초간 유지하며 플라즈마 이온 온도를 7000만도까지 올리는데도 성공했다. 지난해 기록은 70초였다. 연구진은 이를 300초까지 늘려 다양한 핵융합 조건을 실험할 예정이다.

  • 오가희 기자 solea@donga.com