우리나라 연구진이 만든 '인공태양', 1억도서 30초 운전

[이데일리 강민구 기자] 우리나라 연구진이 만든 ‘인공태양’이 초고온 플라즈마 장시간 운전 기록을 다시 썼다.

한국핵융합에너지연구원은 KSTAR 연구본부가 올해 KSTAR 플라즈마 실험에서 핵융합 핵심 조건인 1억도 초고온 플라즈마 운전을 30초간 유지하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.

한국의 인공태양 KSTAR 장치 모습.(사진=한국핵융합에너지연구원)

핵융합에너지는 태양에너지의 원리인 핵융합 반응을 통해 에너지를 발생시킨다. 탄소를 발생시키지 않는 청정 에너지 중 하나이다.

태양에서는 초고온·고밀도의 핵융합 반응이 일어난다. 지구에서 이러한 반응을 만들어 에너지를 만들기 위해서는 핵융합 장치에 연료를 넣고 이온과 전자가 분리된 플라즈마 상태를 만든 뒤 1억도 이상의 초고온으로 가열하고, 유지해야 한다.

KSTAR는 이 과정에서 필요한 초전도핵융합연구장치로 우리나라 기술로 만들었다. 지난 2008년부터 핵융합에너지 실현의 핵심인 초고온 플라즈마를 오래 유지하기 위한 기술을 확보하기 위해 연구를 해왔다.

연구팀은 2018년 핵융합 플라즈마 이온온도 1억도 도달 이후 매년 유지시간을 늘렸다. 2020년에는 20초 연속 운전에 성공했고, 올해 실험을 통해 10초 동안 추가 연장에 성공했다.

특히 KSTAR 가열 성능 향상, 최적 자기장 조건 확보를 통한 플라즈마 제어 기술이 개선되면서 핵융합로 운전을 위한 차세대 운전 모드인 내부수송장벽의 안전성이 높아지면서 기록을 다시 썼다.

핵융합에너지연은 앞으로 운전시간을 늘리기 위해 전원장치를 개선하고, 내벽온도 상승을 막을 텅스텐 디버터를 설치할 계획이다. 오는 2026년 1억도 초고온 플라즈마 유지 300초를 이뤄내는 게 목표다.

유석재 원장은 “작년에 독립연구기관으로 새롭게 출발하며, 더 안정적인 연구 환경에서 핵융합에너지를 실현하기 위한 도전적인 연구를 할 수 있었다”며 “핵융합 핵심기술을 적기에 확보해 우리나라가 진정한 에너지 강국이 되도록 노력하겠다”고 말했다.