KSTAR 플라즈마 이온온도 1억도 달성. 플라즈마 영상 캡처 화면. 사진=국가핵융합연구소. 유석재 국가핵융합연구소장은 지난해 12월 우리나라의 인공태양 KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)가 초전도 토카막 핵융합 연구장치 중 세계 최초로 중심 이온온도 1억도 이상의 초고온 고성능 플라즈마를 1.5초간 유지하는 데 성공했다며 이 같이 밝혔다. 핵융합은 가벼운 원자핵들이 융합해 무거운 원자핵으로 바뀌는 것이다. 원자핵이 융합하는 과정에서 줄어든 질량은 에너지로 변환 되는데 이를 핵융합에너지라고 한다. 높은 온도와 중력을 지닌 태양의 중심은 핵융합 반응이 활발히 일어나지만 지구에서 핵융합 반응을 만들기 위해서는 태양과 같은 초고온의 환경을 인공적으로 만들어 줘야 한다. 바닷물에서 추출 가능한 중수소 및 리튬(삼중수소)을 주원료로 하는 핵융합 발전은 연료가 무한하며 고준위 방사성 폐기물의 발생과 폭발 등의 위험이 없는 궁극적인 미래에너지원으로 꼽히고 있다. 태양보다 중력이 훨씬 작은 지구에서 핵융합 반응이 일어나기 위해서는 태양 중심 온도(1500만도)의 7배인 1억도 이상의 고온·고밀도 플라즈마를 장시간 유지하는 것이 관건이다. 유석재 소장은 "이번 성과는 핵융합 반응을 일으키는 주체인 이온의 온도가 1억도 이상을 달성한 것으로 의미가 크며 초전도 토카막 핵융합장치로서는 세계 최초"라고 의미를 설명했다. 토카막이란 태양처럼 핵융합반응이 일어나는 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 도넛모양 핵융합 장치로 ITER(국제핵융합실험로) 등에서 채택하고 있다. 이어 유 소장은 중국 EAST(핵융합유도토카막실험장치)와의 차별성을 강조하며 "핵융합은 플라즈마 상태의 이온과 이온의 핵융합으로 전자온도에 집중하는 반도체와 달리 이온온도를 어떻게 조절하고 높일 수 있는지가 더 중요하기 때문에 이온온도에 집중해야 한다"며 "지난해 11월 중국 EAST가 우리보다 앞서 1억도를 달성했지만 이는 전자온도라는 점에서 우리 성과가 차별화된다"고 설명했다. 이어 "핵융합로의 지향점을 생각했을 때 중요한 세 가지 변수인 온도, 밀도, 시간 모두에서 우리 성과가 앞선다고 말할 수 있다"고 덧붙였다. 이번 기록은 향후 핵융합실증로에 적용할 차세대 플라즈마 운전모드를 구현하는 실험을 통해 달성했으며 플라즈마 중심부를 효과적으로 가열하는 기술을 성공적으로 적용한 결과라는 게 국가핵융합연구소의 설명이다. 국가핵융합연구소는 올해 중성입자빔 가열장치를 추가로 도입해 1억도 이상 초고온 플라즈마를 세계 최초로 10초 이상 안정적으로 유지하는 도전적 목표를 갖고 있다. 윤시우 KSTAR연구센터장은 이에 대해 "1억도가 10초 이상 유지되면 시스템을 안정화해 추후에 100초까지 갈 수 있는 운전기술을 마련했다고 볼 수 있는 것"이라며 "1초에서 10초 가는 것이 굉장히 어렵고 10초에서 100초 가는 것은 큰 무리없이 할 수 있을 것이라고 생각하기에 10초는 중요한 이정표가 될 수 있다"고 말했다. 국가핵융합연구소는 10초 이상 1억도를 유지하는 목표를 달성해 우리나라 등 7개국이 핵융합에너지 대량생산 가능성 실증을 위해 프랑스에 건설 중인 국제핵융합실험로(ITER)의 운영단계에서 고성능 플라즈마 실험을 주도할 수 있는 연구 역량을 갖추게 될 것으로 보고 있다.
유석재 국가핵융합연구소장은 지난해 12월 우리나라의 인공태양 KSTAR가 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 도넛모양 핵융합 장치인 초전도 토카막 핵융합 장치로 중심 이온온도가 1억도 이상인 플라즈마를 세계 최초로 1.5초간 유지하는 데 성공했다며 이를 통해 프랑스에 건설 중인 국제핵융합실험로(ITER)의 운영단계에서 고성능 플라즈마 실험을 주도할 수 있는 연구 역량을 갖추게 될 것으로 보고 있다고 밝혔습니다.

국가핵융합연구소는 10초 이상 1억도를 유지하는 목표를 달성해 우리나라 등 7개국이 핵융합에너지 대량생산 가능성 실증을 위해 프랑스에 건설 중인 국제핵융합실험로(ITER)의 운영단계에서 고성능 플라즈마 실험을 주도할 수 있는 연구 역량을 갖추게 될 것으로 보고 있다.