한국의 인공태양 ‘KSTAR’ 1억도 20초 연속운전 세계기록

KSTAR 주장치 및 주요 부대장치 현황[사진 = 한국핵융합에너지연구원]

한국의 인공태양 ‘KSTAR’가 초고온 상태에서 20초 이상 운전하는 데 성공했다. 세계 최고 기록이자 기존 기록을 두배 이상 늘린 성과다. 이로써 핵융합에너지 실현에 한걸음 더 다가가게 됐다.

한국핵융합에너지연구원 KSTAR연구센터는 2020년도 KSTAR 플라스마(플라즈마) 실험에서 서울대 및 미국 컬럼비아 대학교와 공동연구를 통해 핵융합 핵심 조건인 1억도 초고온 플라스마를 20초 이상 연속 운전하는 데 성공했다고 24일 밝혔다.

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)는 1995년부터 2007년까지 12년에 걸쳐 국내 기술로 개발된 초전도 핵융합연구장치다.

2018년 실험에서 최초로 플라스마 이온온도 1억도 달성(유지시간 약 1.5초)에 성공한 이후 지난해 8초를 기록했는데, 올해는 운전 시간을 두배 이상 늘렸다.

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태양에서 일어나는 핵융합 반응을 지구에서 만들기 위해서는 핵융합 장치 내부에 연료를 넣고 핵을 구성하는 이온과 전자로 분리된 플라스마 상태로 만든 후, 이온온도를 1억도 이상 초고온으로 가열하고 유지해야 한다.

지금까지 상전도 장치의 운전 한계와, 핵융합로 내에 안정적으로 초고온 플라스마를 장시간 유지할 수 있는 운전기술 개발이 어려워 10초 이상 1억도를 유지하는 게 어려웠다.

올해는 지난해 달성한 차세대 플라스마 운전모드 중 하나인 내부수송장벽 성능 향상 노력을 통해 기존 초고온 플라스마 운전의 한계를 넘어설 수 있었다.

KSTAR의 최종 운전 목표는 2025년까지 1억도 초고온 플라스마의 300초 연속운전을 달성하는 것이다.

윤시우 KSTAR연구센터장은 “1억도 초고온 플라스마의 장시간 운전기술은 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합 핵심 과제”라며 “장시간 고성능 플라스마 운전기술 확보를 위한 중요한 전환점이 될 것”이라고 밝혔다.

서울대 원자핵공학과 나용수 교수는 “KSTAR 실험을 통해 장시간 초고온 운전에 성공함으로써 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합로 운전 기술 개발에 한 발짝 더 나아가게 됐다”라고 의의를 부여했다.