한국의 인공태양 KSTAR, 1억도 30초 운전 성공

■한국의 인공태양 'KSTAR'…꿈의 이온 온도 1억도 30초 유지

한국의 인공태양 KSTAR가 이온 온도 1억도 초고온 플라즈마를 30초간 유지하는 데 성공하며 초고온 플라즈마 장시간 운전 기록을 경신했습니다.

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)는 1995년부터 2007년까지 12년에 걸쳐 국내 기술로 개발된 초전도 핵융합연구장치로 2008년 최초 플라즈마 발생에 성공했습니다. 주요 선진국들이 공동으로 개발하고 있는 국제핵융합실험로 ITER 장치와 동일한 초전도 재료로 제작된 세계 최초의 장치이며 국제 핵융합 공동 연구장치의 핵심으로 주목받고 있으며, 매년 핵융합 기술 개발을 위한 플라즈마 실험을 수행하고 있습니다.

한국핵융합에너지연구원(원장 유석재, 이하 핵융합(연)) KSTAR 연구본부는 2021년 KSTAR 플라즈마 실험에서 핵융합 핵심 조건인 1억도 초고온 플라즈마 운전을 30초간 유지하는 데 성공했다고 오늘(22일) 밝혔습니다.

핵융합에너지는 태양에너지의 원리인 핵융합 반응을 통해 에너지를 발생시키는 것으로 탄소를 발생시키지 않는 청정한 에너지로 주목받고 있습니다.

초고온·고밀도의 환경에서 자연스럽게 핵융합 반응이 일어나는 태양과 달리 지구에서는 핵융합 장치에 연료를 넣고 원자와 분자가 이온과 전자로 분리되어 있는 플라즈마 상태를 만든 뒤 1억도 이상의 초고온으로 가열·유지해야 합니다.

■핵융합 핵심 조건인 초고온 플라즈마 장시간 운전기술 세계 선도 입증

KSTAR는 우리 기술로 완성한 초전도핵융합연구장치로 2008년부터 핵융합에너지 실현의 핵심인 초고온 플라즈마의 장시간 유지를 위한 기술 확보를 위해 연구를 수행하고 있습니다.

2018년 핵융합 플라즈마 이온온도 1억도 도달 성공 이후 매년 유지시간을 연장해왔으며,
지난해에는 20초 연속 운전에 성공하며 세계 핵융합 장치 중 최장 기록을 달성한 바 있습니다.

더불어 올해 실험을 통해 10초간 추가 연장에 성공하며 세계적 수준의 연구 성과를 이어가게 되었습니다.

이번 성과는 KSTAR 가열 성능의 향상 및 최적 자기장 조건 확보를 통한 플라즈마 제어 기술이 개선되면서 핵융합로 운전을 위한 차세대 운전 모드인 내부수송장벽(ITB:Internal Transport Barrier) 모드의 안정성이 향상된 결과로 평가받고 있습니다.

KSTAR는 앞으로도 운전시간 연장을 위하여 전원장치의 개선 및 내벽온도 상승을 억제할 텅스텐 디버터 설치를 계획하고 있으며, 보다 높은 ITB 모드의 안정성 유지를 위한 실시간 피드백제어 기술 확보 등 관련 연구를 통해 2026년 1억도 초고온 플라즈마 유지 300초를 달성한다는 계획입니다.

핵융합연(연)유석재 원장은 “지난해 독립연구기관으로 새로운 출발을 알리며 더욱 안정적인 연구 환경 속에서 핵융합에너지 실현을 위한 도전적인 연구를 이어갈 수 있었다”며, “핵융합 핵심기술의 적기 확보를 통해 우리나라가 진정한 에너지 강국이 될 수 있도록 노력하겠다.”고 밝혔습니다.