핵융합연구소 연구진이 KSTAR 플라즈마 실험 2만회 달성을 자축하고 있다.[제공=국가핵융합연구소]

- 올해 플라즈마 실험 목표 고성능 플라즈마 100초 운전

[헤럴드경제=구본혁 기자] 인류 미래에너지원으로 기대되는 핵융합에너지의 상용화 연구를 위해 국내에서 개발한 초전도핵융합연구장치 KSTAR가 플라즈마 발생 실험 2만회를 달성했다.

KSTAR는 일명 ‘인공태양’이라 불리는 토카막형 핵융합장치로 태양 에너지의 원리인 핵융합 반응이 일어나는 초고온의 플라즈마를 만들고 유지하는 실험을 수행하며, 핵융합 발전 실현을 위한 핵심기술 개발을 목표로 운영되고 있다.

높은 자기장 확보를 위해 세계 최초로 신소재 초전도자석을 적용한 KSTAR는 2007년 완공이후 첫 번째 플라즈마 발생 실험에 성공한 이후 매년 2000여회 가량의 플라즈마 실험을 수행하며 지난 10년간 세계 핵융합 연구계의 난제 해결에 앞장서왔다.

대표적으로 지난 2010년에는 초전도 핵융합장치 중 세계 최초로 고성능 플라즈마 운전(H-모드)에 성공했으며, 2011년에는 핵융합 연구의 최대 난제 중 하나로 꼽히는 ‘핵융합 플라즈마 경계면 불안정 현상’을 제어하는 데 성공한 바 있다.

2016년 세계 최초로 고성능 플라즈마 지속시간 70초를 달성하며 1분의 벽을 넘는 데 성공했다. 2017년에는 플라즈마 경계면 불안정 현상의 물리 조건을 규명하고 34초간 완벽하게 억제함으로써 국제핵융합실험로(ITER) 운전에 필요한 운전조건을 최초로 달성하는 성과를 거뒀다.

이번 KSTAR의 2만번째 플라즈마 실험 달성은 장치 완공 이후 10년 동안 체계적인 장치 성능 향상 작업과 유지보수를 통해 지속적으로 고성능 핵융합 플라즈마 실험을 수행하며, 세계 핵융합 연구의 중심장치로서 신뢰를 높여가고 있음을 의미한다.

특히 올해는 플라즈마 온도를 올리기 위해 새롭게 추가된 가열장치 시운전을 시작하며, 가열 성능 부족으로 달성이 어려웠던 고성능 플라즈마 100초 운전에 도전한다. 가열장치의 시운전을 통해 성능이 확인되면 2019년에는 추가 중성입자빔 가열을 통해 1억도 플라즈마 운전에도 도전할 예정이다.

윤시우 KSTAR연구센터장은 “올해 운전 목표인 고성능 플라즈마 운전 100초 돌파는 플라즈마 운전에서 중요한 대부분의 물리현상을 규명하고 효과적으로 제어할 수 있는 기술을 확보한다는 데 의미가 있다”며 “100초 운전 성공은 연속운전으로 가는 시발점이자 핵융합 상용화로 가는 변곡점이 될 것”이라고 밝혔다.

nbgkoo@heraldcorp.com