한국 인공태양 KSTAR, 세계 최초 1억℃ 달성 성공

[이뉴스투데이 여용준 기자] 핵융합에너지 연구장치인 'KSTAR'가 초전도 토카막(Tokamak) 핵융합 장치로는 세계 최초로 '플라스마 중심 이온온도 1억도(℃)'를 달성했다. 

과학기술정보통신부는 한국의 인공태양인 KSTAR가 세계 최초로 중심 이온온도 1억도 이상의 초고온 고성능 플라즈마를 1.5초간 유지하는 데 성공했다고 13일 밝혔다.

이번 개발로 핵융합에너지 연구에도 큰 발전이 있을 것으로 예상된다. KSTAR는 국내 기술로 개발한 초전도 토카막 핵융합 연구장치를 말한다. 

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 국가핵융합연구소장은 “이번 성과는 핵융합 반응을 일으키는 주체인 ‘이온’의 온도가 1억도 이상을 달성해 의미가 크며 초전도 토카막 핵융합장치로서는 세계 최초”라고 설명했다.

이번 기록은 향후 핵융합실증로에 적용할 차세대 플라즈마 운전모드(내부수송장벽 모드)를 구현하는 실험을 통해 달성됐다. 플라즈마 중심부를 효과적으로 가열하는 기술을 성공적으로 적용한 결과이다

내부수송장벽(ITB) 모드는 플라즈마 외부 뿐 아니라 내부에도 장벽을 형성해 밀폐 성능을 더욱 높인 차세대 운전모드를 말한다.

국가핵융합연구소는 올해 중성입자빔 가열장치(NBI)를 추가로 도입해 1억도 이상 초고온 플라즈마를 세계 최초로 10초 이상 안정적으로 유지하는 도전적 목표를 가지고 있다. 이를 통해 앞으로 국제핵융합실험로(ITER)의 운영단계에서 고성능 플라즈마 실험을 주도할 수 있는 연구 역량을 갖추게 될 것으로 보고 있다.

NBI(Neutral Beam Injection)는 가속된 중성자를 핵융합장치 내부의 플라즈마에 충돌시켜 핵융합 반응을 일으킬 수 있는 충분한 온도로 올라가게 해주는 가열장치를 말한다. 또 ITER는 한국 등 7개국이 핵융합에너지 대량생산 가능성 실증을 위해 프랑스에 건설하는 중이다.

이번 성과는 KSTAR 실험 10주년을 기념해 20일부터 22일까지 코엑스에서 열리는 국제 핵융합 학술대회인 ‘KSTAR 컨퍼런스 2019’에서 국내외 연구자들에게 발표될 예정이다.