한국이 개발한 인공태양으로 불리는 ‘KSTAR’의 진공용기 내부/사진제공=국가핵융합연구소미래의 청정에너지 확보를 위해 개발된 한국형 초전도 핵융합연구장치 ‘KSTAR’가 연이어 핵융합기술의 역사를 다시 쓰고 있다.
국가핵융합연구소는 올해 KSTAR 실험을 통해 ‘H-모드’에서 70초간 고성능 플라즈마 운전을 기록하는 성과를 냈다고 14일 밝혔다. 이는 전세계 초전도 핵융합장치중 최장 운전시간 기록을 깬 것이다.
H-모드란 특정 조건에서 핵융합장치가 플라즈마를 가두는 효율이 2배로 증가하는 고성능 상태를 뜻한다. 에너지생산의 경제성을 높이려면 H-모드를 장시간 유지시켜야 해 H-모드의 장시간 유지가 중요하다. 핵융합연구소는 H-모드로 300초간 운전할 수 있는 기술을 2020년까지 확보하겠다는 목표를 세운 상태다. 앞서 핵융합연구소는 2010년 초전도 핵융합장치로는 처음으로 H-모드를 구현했으며 매년 해당 모드에서의 운전시간 기록을 경신해왔다.
KSTAR는 최초로 차세대 핵융합로 운전모드의 한 방식인 ‘내부수송장벽(ITB) 모드’를 올해 구현하기도 했다. H-모드에선 플라즈마 경계면 불안정 현상 등이 발생하는 난점이 있지만 ITB모드에선 이 같은 현상 없이도 장시간 고성능의 플라즈마 유지가 가능하다. 핵융합연구소의 이번 성과는 지난 10월과 11울 각각 국제원자력에너지협회(IAEA)의 핵융합에너지컨퍼런스와 미국 물리학회에서 발표돼 주목을 받았다. 한편 핵융합에너지는 태양 속 수소원자 등이 서로 융합해 헬륨 등으로 변환될 때 손실된 질량만큼 에너지가 방출되는 원리를 응용해 전력 등을 만드는 일종의 ‘인공태양’ 기술이다. 핵융합용 연료의 원천이 되는 중수소 등은 바닷물에서 추출할 수 있어 원자력발전과 달리 환경오염이 없는 깨끗한 에너지 생산방식으로 평가된다.
◇매년 향상되는 ‘KSAR’의 고성능운전 유지시간
| 연도 | 2010년 | 2011년 | 2012년 | 2013년 | 2014년 | 2015년 | 2016년 |
| 유지시간 (초) | 1 | 5.5 | 17 | 20 | 45 | 55 | 70 |
