이온온도 1억도 초고온 플라즈마를 30초간 유지하는 데 성공하며 초고온 플라즈마 장시간 운전 기록을 경신한 KSTAR. 사진제공=한국핵융합에너지연구원한국의 인공태양 KSTAR가 이온온도 1억도 초고온 플라즈마를 30초간 유지하는 데 성공하며 초고온 플라즈마 장시간 운전 기록을 경신했다.
한국핵융합에너지연구원 KSTAR 연구본부는 2021년 KSTAR 플라즈마 실험에서 핵융합 핵심 조건인 1억도 초고온 플라즈마 운전을 30초간 유지하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.
핵융합에너지는 태양에너지의 원리인 핵융합 반응을 통해 에너지를 발생시키는 것으로 탄소를 발생시키지 않는 청정한 에너지로 주목받고 있다. 초고온·고밀도의 환경에서 자연스럽게 핵융합 반응이 일어나는 태양과 달리 지구에서는 핵융합 장치에 연료를 넣고 이온과 전자가 분리되어 있는 플라즈마 상태를 만든 뒤 1억도 이상의 초고온으로 가열·유지해야 한다.
KSTAR는 우리 기술로 완성한 초전도핵융합연구장치로 2008년부터 핵융합에너지 실현의 핵심인 초고온 플라즈마의 장시간 유지를 위한 기술 확보를 위해 연구를 수행하고 있다.
2018년 핵융합 플라즈마 이온온도 1억도 도달 성공 이후 매년 유지시간을 연장해왔으며 지난 2020년에는 20초 연속 운전에 성공하며 세계 핵융합 장치 중 최장 기록을 달성한 바 있다. 더불어 올해 실험을 통해 10초간 추가 연장에 성공하며 세계적 수준의 연구 성과를 이어가게 되었다.
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 결과이다.
KSTAR는 앞으로도 운전시간 연장을 위해 전원장치의 개선 및 내벽온도 상승을 억제할 텅스텐 디버터 설치를 계획하고 있고 보다 높은 ITB 모드의 안정성 유지를 위한 실시간 피드백제어 기술 확보 등 관련 연구를 통해 2026년 1억도 초고온 플라즈마 유지 300초를 달성한다는 계획이다.
핵융합연 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 밝혔다.
