태양 중심보다 일곱배 뜨거운 플라즈마 만든다...핵융합연, 올해 KSTAR 실험 목표

국가핵융합연구소(소장 유석재)가 연내에 플라즈마 온도를 태양 표면보다 100배 이상, 중심부 온도 보다 7배 이상 높은 1억도로 만들어 10초 동안 유지할 수 있는 기술을 개발한다.

또 5000만도는 100초 이상 유지한다는 세계 최고 수준의 운전 목표를 세웠다. 이 기술 개발에 성공하면 핵융합 발전을 현실화 하는 초석이 될 전망이다. 

핵융합연은 KSTAR연구센터(센터장 윤시우)에서 올해 KSTAR 운전 실험 세부 목표를 플라즈마 이온(원자핵) 1억도 10초, 5000만도 100초 초과로 잡았다고 27일 밝혔다.

<국가핵융합연구소가 우리 기술로 만든 초전도핵융합연구장치 KSTAR. 핵융합연은 1억도 플라즈마 10초 유지, 5000만도 100초 초과를 올해 KSTAR 세부 실험 목표로 세웠다.>

KSTAR는 국내 기술로 만든 초전도핵융합연구장치다. 핵융합으로 막대한 전기를 생산하는 핵융합 발전을 실험한다. 

핵심은 플라즈마 이온 1억도 10초 유지다. 이 목표는 향후 핵융합 발전을 이루기 위한 초석이다. 1억도를 넘겨야 중수소·삼중수소를 이용해 가장 활발한 핵융합 반응을 일으킬 수 있다.

이 목표는 지난해 중국이 낸 성과와 질적인 차이를 보인다. 중국도 1억도 달성에는 성공했지만, 이는 이온이 아닌 전자를 기준으로 둔 온도로 알려졌다. 전자는 이온보다 쉽게 온도를 높일 수 있다. 

1억도 온도를 10초 유지하는 것도 전에 없던 도전이다. 이전 1억도 달성 성과는 1초 이내 찰나였다. 

또 다른 목표인 5000만도(H 운전모드) 100초 초과도 핵융합 발전 구현에 필수다. 운전시간 장기간화에 꼭 넘어야할 '중간 문턱'이다. 100초를 달성하는 것은 어렵지만, 이후 운전시간을 늘리는 것은 훨씬 수월하다. 

센터는 최근 증설한 가열 설비가 올해 목표 달성에 큰 힘이 될 것으로 보고 있다. 핵융합연은 지난해 KSTAR에 중성자입자빔가열장치(NBI-2)를 추가 설치했다. 올해 실험부터 KSTAR에 더 높은 열을 전달할 수 있을 전망이다. 

본격적인 실험은 오는 10월부터다. 8월부터 KSTAR 내부를 진공화하면서 실험 준비를 시작한다. 전체 실험 세부 내용을 다룬 'KSTAR 캠페인 운영 계획'도 이쯤 완성할 계획이다.

유석재 소장은 “플라즈마 이온 온도 1억도를 달성하고 10초간 유지하는 것은 아주 도전적인 과제”라며 “이를 비롯한 올해 실험에 성공하면 새로운 역사를 열게 될 것”이라고 말했다.

대전=김영준기자