KSTAR 고성능 플라즈마 운전 세계 최장 시간 달성

한국의 인공태양이라 불리는 초전도핵융합장치 ‘KSTAR’가 핵융합에너지 상용화 핵심기술 중 하나인 고성능 플라즈마 운전 세계 최장 기록을 달성했다.
국가핵융합연구소는 올해 KSTAR 실험에서 고성능 플라즈마 운전을 70초 간 지속하는데 성공했다고 14일 밝혔다. 도넛 형태의 커다란 초전도체 내에 고온의 플라즈마를 ‘H모드’로 운영해 70초 동안 지속시킨 것은 이번이 처음이다.
원자핵이 융합해 막대한 에너지를 발생시키는 핵융합 반응은 태양과 같은 별에서 끊임없이 이뤄지고 있다. 인류는 태양을 모방하기 위해 태양과 같은 상태인 초고온의 플라즈마를 이용한 핵융합 발전 기술을 개발하고 있다. 핵융합발전의 핵심은 플라즈마를 도넛 형태의 핵융합 장치 안에 가두고 끊임없이 핵융합 반응을 일으키는 것이다. KSTAR는 2009년 가동 이후 연속 플라즈마 운전기술 개발을 위한 고성능 플라즈마 운전 연구를 중점적으로 수행해왔다. 그 결과 2010년 초전도 핵융합장치에서 H모드를 세계 최초로 달성한 이래 매년 세계 최장 기록을 갱신해 왔다. H모드란 특정 조건에서 플라즈마가 갖고 있는 에너지 총량이 두배 가까이 증가한 상태를 의미한다. 오영국 KSTAR연구센터 부센터장은 “지난 9월 30일 KSTAR는 H모드로 플라즈마를 70초 동안 유지하는데 성공했다”며 “지난해 55초에서 나아가 1분 이상 안정적으로 운영될 수 있음을 확인했다”고 설명했다.
또한 KSTAR는 또한 금년 실험을 통해 플라즈마 가둠 성능을 획기적으로 높일 수 있는 차세대 핵융합로 운전 모드 개발 가능성도 확인했다. 핵융합 발전을 위한 모드인 ‘내부수송장벽(ITB·Internal Transport Barrier)운전’ 모드를 초전도 핵융합장치 중 최초로 구현했다. 오 부센터장은 “ITB모드는 기존 H모드의 최대 단점으로 꼽히는 플라즈마 경계면 불안정 현상이 발생하지 않으면서, H모드 이상의 장시간 고성능 플라즈마를 효율적으로 제어 할 수 있는 플라즈마 운전 모드”라고 덧붙였다.
김기만 핵융합연 소장은 “KSTAR를 중심으로 한 국내 핵융합 연구 성과는 세계적으로 인정받는 높은 수준에 도달해있다”며 “선도적인 연구를 이어가기 위해 국내 뿐 아니라 해외 핵융합연구자들이 대거 KSTAR 연구에 참여할 수 있도록 국제공동연구 환경 조성에 힘쓰겠다”고 말했다.
[원호섭 기자]