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땅위 인공태양 KSTAR 실험 2만회 돌파

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2018년 09월 05일 11:06 프린트하기

 KSTAR 최초 플라스마 발생 실험 성공 당시(2008년) - 동아사이언스 자료사진
KSTAR 최초 플라스마 발생 실험 성공 당시(2008년) - 동아사이언스 자료사진

한국형 초전도핵융합연구장치(KSTAR)를 이용한 ‘플라스마’를 발생 실험 횟수가 총 2만 회를 넘어섰다.

 

국가핵융합연구소는 지난 4일 기준으로 KSTAR 플라스마 발생 실험이 2만회를 돌파했다고 5일 밝혔다. 수소와 수소를 융합하는 ‘핵융합 실험’이 계획대로 순항하고 있다는 뜻으로 풀이돼 미래형 에너지기술의 실용화로 이어질 것으로 기대된다.

 

핵융합은 수소원자 두 개를 융합하면서 줄어든 미세한 질량이 에너지로 바뀌며 폭발적인 에너지를 낸다. 원자력 발전에 4~5배에 해당하는 에너지를 얻을 수 있고 폐기물도 없어 깨끗하고 안전한 미래형 에너지로 꼽힌다. 핵융합을 중력이 작용하는 지상에서 강제적으로 일으켜 제어하려면 복잡한 기술이 필요하다. 이를 위해 미국과 독일, 중국 등 현재 여러나라가 다양한 실험을 진행 중이다. 

 

핵융합연은 2008년 6월 13일 처음으로 KSTAR에서 플라스마 발생 실험을 시작해 이달 4일까지 총 2만 회의 실험을 진행했다. 플라스마가 발생했다는 것은 핵융합이 실제로 일어났다는 의미로, 연구진은 플라스마의 발생 형태와 지속시간을 종합적으로 고려해 새로운 제어방법을 연구하고 있다.

 

핵융합연은 일본, 미국, 중국 등 세계 각국의 핵융합 시험로를 제치고 세계 최초로 2016년 플라스마 지속시간 70초를 달성했다. 핵융합연은 올해 안에 세계 최초로 100초 운전에 도전할 계획이다.

 

핵융합연은 플라스마 발생 실험 2만회 달성은 10년 동안 체계적인 장치 성능 향상 작업과 유지보수를 통해 지속적으로 고성능 핵융합 플라스마 실험을 수행해 왔기 때문이라고 밝히고 있다. KSTAR 연구진은 2017년에는 플라스마 경계면에 생기는 불안정 현상(ELM)의 물리 조건을 규명해 34초간 완벽하게 억제하는데도 성공했다. 이 연구성과는 현재 건설 중인 초대형 핵융합 실험장치인 ‘국제핵융합실험로(ITER)’ 운전에 필요한 자료로 쓰이며, ITER를 통한 검증이 끝나면 발전소 건설에 필요한 기술을 확보할 수 있을 것으로 보인다.

 

올해에는 플라즈마 온도를 올리기 위해 새롭게 추가된 가열장치 NBI-2(중성입자빔 가열장치)의 시운전을 시작하며, 기존에 가열 성능 부족으로 달성이 어려웠던 고성능 플라즈마 100초 운전에 도전한다. 가열장치의 시운전을 통해 성능이 확인되면 2019년에는 추가 중성입자빔 가열을 통해 1억도 플라즈마 운전에도 도전할 예정이다. 

 

윤시우 핵융합연 KSTAR연구센터장은 “100초 운전 돌파는 플라스마 운전에서 중요한 대부분의 물리현상을 규명하고 효과적으로 제어할 수 있는 기술을 확보한다는 의미가 있으며 핵융합 상용화로 가는 변곡점이 될 것”이라고 밝혔다. 
 

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