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"국내서 개발한 국제핵융합실험로(ITER) 핵심부품 '열차폐체' 운송 시작"

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"국내서 개발한 국제핵융합실험로(ITER) 핵심부품 '열차폐체' 운송 시작"

2019.09.17 13:49
은도금이 완료된 열차폐체 패널의 모습이다. 국제핵융합싫험로(ITER)의 핵심 부품인 열차폐체 초도제품이 품질 검수를 마치고 프랑스 건설지로 운송을 시작했다. 국가핵융합연구소 제공
은도금이 완료된 열차폐체 패널의 모습이다. 국제핵융합싫험로(ITER)의 핵심 부품인 열차폐체 초도제품이 품질 검수를 마치고 프랑스 건설지로 운송을 시작했다. 국가핵융합연구소 제공

차세대 에너지원으로 기대를 모으고 있는 핵융합에너지를 개발하기 위해 국제공동으로 건설하고 있는 국제핵융합실험로(ITER)의 핵심 부품 가운데 하나인 열차폐체 일부를 국내 연구기관과 기업이 공동개발해 건설지 프랑스로 첫 운송을 시작했다. 


국가핵융합연구소 ITER 한국사업단은 국내 제작 조달품목의 하나인 열차폐체 첫 제품(초도제품)을 성공적으로 제작하는 데 성공했으며, ITER의 최종 품질 검수와 포장을 마치고 9월 1일과 15일 이틀에 걸쳐 부산항을 통해 ITER 건설지인 프랑스 카다라쉬로 운송을 시작했다고 17일 밝혔다. IETR의 열차폐체는 크게 두 종류도 나뉘며 이번에 운송된 제품은 그 중 하나인 이들 ‘진공용기 열차폐체’의 총 9개 부분(섹터) 가운데 하나와, ‘하부저온용기 열차폐체 실린더’다. ITER한국사업단은 국내기업 SFA와 2014년부터 열차폐체 전체를 개발해왔다.


열차폐체는 수천억~수억 도의 초고온으로 가열되는 핵융합로 내부의 열이 영하 269도의 극저온으로 운전되는 주변 장치(초전도 자석)으로 전달되지 않도록 99.9%까지 막는 장치다. ITER가 채택한 ‘토카막’ 방식의 핵융합로는 도넛 모양의 용기 내부에서 물질이 이온으로 분리된 플라스마 상태를 만들고, 초고온의 환경을 형성해 핵을 융합시킨다. 이 과정에서 약간의 질량이 에너지로 변하는 이 에너지를 이용해 전기를 만든다.


토카막의 열차폐체는 스테인리스스틸로 제작되며, 600개의 판(패널)을 7만 개의 볼트로 조립하는 복잡한 장비다. 열이 새나가지 않도록 오차 없이 정교하게 제작해야 해 높은 기술이 필요한 부품으로 꼽힌다. 전체 조립시 높이와 지름이 25m이고 무게가 900t에 이르는 대형 구조물이다.


열차폐체는 ‘진공용기 열차폐체’와 ‘저온용기 열차폐체’로 나뉜다. 이 가운데 이번에 초도 제품이 완성된 진공용기 열차폐체는 360도의 도넛 모양 토카막을 40도 간격으로 9등분해 제작된다. 하나의 부품(섹터) 31개의 패널로 제작된다. 높이 12m에 설계와 제품 사이의 오차가 2mm로 정교하다. 지난해 8월 가조립을 완료했으며, 올해 다시 분리해 0.008~0.01mm 두께로 균일하게 은도금을 했다.

 

도금을 맡은 SFA는 세계 최대 규모의 대형 스틸 도금조 11개로 이뤄진 은도금 설비를 완성해 1년간 도금 시험을 하며 균일한 도금 기술을 완성했다. 은도금은 국내 개발 초전도핵융합연구장치 ‘KSTAR’에서 처음 시도했던 기술로 ITER 열차폐체 제작에도 경험이 이용됐다. 진공용기 열차폐체는 ITER가 전체 건설 공정 중에서도 특히 중요한 단계로 꼽는 대표적 공정이다.

 

열차폐체 제작 현장의 모습이다. 현재 전체 공정은 약 85%다. 국가핵융합연구소 제공
열차폐체 제작 현장의 모습이다. 현재 전체 공정은 약 85%다. 국가핵융합연구소 제공

허남일 국가핵융합연구소 토카막기술부장은 전화 통화에서 “진공용기 열차폐체 9개 섹터 가운데 3개를 제작했고 1개를 이 달 추가로 제작할 계획”이라며 “나머지 5개도 내년 6월까지 완료해 순차적으로 운송할 것”이라고 말했다. 허 부장은 “저온용기 열차폐체도 내년 10월 제작 완료된다”며 “이들을 포함해 내년부터 ITER 현장에서 조립이 이뤄지는 모습을 볼 수 있을 것”이라고 말했다. 전체 열차폐체 공정률은 85% 정도다.

 

허 부장은 “열차폐체는 ITER 장치 조달품 중 조립 시 다른 부품과 접합되는 부분이 가장 많아 설계와 제작이 까다로운 부품이라 설계시 고려조건이 많아 설계변경도 많았다"며 "열차폐체는 한국이 설계부터 제작, 현지 조립까지 주도하는 분야다. 국내 협력기업 및 ITER국제기구가 협력해 성공적으로 제작했다”고 말했다.

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