메뉴바로가기본문바로가기

동아사이언스

핵융합 실험로 'KSTAR' 올해 실험 목표는 "1억 도 10초 유지"

통합검색

핵융합 실험로 'KSTAR' 올해 실험 목표는 "1억 도 10초 유지"

2020.05.24 16:49
울산 현대중공업에서 국제핵융합실험로(ITER) 진공용기 6번 섹터가 제작에 한창인 모습이다. 6번 섹터는 4월 20일 제작을 마치고 이달 TER 건설현장인 프랑스 카다라쉬로 이동했다. 국가핵융합연구소 제공
울산 현대중공업에서 국제핵융합실험로(ITER) 진공용기 6번 섹터가 제작에 한창인 모습이다. 6번 섹터는 4월 20일 제작을 마치고 이달 TER 건설현장인 프랑스 카다라쉬로 이동했다. 국가핵융합연구소 제공

국가핵융합연구소의 핵융합실험로 ‘케이스타(KSTAR)’가 다음달 2일부터 2020년도 핵융합 플라스마 실험 임무(캠페인)에 돌입한다. 이번 임무에서는 섭씨 1억 도의 플라스마 이온 온도를 기존 기록보다 2초 연장해 10초 이상 운전하는 것이 목표다.


24일 국가핵융합연구소와 연합뉴스에 따르면 KSTAR는 다음달 2일부터 장치 가동을 재개해 2020년 실험 임무를 시작한다. KSTAR는 장치를 가동해 한 해 약 2000회 정도의 플라스마 실험을 한 뒤 장치 가동을 중단하는 과정을 매년 거친다. 2008년 첫 실험 임무를 시작했고 올해로 13번째 임무를 맞았다.

 

올해 임무의 목표는 태양 중심부 온도(약 1360만 도)의 6배가 넘는 섭씨 1억 도의 플라스마를 10초 이상 운전하는 것이다. 이는 지난해 8월~올해 2월 진행한 실험에서 달성한 기존 최장 운전 기록인 8초를 약 20% 연장하는 것이다. 당시 연구팀은 플라스마 내부에 일종의 장벽 구조를 형성해 플라스마가 새어나가지 못하게 하는 내부 안정화 기술을 개발해 이 같은 성과를 냈다. 앞서 KSTAR는 2018년 초전토 토카막 가운데 처음으로 플라스마 이온 온도를 1억 도까지 올리는 데 성공했다. 당시에는 이 온도를 약 1.5초 유지했다.


고성능 플라스마운전모드(H-모드) 지속 시간을 현재의 89초에서 100초 이상으로 늘리는 것도 목표 가운데 하나다. H-모드는 특정 조건에서 플라스마를 토카막 안에 가두는 성능이 두 배 증가하는 현상으로, 핵융합 장치의 운전 성능을 평가하는 중요한 지표다. KSTAR는 초전도 토카막 장치로는 최초로 2010년 H-모드 달성에 성공한 뒤 2016년 지속 시간을 연속 70초로 연장하며 세계 기록을 달성했고, 이후 지속 시간을 꾸준히 연장해 왔다.


핵융합은 연구팀은 태양에서 일어나는 수소핵 융합 과정을 지상에서 재현해 에너지를 만드는 기술이다. 수소와 비슷하지만 핵 속 중성자의 수가 다른 ‘중수소’나 ‘삼중수소’를 원료로 이용한다. 이들 물질을 도넛 모양의 속이 빈 실험장치인 ‘토카막’ 내부에 가둔 뒤 가열해 이온과 전자로 분리시켜 플라스마로 만든다. 이 플라스마는 고삐 풀린 말처럼 마구 사방으로 뛰쳐나가려 하는데, 이들을 여러 가지 기술로 제어해 토카막 안에 안정적으로 가두고, 이온 온도를 1억 도로 유지시켜 내부에서 핵융합 반응을 일으키는 게 핵융합 기술의 핵심이다. 


현재 한국과 유럽연합, 일본, 미국, 인도, 중국, 러시아 등 7개국이 프랑스 카다라쉬에서 국제핵융합실험로(ITER)를 건설 중이다. 4월 말에는 핵심 부품 중 하나인 ‘진공용기’의 첫 번째 부품(섹터)을 현대중공업이 완성했고, 이달 프랑스로 이동을 시작했다. 7월 초 프랑스에서 장치 조립에 들어갈 예정이다. 현대중공업은 한국 조달 분량인 2개 섹터 외에 유럽 조달 분량까지 총 4개 섹터를 제작하고 있다.
 

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

3 + 7 = 새로고침
###
    과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기