올해 1억도 플라즈마 10초 이상 유지 목표 연구

국내 연구진이 태양보다 뜨거운 섭씨 1억도의 불덩이를 지상에서 구현하는데 성공했다.

한국기초과학지원연구원 부설 국가핵융합연구소는 핵융합에너지 연구장치인 ‘케이스타’(KSTAR)가 초전도 토카막 핵융합장치로는 세계 최초로 플라즈마 중심 이온온도 1억도를 달성했다고 13일 밝혔다.

핵융합은 태양이 에너지를 만들어 내는 것과 같은 원리이다. 핵융합발전은 태양에서 일어나는 반응처럼 수소 같은 가벼원 원자핵들이 결합해 무거운 원자핵으로 바뀌는 과정에서 내놓는 에너지를 발전에 활용하려는 시도로 차세대 유력한 에너지원으로 주목받고 있다. 태양은 중력이 매우 커 1500만도에서도 핵융합이 가능하지만 중력이 작은 지구에서 핵융합을 실현하기 위해서는 플라스마 이온온도가 1억도 이상이 돼야 한다.이번에 한국 연구진이 만들어낸 플라즈마 이온온도 1억도는 이온핵과 전자로 분리된 플라즈마 상태의 중수소와 삼중수소 이온이 핵융합 반응을 일으킬 수 있는 온도이며 태양의 중심온도인 1500만도보다 7배 가량 높다.

지난해 11월 중국과학원 플라스마물리연구소에서도 자신들의 핵융합 실험로 ‘이스트’(EAST)에서 플라스마 1억도를 달성했다고 발표했지만 이는 핵융합 반응을 만드는 원료인 이온이 아닌 전자온도라는 한계가 있다.

케이스타의 플라스마 이온온도 1억도 달성은 핵융합발전의 실제 가능성을 확인하는 핵융합실증로에 적용할 수 있는 플라즈마 온도를 만들어 냈다는 의미가 크다. 연구팀은 올해 중성자입자빔가열장치(NBI-2)를 이용해 1억도 이상 초고온 플라스마를 현재 1.5초에서 10초 이상 유지하는 것을 목표로 실험을 진행 중에 있다고 밝혔다.

유석재 핵융합연구소장은 “올해 플라스마 이온온도 1억도를 10초 이상 운전하는데 성공시킨다면 2025년 첫 플라스마 생성을 목표로 프랑스 카다라쉬에 건설 중인 국제핵융합실험로(ITER) 운영 단계에서 국내 연구진이 고성능 플라스마 실험을 주도할 수 있을 것”이라고 설명했다.

이와 관련해 핵융합연구소는 오는 20~22일 서울 강남 코엑스에서 KSTAR 운전 10주년 기념행사와 함께 국제 핵융합 학술대회 ‘KSTAR 콘퍼런스 2019’를 개최, KSTAR의 2018년 플라스마 실험 주요 성과를 발표할 예정이다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr