[첨단 헬로티]

과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 과기정통부)는 한국의 KSTAR(케이스타)가 초전도 토카막 핵융합 연구장치 중 세계 최초로 중심 이온온도 1억도 이상의 초고온 고성능 플라즈마를 1.5초간 유지하는 데 성공했다고 밝혔다.

KSTAR는 미래의 에너지원으로 기대되는 핵융합에너지 연구장치다.

▲ KSTAR가 중심 이온온도 1억도 이상의 초고온 고성능 플라즈마를 1.5초간 유지하는 데 성공했다. <사진 : 국가핵융합연구소>

플라스마 이온온도 1억도는 태양 중심온도(1천500만도)보다 7배 정도 높다.

이온핵과 전자로 분리된 플라스마 상태의 중수소와 삼중수소 이온이 핵융합 반응을 일으킬 수 있는 온도로 여겨진다.

핵융합은 태양이 에너지를 생산하는 원리로 수소 같은 가벼운 원자핵들이 무거운 원자핵으로 바뀌는 과정에서 막대한 에너지를 방출한다. 이 때문에 바닷물에서 추출한 중수소와 리튬에서 생산한 삼중수소를 주원료로하는 핵융합 발전은 미래 에너지원 후보로 꼽힌다.

태양의 경우 중심부 플라스마 이온 밀도가 높아 1,500만 도에서도 핵융합이 일어난다. 하지만 중력이 작은 지구에서는 이온온도가 1억도 이상의 초고온이 돼야 한다.

플라스마 이온온도 1억도 운전은 초전도 토카막 핵융합장치로는 KSTAR가 처음이다.

유석재 국가핵융합연구소장은 “이번 성과는 핵융합 반응을 일으키는 주체인 ‘이온’의 온도가 1억도 이상을 달성하여 의미가 크며, 초전도 토카막 핵융합장치로서는 세계 최초”라고 밝혔다.

중국과학원 플라스마 물리연구소는 지난해 11월 초전도 핵융합 실험로 '이스트'(EAST)로 플라스마 1억도를 달성했다고 발표했으나 이는 핵융합 원료인 이온이 아닌 전자의 온도를 높인 것이었다.

핵융합연구소는 올해 추가되는 NBI-2를 활용해 1억도 이상 초고온 플라스마를 10초 이상 안정적으로 유지하는 것을 목표로 실험을 진행, 핵융합 상용화 구현을 위한 초고온 플라스마의 장시간 운전기술의 기반을 마련할 계획이다.

이번 성과는 오는 20일 KSTAR 실험 10주년을 기념하여 개최되는 국제 핵융합 학술대회인 ‘KSTAR 컨퍼런스 2019’에서 국내외 연구자들에게 발표된다.

과기정통부 최원호 거대공공연구정책관은 “아직 어느 나라도 주도권을 쥐지 못한 핵융합에너지 분야에서 경쟁력을 갖추면 우리의 강력하고 새로운 성장동력이 될 것”이라며 “핵융합 기술의 세계적 리더십을 확보할 수 있도록 핵심기술 개발과 인재양성, 산업 확충 등 기반 강화를 위해 지속적으로 노력할 계획”이라고 밝혔다.