[한국핵융합에너지연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전= 박주영 기자 = 한국의 인공태양 '케이스타'(KSTAR)가 실제 핵융합 실증로와 같은 환경에서 고성능 플라스마(고체·액체·기체를 넘어선 제4의 상태)를 운전하기 위한 실험에 들어갔다.

한국핵융합에너지연구원은 이달부터 내년 2월까지 고온·고밀도·고전류 플라스마 운전 기술 확보를 위한 플라스마 실험을 진행한다고 11일 밝혔다.

케이스타는 땅 위에서 태양과 같은 핵융합 반응을 일으켜 에너지를 생산하는, 국내 기술로 개발된 초전도 핵융합연구장치다.

핵융합 에너지 실증을 위해 우리나라를 포함해 7개국이 국제 공동으로 건설 중인 '국제핵융합실험로'(ITER)와 가장 유사한 장치로 손꼽힌다.

연구원은 지난해 고성능 플라스마 운전을 위한 케이스타의 핵심 장치인 디버터(플라스마에서 발생하는 강한 열속으로부터 진공 용기를 보호하기 위한 장치)의 소재를 기존 탄소에서 텅스텐으로 교체했다.

텅스텐은 열에 강한 특성 덕분에 핵융합로 내벽 소재로 적합하지만, 운전 과정에서 발생하는 텅스텐 불순물이 플라스마의 성능을 떨어뜨리는 문제가 있다.

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ITER와 연구원이 추진 중인 차세대 핵융합 실증로 '케이데모'(K-DEMO·실제 핵융합 에너지로 전기를 생산하는 시설)에 이 텅스텐 소재가 사용될 예정이어서 텅스텐 불순물을 처리하는 기술을 개발하는 것이 우선적 과제다.

연구팀은 텅스텐 불순물 발생 억제와 자기장 제어, 가열장치를 이용한 불순물 배출 등 불순물 제어 연구에 집중할 계획이다.

미국 'DⅢ-D', 프랑스 'WEST' 등 각국의 핵융합 장치 연구팀과 함께 핵융합 난제 해결을 위한 공동 실험도 추진한다.

실제 핵융합 실증로와 같은 환경에서 온도뿐만 아니라 장치 성능까지 입증함으로써 핵융합에너지 조기 실현에 기여할 것으로 기대된다.

남용운 핵융합연 KSTAR 연구본부장은 "케이스타는 우리나라뿐만 아니라 전 세계 연구자들에게 안정적인 연구 환경을 제공하고 있다"며 "올해 실험을 통해 텅스텐 디버터 환경에 대한 이해도를 높이고 우수한 플라스마 운전 기술을 확보할 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.

핵융합연은 앞서 지난 2월까지 진행한 지난해 실험에서 케이스타를 통해 핵융합 발전 최적 온도인 섭씨 1억도의 플라스마를 48초 동안, 고성능 플라스마 밀폐상태인 'H-모드'에서는 102초 동안 운전하는 데 성공했다.