플라스마 불안정성 34초간 최초 제어

한국의 인공태양이라 불리는 초전도핵융합장치 ‘KSTAR’가 국제 공동으로 개발하고 있는 국제핵융합실험로(ITER)의 초기 운전을 위한 핵심기술 개발에 성공했다.

국가핵융합연구소는 12일 KSTAR가 세계 핵융합장치 중 최초로 ITER 기준 운전 조건 하에서 플라스마 경계영역 불안정 현상을 30초간 제어하는데 성공했다고 밝혔다.

핵융합에너지의 상용화 연구를 위해 국제 공동으로 건설 중인 ITER는 장치 완공 후 본격적인 핵융합 연구에 들어가기 위해 초기 운전단계에서 달성해야 하는 플라스마 운전 조건이 요구된다. 플라스마의 모양, 성능, 유지시간, 경계면 불안정성(ELM) 제거 등 4가지 조건이다.

전 세계 주요 핵융합 장치들은 ITER의 성공적인 초기 운전 달성을 위해, 최적의 운전 조건을 찾는 장치 운전기술 개발 연구를 활발히 수행해왔다. 하지만 지금까지 다른 핵융합 장치들은 3~4초에 불과한 짧은 동안만 ELM을 제어할 수 있었고 다른 2가지 조건과 동시에 충족하지 못하는 한계가 있었다. ELM은 핵융합로 안에서 태양처럼 핵융합 반응이 일어나는 초고온 플라스마와 그 바깥쪽의 큰 압력 및 온도차로 인해 발생하는 불안정 현상을 말한다. ELM은 플라스마 가장자리를 갑자기 풍선처럼 터지게 만들어 핵융합로 내부를 손상시키고, 플라스마를 안정적으로 지속하는데 방해가 돼 핵융합 상용화를 이루기 위한 핵심 난제로 꼽힌다.

KSTAR는 올해 플라스마 실험에서 ITER에서 요구하는 플라스마 형상과 성능조건 하에서 34초 간 ELM을 완벽하게 제어하는 데 성공했다. 이를 통해 ITER에 적용되는 운전 조건 4가지를 모두 충족하는 핵융합로 운전 기술을 확보하게 된 것이다.

오영국 KSTAR연구센터 부센터장은 “이번 성과로 ITER의 가동 이전에 개발돼야 하는 핵융합로 운전 기술이 KSTAR에서 더욱 활발히 연구될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

구본혁 기자/nbgkoo@