국내 핵융합 실험장치 1억도 고온 플라즈마 30초간 유지

핵융합반응으로 발생하는 열에너지를 차세대 발전 시스템으로 이용하기 위해 핵융합로에 관한 연구가 전 세계에서 활발하게 이뤄지고 있다. 국내 핵융합로인 KSTAR가 1억 도가 넘는 플라즈마를 기존보다 안정적인 상태로 30초간 유지하는데 성공했다.

KSTAR는 우리나라가 운영하는 토카막형 핵융합 실험 장치., 강한 자장을 발생시켜 장치 내부에 초고온 플라즈마를 갇히게 한다. KSTAR는 2018년 1억도 플라즈마를 발생시키는데 성공했으며 2020년 1억도 플라즈마를 20초간 유지해 당시 고온 유지 시간 기록을 바꿨다.

이어 2022년 9월 1억도 플라즈마를 30초간 유지했다고 보고했다. 2021년 6월에는 중국 원자로인 EAST가 1억 2,000만도 플라즈마를 101초간 유지하는 기록이 수립된 만큼 KSTAR가 세운 30초라는 고온 유지 시간은 길이로는 세계 기록을 바꾸는 건 아니다. 하지만 이번 기록에는 플라즈마를 안정적으로 제어하기 위한 새로운 기술이 이용되어 미래에는 실험 설비 업그레이드 등으로 기록이 늘어날 것으로 기대되고 있다.

고온 플라즈마를 장시간 유지하려면 플라즈마 이동을 가능하면 억제할 필요가 있으며 플라즈마 이동 제어에는 ETB(Edge Transport Barrier)와 ITB(Internal Transport Barrier)라는 2가지 종류 기술에 대한 이해를 높이는 게 중요하다. 국내 연구팀은 ITB에 관한 연구 성과를 KSTAR에 적용해 플라즈마 밀도를 낮게 유지하면서 1억도 플라즈마를 발생시키는 데 성공한 것이다.

이번 실험에선 KSTAR에 대한 하드웨어 측면 제한으로 인해 반응이 30초 만에 중단됐다. 연구팀은 KSTAR 업그레이드가 끝나면 이번 실험 재현성이 높아진다고 밝혔다. 한 전문가는 이번 실험 결과가 흥미롭다며 KSTAR보다 훨씬 대규모인 ITER 등 핵융합 실험 장치에서도 기능할지 모른다고 지적하기도 했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.