한국형 핵융합로 상용화 첫발… ‘KSTAR’ 플라스마 상태 17초간 안정적 유지

한국형 핵융합 장치 ‘케이스타(KSTAR)’가 장시간 안정 운용을 위한 첫발을 내딛었다. ‘인공태양’으로 불리는 KSTAR를 통한 핵융합 에너지 상용화에 한 발 더 다가선 것이다.

교육과학기술부와 국가핵융합연구소는 올해 KSTAR 플라스마 실험 결과 고성능 운전 조건(H-모드)에서 플라스마를 17초 동안 안정적으로 유지해 핵융합 상용화에 필수인 장기간 운전 기반을 닦았다고 26일 밝혔다.

플라스마는 ‘제4의 물질 상태’를 말한다. 고체·액체·기체와 달리 초고온에서 전자와 원자핵이 분리된다. 플라스마는 높은 에너지를 가져 핵융합 발전 가능성이 있지만 상태 유지가 어렵다. KSTAR는 1995년부터 12년에 걸쳐 국내 기술로 개발된 토카막형 핵융합로다. 2008년 처음 플라스마를 발생시키는 데 성공했다. 토카막은 태양처럼 핵융합 반응이 일어날 수 있는 밀폐형 환경을 인공적으로 만들어 주는 장치로, 5000만도에 달하는 플라스마를 자기장을 이용해 가두고 핵융합이 일어나도록 한다.

KSTAR는 플라스마의 물리적 안정성을 보장하는 300초 유지를 목표로 하고 있다. 이 목표 시간까지 도달하려면 시간이 더 걸리지만 H-모드 운전시간 한계인 10초 벽을 돌파한 것은 고무적이라는 게 전문가 평가다. KSTAR 플라스마 유지 시간은 2010년 1초, 지난해 5.5초에 머물렀다. 일본과 미국 등이 최근 H-모드에서 10초간 플라스마를 유지했고, 중국은 플라스마 성능이 좀 떨어지는 낮은 전류에서 30초간 유지해 국제 학회에 보고한 바 있다.

민태원 기자 twmin@kmib.co.kr