‘1억℃ 20초 운전’ 세계 신기록 달성… 지난해 기록 2배 이상 연장
[충청투데이 최윤서 기자] 한국의 인공태양 KSTAR가 1억도 초고온 플라즈마를 20초간 유지하는 데 성공하며 핵융합 연구의 역사를 새로 썼다.
24일 한국핵융합에너지연구원(이하 핵융합연) KSTAR연구센터는 KSTAR 플라즈마 실험에서 서울대 및 미국 콜롬비아 대학과 공동연구를 통해 핵융합 핵심 조건인 1억도 초고온 플라즈마를 20초 이상 연속 운전하는 데 성공했다고 밝혔다.
이는 기존 1억도 초고온 플라즈마 운전(이온온도 기준)의 세계 최고 기록이자, 지난해 KSTAR의 초고온 플라즈마 운전 기록인 8초를 2배 이상 연장한 성과다.
KSTAR는 2018년 실험에서 최초로 플라즈마 이온온도 1억도 달성(유지시간 약 1.5초)에 성공한 이후, 매년 초고온 플라즈마 운전 세계 기록을 경신하고 있다.
초고온, 고밀도 상태인 태양에서 일어나는 핵융합 반응을 지구에서 만들기 위해서는 KSTAR와 같은 핵융합 장치 내부에 연료를 넣고 핵을 구성하는 이온과 전자로 분리된 플라즈마 상태로 만든 후, 이온온도를 1억도 이상 초고온으로 가열하고 유지해야 한다.
그간 다른 핵융합 장치들은 순간적으로 1억도 이상 초고온 플라즈마를 달성하는 데는 성공했지만, 이를 10초 이상 유지하는 벽을 넘지 못했다.
이는 상전도 장치의 운전 한계와 핵융합로 내에 안정적으로 초고온 플라즈마를 장시간 유지할 수 있는 운전기술의 개발이 어려웠기 때문이다.
KSTAR는 이번 실험에서 지난해 달성한 차세대 플라즈마 운전모드 중 하나인 내부수송장벽의 성능을 향상시키는 노력을 통해 기존 초고온 플라즈마 운전의 한계를 넘어 장시간 플라즈마를 유지하는 데 성공할 수 있었다.
윤시우 핵융합연 KSTAR연구센터장은 “1억도 초고온 플라즈마의 장시간 운전기술은 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합 핵심 과제로, 이번 KSTAR의 초고온 플라즈마 20초 유지 성과는 장시간 고성능 플라즈마 운전기술 확보를 위한 중요한 전환점이 될 것”이라고 전했다.
또 초고온 플라즈마 운전 연구를 함께 수행한 서울대 원자핵공학과 나용수 교수는 “KSTAR 실험을 통해 장시간 초고온 운전에 성공함으로써 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합로 운전 기술 개발에 한 발짝 더 나아가게 됐다”고 덧붙였다.
최윤서 기자 cys@cctoday.co.kr