한국산 인공 태양 ‘KSTAR’, 1억도 48초간 유지 성공…또 세계 신기록

2021년 ‘30초’에서 1억도 유지 시간 연장

2026년 핵융합 발전 조건 ‘300초’ 목표

대전 한국핵융합에너지연구원에 소재한 KSTAR 모습. 20일 핵융합에너지연구원은 최근 실시한 실험에서 KSTAR가 1억도 초고온을 48초간 유지하는 데 성공했다고 밝혔다. 한국핵융합에너지연구원 제공

한국 연구진이 개발한 핵융합연구장치인 ‘KSTAR(케이스타)’가 1억도 초고온을 48초간 유지하는 데 성공했다. KSTAR가 갖고 있던 종전 세계 기록(30초)을 자체 경신한 것이다. 연구진은 핵융합 발전을 실현할 수 있는 시작점인 ‘1억도 300초 유지’를 2026년까지 달성할 계획이다.

한국핵융합에너지연구원은 지난해 12월부터 지난달까지 진행한 KSTAR 대상 실험을 통해 핵융합을 하기 위한 핵심 조건인 이온 온도 1억도 초고온 플라즈마를 48초간 유지하는 데 성공했다고 20일 밝혔다.

핵융합은 태양이 빛과 열을 내는 원리다. 핵융합을 지구에서 구현하기 위한 주연료는 바닷물에서 뽑을 수 있는 중수소와 리튬이다. 연료 1ｇ이 석유 8t과 맞먹는 에너지를 낸다. 핵융합은 현재 원자력발전소에서 사용하는 핵분열과 달리 고준위 방사성 폐기물을 내놓지 않는다.

KSTAR는 2018년에 처음으로 이온 온도 1억도짜리 초고온 플라즈마를 만든 뒤 꾸준히 초고온 유지 시간을 늘려왔다. 2021년 1억도를 30초간 유지하며 세계 기록을 달성했고, 이번에는 그 기록을 자체 경신했다.

연구원은 1억도를 48초간 유지한 이번 성과가 지난해 KSTAR 내부 장치인 ‘디버터’ 소재를 텅스텐으로 바꾼 데 따른 것이라고 설명했다.

기존 탄소 소재 디버터는 1억도 초고온 유지 시간을 오래 유지하기 어려운데 그런 문제를 텅스텐으로 교체해 해결한 것이다. 텅스텐은 탄소 디버터와 비교해 같은 열을 받아도 온도가 증가하는 수준이 4분의 1에 그친다. 한마디로 덜 뜨거워지기 때문에 더 오랫동안 초고온을 버틸 수 있다.

연구진은 2026년까지 1억도 초고온을 300초간 운전하는 것이 목표다. 이 정도 시간을 유지하면 핵융합으로 실제 발전소를 돌리기 위한 기본 조건을 만들 수 있게 된다. 이를 위해 올해 하반기에 KSTAR를 대상으로 1억도를 이번 48초보다 더 오랫동안 유지하는 실험을 실시할 예정이다.

윤시우 핵융합에너지연구원 KSTAR 연구본부장은 “텅스텐 디버터를 장착한 뒤 진행된 첫 실험인데도 기존 성과를 뛰어넘는 결과를 단기간에 달성했다”며 “장시간 운전에 요구되는 핵심 기술을 확보해 나갈 계획”이라고 밝혔다.