한국이 만든 '1억℃ 인공태양' 20초 빛났다…세계기록 달성

한국핵융합에너지연구원 직원이 한국형 초전도핵융합연구장치(KSTAR) 진공 용기 내부를 점검하고 있다. 카본 타일로 만들어진 KSTAR 내부 표면은 1억도의 초고온 상태를 버티느라 변형, 손상된 모습도 보인다. 프리랜서 김성태

한국핵융합에너지연구원 직원이 한국형 초전도핵융합연구장치(KSTAR) 진공 용기 내부를 점검하고 있다. 카본 타일로 만들어진 KSTAR 내부 표면은 1억도의 초고온 상태를 버티느라 변형, 손상된 모습도 보인다. 프리랜서 김성태

한국의 인공태양 KSTAR가 또 다시 세계 최고 기록을 달성했다. 
 
한국핵융합에너지연구원 KSTAR연구센터는 2020년도 KSTAR 플라즈마 실험에서 핵융합 핵심 조건인 섭씨 1억도 초고온 플라즈마를 20초 이상 연속 운전하는 데 성공했다고 24일 밝혔다. 이는 1억℃ 초고온 플라즈마 운전의 세계 최고 기록이자, 지난해 운전 기록인 8초를 2배 이상 연장한 성과다. 핵융합연구원은 올 2월에도 1억도 초고온 플라즈마를 8초 이상 연속 운전하는 세계기록을 세운바 있다. 
 

1억℃에서 20초간 연속운전, 지난해 기록의 2배 연장

태양에서 일어나는 핵융합 반응을 지구에서 만들기 위해서는 KSTAR와 같은 핵융합 장치 내부에 연료를 넣고 이온과 전자로 분리된 플라즈마 상태로 만든 뒤, 이온 온도를 1억도 이상의 초고온으로 가열하고 유지해야 한다. 
 
그동안 중국 등 다른 나라의 핵융합 장치들은 순간적으로 1억도 이상 초고온 플라즈마를 달성하는데는 성공했지만 이를 10초 이상 유지하지는 못했다. KSTAR는 차세대 플라즈마 운전모드 중 하나인 내부 수송장벽의 성능을 향상시켜 장시간 플라즈마를 유지하는 데 성공했다.  
 
윤시우 한국핵융합에너지연구원 KSTAR연구센터장은 "1억도 초고온 플라즈마의 장시간 운전기술은 핵융합에너지 실현을 위한 핵심과제"라면서 "이번에 20초 유지 성과는 장시간 고성능 플라즈마 운전 기술 확보를 위한 중요한 전환점이 될 것"이라고 말했다.  
 
한국 인공태양 KSTAR의 주장치 [한국핵융합에너지연구원]

한국 인공태양 KSTAR의 주장치 [한국핵융합에너지연구원]

"2025년까지 300초간 연속 운전이 KSTAR의 최종목표" 

KSTAR의 최종 목표는 2025년까지 1억 초고온 플라즈마를 300초간 연속운전하는 것이다. 유석재 한국핵융합에너지연구원장은 "1억도의 플라즈마를 300초 이상 유지할 수 있다는 건 핵융합발전을 위한 불안정성을 컨트롤할 수 있는 기술을 확보하는 것" 이라며 "세계 핵융합 연구를 선도하는 기관으로서 핵융합에너지 실현이라는 인류 목표 달성을 위해 도전적인 연구를 이어가겠다"고 밝혔다. 
 
핵융합발전을 위한 정부의 진흥기본계획에 따르면 핵융합에너지연구원은 2026년까지 KSTAR의 고성능 운전기술을 확보하고, 실제 핵융합을 통한 전기생산을 할 수 있는 실험로에 대한 개념설계 및 핵심기술을 갖추는 계획을 세워두고 있다. 또 이후부터 2041년까지는 핵융합발전소 설계기술을 확보하고, 전기생산 실증까지 마친다는 계획이다.
 
이번 성과를 포함한 KSTAR의 주요 실험 결과는 내년 5월에 개최되는 핵융합 연구자들의 올림픽인 'IAEA 핵융합 에너지 컨퍼런스'에서 공개될 예정이다.
 
박형수 기자 hspark97@joongang.co.kr