핵융합로 세계 최장 운전기록 세워

▲국가핵융합연구소는 국내 초전도행융합장치를 상용화하는 데 필요한 고성능 플라즈마 운전시간을 70초로 늘렸다. 이 수치는 세계 최초다. 사진은 이 연구소가 운영중인 초전도핵융합장치(KSTAR)

[에너지경제신문 천근영 기자] 국가핵융합연구소는 국내 ‘초전도핵융합장치(KSTAR, Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)’를 상용화하는 데 필요한 ‘고성능 플라즈마’ 운전 시간 70초를 기록, 세계에서 가장 오랜 시간 동안 가동하는 데 성공했다고 14일 밝혔다. 이는 작년 55초 지속된 운전 시간을 갱신한 것이다.

15일 이 연구소에 따르면 지구 생명체를 있게 하는 에너지 근원인 태양에너지의 원천은 핵융합 반응이다. 태양은 엄청난 질량에서 나오는 중력이 고온의 이온 상태 물질인 플라즈마를 가두며 핵융합 에너지를 낸다.

과학자들은 지구에서도 핵융합 반응을 일으켜 에너지원으로 활용하기 위한 연구를 지속해 왔다. 바다에서 얻을 수 있는 중수소를 이온과 전자가 분리된 기체인 플라즈마 상태로 만들어 고온의 열을 가해 핵융합 반응을 일으키면 중성자가 나오는데, 이 중성자의 에너지를 다시 열로 바꿔 물을 데워 발전기를 돌리면 무한한 전기를 얻을 수 있기 때문이다. 특히 핵융합에너지는 풍력이나 조력 등 지속가능 에너지처럼 조건이 까다롭지 않고 화석연료에서 나오는 온실가스나 원자력발전소에서 나오는 고준위 방사성폐기물을 우려할 필요가 없다는 게 특징이다.

인공태양에 대한 글로벌 연구는 2007년 시작돼 한국을 비롯해 미국 러시아 일본 중국 인도 등 6개 국가와 유럽연합(EU)이 프랑스 남부 카다라슈에 국제핵융합실험로(ITER)를 건설하고 있다. 한국에선 국가핵융합연구소장이었던 이경수 박사가 ITER 사무차장 겸 최고기술책임자를 맡고 있다.

국내에서 연구가 진행중인 KSTAR는 ITER의 규모를 축소한 것으로 운전 및 핵융합 방식 등 기술적으로 흡사하다. 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가둬두는 자기 밀폐형 핵융합 장치 기술인 ‘토카막(Tokamak)’ 방식이다. 핵융합연구소가 KSTAR를 통해 세계 최장 시간 동안 고성능 플라즈마 운전에 성공한 만큼 국제 프로젝트인 ITER에서도 주도권을 확보할 수 있을 것으로 기대된다. 핵융합연구소는 플라즈마 가둠 성능을 획기적으로 높일 수 있는 차세대 핵융합로 운전 모드 개발 가능성도 확인했다.

박현거 UNIST 핵융합 플라즈마 연구센터 소장은 "2040년 경이면 핵융합발전소를 건설할 수 있을 정도의 기술력이 축적될 것"이라며 "해외 연구자들이 대거 KSTAR 연구에 참여할 수 있도록 국제공동연구 환경 조성에 힘쓸 것"이라고 했다.