핵융합연, KSTAR 작년 2배인 17초 유지… 장시간 운전 주도적 위치 확보
한국형 초전도핵융합연구장치(KSTAR)가 고에너지 플라즈마 유지시간 10초 벽을 넘었다. 핵융합장치 장시간 운전의 첫 관문을 넘었다는 점에서 ？요한 성과로 평가된다.
국가핵융합연구소(소장 권면)는 올해 KSTAR 실험을 통해 고성능 플라즈마(H모드)를 17초간 유지하는데 성공했다고 26일 밝혔다. H모드는 핵융합이 이뤄지는 플라즈마가 D자 형태로 유지되면서 장치 내벽과 닿지 않아 플라즈마 밀도가 2배로 높아지는 상태를 말한다. 고효율 핵융합 반응을 위해서는 H모드 구현이 필수적이다.
핵융합은 수소원자가 결합해 헬륨으로 바뀌는 과정에서 생기는 강한 중성자 에너지를 전기 생산에 사용하는 미래 에너지 기술이다. 태양과 같은 별 속에서 일어나는 반응을 지구상에서 똑같이 구현한다는 점에서 `인공태양기술`로도 불린다.
KSTAR는 2008년 가동한 뒤 2010년 H모드를 처음 1초간 구현하고 작년 5.5초로 시간을 늘린 데 이어 올해는 작년보다 3배 이상 긴 17초간 유지했다. 플라즈마 총 유지시간도 작년의 12초에서 21초로 크게 늘었다. 플라즈마 전류는 작년보다 100㎄ 높은 600㎄를 구현하고 온도도 5000만도로 높였다.
연구팀은 특히 불안정한 플라즈마의 움직임을 초전도 자석과 중수소 가스로 정밀하게 제어해, 플라즈마가 내벽에서 2∼4㎝ 떨어진 상태를 유지했다. 플라즈마가 내벽에 부딪히면 핵융합 효율이 떨어질 뿐만 아니라 내벽의 내구성도 떨어지게 된다. 포스텍과 공동 개발한 첨단 전자영상 진단장치를 이용해 플라즈마와 전자의 요동을 3차원으로 관측하기도 했다.
오영국 핵융합연 공동실험연구부장은 "이번 실험성과를 토대로 핵융합장치 장시간 운전기술과 관련해 주도적인 위치를 확보하게 됐다"고 밝혔다.
한편 올해 KSTAR 실험에는 미국, 일본 등의 전문가 100여 명이 함께 참여해 102건의 공동연구를 진행했다. KSTAR의 최종 목표는 2022년께 3억도의 플라즈마를 300초간 유지하는 것이다.
안경애기자 naturean@
국가핵융합연구소(소장 권면)는 올해 KSTAR 실험을 통해 고성능 플라즈마(H모드)를 17초간 유지하는데 성공했다고 26일 밝혔다. H모드는 핵융합이 이뤄지는 플라즈마가 D자 형태로 유지되면서 장치 내벽과 닿지 않아 플라즈마 밀도가 2배로 높아지는 상태를 말한다. 고효율 핵융합 반응을 위해서는 H모드 구현이 필수적이다.
핵융합은 수소원자가 결합해 헬륨으로 바뀌는 과정에서 생기는 강한 중성자 에너지를 전기 생산에 사용하는 미래 에너지 기술이다. 태양과 같은 별 속에서 일어나는 반응을 지구상에서 똑같이 구현한다는 점에서 `인공태양기술`로도 불린다.
KSTAR는 2008년 가동한 뒤 2010년 H모드를 처음 1초간 구현하고 작년 5.5초로 시간을 늘린 데 이어 올해는 작년보다 3배 이상 긴 17초간 유지했다. 플라즈마 총 유지시간도 작년의 12초에서 21초로 크게 늘었다. 플라즈마 전류는 작년보다 100㎄ 높은 600㎄를 구현하고 온도도 5000만도로 높였다.
연구팀은 특히 불안정한 플라즈마의 움직임을 초전도 자석과 중수소 가스로 정밀하게 제어해, 플라즈마가 내벽에서 2∼4㎝ 떨어진 상태를 유지했다. 플라즈마가 내벽에 부딪히면 핵융합 효율이 떨어질 뿐만 아니라 내벽의 내구성도 떨어지게 된다. 포스텍과 공동 개발한 첨단 전자영상 진단장치를 이용해 플라즈마와 전자의 요동을 3차원으로 관측하기도 했다.
오영국 핵융합연 공동실험연구부장은 "이번 실험성과를 토대로 핵융합장치 장시간 운전기술과 관련해 주도적인 위치를 확보하게 됐다"고 밝혔다.
한편 올해 KSTAR 실험에는 미국, 일본 등의 전문가 100여 명이 함께 참여해 102건의 공동연구를 진행했다. KSTAR의 최종 목표는 2022년께 3억도의 플라즈마를 300초간 유지하는 것이다.
안경애기자 naturean@
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