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한국 기술로 만든 인공태양 KSTAR, 세계 최초로 1억도 넘어

핵융합 핵심조건인 1억℃ 1.5초간 유지 → 올해는 10초 이상 도전

한국 기술로 만든 인공태양 KSTAR, 세계 최초로 1억도 넘어 - 다아라매거진 기술이슈
KSTAR 주장치 및 주요 부대장치 현황


태양보다 중력이 훨씬 작은 지구에서 핵융합 반응이 일어나기 위해서는 태양 중심 온도(1천500만도)의 7배인 1억도 이상의 고온‧고밀도 플라즈마를 장시간 유지하는 것이 관건이다.

이에 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)는 한국의 KSTAR(케이스타)가 초전도 토카막 핵융합 연구장치 중 세계 최초로 중심 이온온도 1억도 이상의 초고온 고성능 플라즈마를 1.5초간 유지하는 데 성공했다고 밝혔다.

토카막은 태양처럼 핵융합반응이 일어나는 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 핵융합장치이다. 플라즈마를 구속하는 D자 모양의 초전도 자석으로 자기장을 만들어 플라즈마가 도넛 모양의 진공용기 내에서 안정적 상태를 유지하도록 제어한다. 현재 작동중이거나 새로 짓는 실험용 핵융합로는 대부분 토카막 방식을 채택하고 있다.

유석재 국가핵융합연구소장은 “금번 성과는 핵융합 반응을 일으키는 주체인 ‘이온’의 온도가 1억도 이상을 달성해 의미가 크며, 초전도 토카막 핵융합장치로서는 세계 최초”라고 설명했다.

이번 기록은 향후 핵융합실증로에 적용할 차세대 플라즈마 운전모드를 구현하는 실험을 통해 달성됐으며, 플라즈마 중심부를 효과적으로 가열하는 기술을 성공적으로 적용한 결과이다.

국가핵융합연구소는 올해 중성입자빔 가열장치를 추가로 도입해 1억도 이상 초고온 플라즈마를 세계 최초로 10초 이상 안정적으로 유지하는 도전적 목표를 가지고 있으며, 이를 통해 향후 국제핵융합실험로(ITER, 이터)의 운영단계에서 고성능 플라즈마 실험을 주도할 수 있는 연구 역량을 갖추게 될 것으로 보고 있다.

과기정통부 최원호 거대공공연구정책관은 “아직 어느 나라도 주도권을 쥐지 못한 핵융합에너지 분야에서 경쟁력을 갖추면 우리의 강력하고 새로운 성장동력이 될 것”이라며, “핵융합 기술의 세계적 리더십을 확보할 수 있도록 핵심기술 개발과 인재양성, 산업 확충 등 기반 강화를 위해 지속적으로 노력할 계획”이라고 밝혔다.
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