국내 기술로 중수소 핵융합 반응 성공

국가 핵융합 연구소

국가핵융합연구소가 국내 기술로 개발된 차세대 초전도 핵융합연구장치(KSTAR)로 강력한 중수소 핵융합 반응에 성공했다. 이에 따라 청정 미래에너지원으로 각광받고 있는 핵융합에너지 연구에 가속도가 붙을 것으로 전망된다.

국가핵융합연구소는 11일 '제23회 국제원자력기구 핵융합에너지 컨퍼런스(FEC)'에서 최근 진행한 3차 핵융합 플라즈마 실험 결과 KSTAR 진공용기 내에서 강력한 중수소 핵융합 반응에 성공했다고 밝혔다.

일반적으로 핵융합에너지를 얻기 위해서는 지구상에 존재하지 않는 1억도 이상의 초고온 플라즈마를 만들어야 하고 이 플라즈마를 가두는 그릇 역할을 하는 핵융합장치와 연료인 중수소와 삼중수소가 필요하다. 핵융합장치는 이 같은 초고온의 플라즈마를 진공용기에 넣고 자기장을 이용해 플라즈마가 벽에 닿지 않게 가둬 핵융합반응이 일어나도록 하는 원리다. 핵융합발전을 현실화하는 방법 가운데 가장 실용화에 근접한 방식이 바로 토카막(Tokamak)이다. 토카막은 태양처럼 핵융합반응이 일어나는 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 핵융합장치다. 플라즈마를 가두기 위해 D자 모양의 초전도 자석으로 자기장을 만들어 플라즈마가 도넛 모양의 진공용기 내에서 안정적 상태를 유지하도록 제어하는 역할을 한다.

핵융합연구소는 지난 2008년 7월 KSTAR를 통해 첫 플라즈마 구현에 성공한 뒤 부대장치 성능 향상 등을 통해 본격적인 플라즈마 발생실험을 진행하고 있다.

권면 국가핵융합연구소 선임단장은 "KSTAR는 현재 약 5,000만도의 고온에서 플라즈마 발생과 중수소 핵융합반응에 따른 중성자 검출, 500kA 플라즈마 전류 및 6초 정도의 유지시간 등 올해 설정한 대부분의 목표를 달성했다"고 밝혔다.

특히 KSTAR를 활용한 공동연구에 참여하고 있는 한양대 원자력공학과 김용균 교수팀은 이번 KSTAR 실험 데이터를 분석한 결과 핵융합 반응에 따른 2.45MeV급 중성자를 검출해 KSTAR 진공용기 내에서 강력한 중수소 핵융합 반응이 이뤄졌음을 확인했다.

이경수 국가핵융합연구소장은 "이미 미국ㆍ독일ㆍ영국ㆍ일본 등 주요 선진국들은 핵융합 중성자 검출에 성공했지만 세계 최대 규모의 핵융합장치(ITER)와 같은 최첨단 초전도재료로 만든 토카막 방식에서는 중국에 이어 두 번째 사례"라고 설명했다.

그는 또한 "핵융합발전에서는 고온에서 플라즈마를 안정적으로 발생시켜 유지하는 것이 가장 중요한 사항"이라며 "오는 2017년께는 KSTAR가 1억도 이상의 고온에서 300초 이상 안정적으로 플라즈마 지속시간을 획기적으로 늘릴 수 있도록 모든 역량을 집중해나갈 계획"이라고 말했다.