‘인공태양’ 핵융합 발전 실험장치 ‘KSTAR’ 본격 가동

‘땅위의 태양’으로 불리는 한국형 차세대 초전도 핵융합 실험장치 ‘KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)’가 꿈의 에너지인 핵융합 발전(發電)을 향한 첫 실험에 착수했다고 동아일보가 보도했다.

KSTAR는 핵융합이 일어나는 환경을 실현하기 위해 만든 실험장치로, 2007년 8월 세계에서 6번째로 건설했다.

핵융합은 태양이 열에너지를 만드는 원리와 같다. 태양은 높은 온도와 강력한 중력으로 99% 이상이 플라스마 상태다.
플라스마란 원자핵과 전자들이 분리돼 있어 기체보다 훨씬 자유로운 상태다. 고체 액체 기체에 이어 물질의 네 번째 상태로 불리며 이 상태에서 핵융합반응이 일어나게 된다. 이런 초고온의 플라스마 상태에서 수소 원자핵들은 서로 융합해 헬륨으로 바뀌면서 잃어버린 질량만큼의 엄청난 에너지를 낸다.

핵융합 발전은 이 원리를 이용해 전기를 생산하는 것이다. 과학자들은 바닷물 등에서 얻는 삼중수소 300g과 중수소 200g만으로 고리 원자력발전소 1호기가 4일 동안 생산하는 200만 kW의 전기를 얻을 수 있다고 보고 있다.

핵융합은 발전의 원료를 바닷물에서 쉽게 구할 수 있고 온실가스도 거의 발생하지 않아 석유고갈과 지구온난화 문제를 동시에 해결할 꿈의 에너지로 각광받고 있다.

하지만 태양과 비슷한 환경을 땅위에 실현하는 것은 현재 기술로는 한계가 있다. KSTAR는 바로 그런 인공태양 환경을 만들 수 있을지 확인하려고 건설했다. 따라서 수소가 안정적으로 핵융합을 일으킬 플라스마 기술을 확보하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위해 2025년까지 단계적으로 플라스마의 품질을 올리는 실험을 진행할 예정이다.

KSTAR는 지난해 7월 첫 플라스마 시험에서 당초 목표한 온도 섭씨 1000만 도, 지속시간 0.249초를 얻는 데 성공했다.

올해 12월까지 지속시간을 2초로 늘리고 플라스마 품질을 좌우하는 전류와 자기장의 세기를 끌어올릴 예정이다.

내년에는 핵융합이 잘 이뤄지도록 플라스마의 단면 모양을 ‘O’자에서 ‘D’자로 바꾸는 실험도 진행한다. 국가핵융합연구소 권면 선임단장은 “2025년까지는 핵융합 발전이 가능한 수준인 섭씨 5000만∼1억 도의 플라스마를 300초 이상 유지할 수 있을 것”이라고 예상했다.


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