한국 핵융합 연구 시동 걸렸다

9일 KSTAR 본격 가동

2009년 09월 09일

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

교육과학기술부는 9일 대전 유성구 국가핵융합연구소에서 KSTAR의 본격 가동을 축하는 기념식을 열었다. 이에 따라 KSTAR는 2년여 간 진행된 시험 가동을 마치고 국내외 과학자들이 제안한 45개 실험 과제를 수행하기 시작했다.

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 4번째 상태로 불리며 이 상태에서 핵융합반응이 일어나게 된다. 이런 초고온의 플라스마 상태에서 수소 원자핵들은 서로 융합해 헬륨으로 바뀌면서 잃어버린 질량만큼 엄청난 에너지를 낸다.

핵융합 발전은 이 원리를 이용해 전기를 생산하는 것이다. 과학자들은 바닷물 등에서 얻는 삼중수소 300g과 중수소 200g만으로 고리 원자력 발전소 1호기가 4일 동안 생산할 수 있는 200만kw의 전기를 얻을 수 있다고 보고 있다. 핵융합은 발전의 원료를 바닷물에서 쉽게 구할 수 있고 온실가스도 거의 발생하지 않아 석유고갈과 지구온난화를 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 확인하기 위해 건설됐다. 따라서 수소가 안정적으로 핵융합을 일으킬 수 있는 플라스마 기술을 확보하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위해 2025년까지 단계적으로 플라스마의 품질을 올리는 실험이 진행될 예정이다.

KSTAR는 지난해 7월 첫 플라스마 시험에서 당초 목표한 온도 섭씨 1000만도, 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’에서 ‘D’자로 바꾸는 실험도 진행된다. 국가핵융합연구소 권면 선임단장은 “2025년까지는 핵융합 발전이 가능한 수준인 섭씨 5000만∼1억 도의 플라스마를 300초 이상 유지할 수 있을 것”이라고 예상했다.

이를 위해 연구소 측은 한국과 미국, 유럽연합(EU) 등 7개국이 참여한 국제핵융합실험로(ITER)사업단과 미국 프린스턴고등연구원, 미국 오크리지국립연구소 등 해외 유명 연구기관과의 협력도 확대할 예정이다. 핵융합 전문가들은 2045년경이면 핵융합을 이용한 발전소가 등장할 것으로 내다보고 있다.

교과부는 이날 국가핵융합연구소에서 박주식 국가핵융합연구소 본부장에게 과학기술훈장혁신장을 수여하는 등 15년간 KSTAR 개발에 헌신한 관계자 37명에게 훈·포장 및 표창장을 수여했다.


박근태 동아사이언스 기자 kunta@donga.com

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멋지다. 그런데 괜찮을까?